IL-27对中性粒细胞的极化作为脑出血的治疗靶点

Neutrophil polarization by IL-27 as a therapeutic target for intracerebral hemorrhage.

作者信息Xiurong Zhao, Shun-Ming Ting, Chin-Hsuan Liu, Guanghua Sun, Marian Kruzel, Meaghan Roy-O'Reilly, Jaroslaw Aronowski
PMID28928459
发布时间2017-09-19
DOI10.1038/s41467-017-00770-7

实验完整度

包含体外细胞实验、体内动物模型、功能验证(行为学、水肿、血肿清除)及机制验证(STAT3磷酸化、基因表达调控)。

主要模型

大鼠和小鼠自体血注射脑出血模型 小鼠骨髓中性粒细胞前体细胞 大鼠原代神经元-胶质细胞共培养 小鼠脑出血后外周血和骨髓中性粒细胞

重点核对

ICH诱导方式:自体血注射(大鼠35μl/5min,小鼠15μl/5min) IL-27给药方案:rIL-27 50ng/kg,i.v.于ICH后0.5、24、42h,或i.v. 30min后每日s.c. 6天 抗IL-27抗体或对照IgG:40μg/只,i.v.于ICH后0.5、24、42h 中性粒细胞耗竭:抗Ly6G抗体500μg/只,i.p.于ICH后2、24、72h LTF给药方案:rLTF 5mg/kg i.v.于ICH后30min,加2.5mg/kg p.o.于第1、2天

摘要

脑出血后不久,中性粒细胞浸润脑出血损伤的脑组织。一旦进入脑内,中性粒细胞脱颗粒,释放可能加剧脑损伤的破坏性分子。然而,中性粒细胞也释放有益分子,包括螯合铁的铁蛋白,可能限制脑出血后血肿/铁介导的脑损伤。在此,我们显示免疫调节细胞因子白细胞介素-27在脑出血后在中枢和外周上调。来自啮齿动物模型的数据表明,白细胞介素-27修饰骨髓中的中性粒细胞成熟,抑制其促炎/细胞毒性产物的产生,同时增加其产生有益的铁螯合分子,包括乳铁蛋白。最后,在脑出血动物模型中,白细胞介素-27或乳铁蛋白给药导致水肿减少、血肿清除增强和神经功能改善。这些结果表明,白细胞介素-27/乳铁蛋白介导的中性粒细胞功能调节可能代表一种可行的治疗概念,将中性粒细胞向“有益”表型转化以治疗脑出血。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
IL-27是否在脑出血后调节中性粒细胞功能,并可作为治疗靶点?
核心机制
IL-27通过作用于骨髓中性粒细胞前体,经STAT3信号通路调节基因表达:抑制促炎基因(iNOS、MMP-9、NOX2),上调抗炎基因(乳铁蛋白、触珠蛋白),从而促进中性粒细胞向有益表型极化。
主要证据
IL-27在ICH后脑组织中由小胶质细胞产生;rIL-27处理改变骨髓中性粒细胞基因表达并改善神经功能、减少水肿、促进血肿清除;抗IL-27抗体加重损伤;rLTF治疗改善神经功能和铁清除。
研究意义
该研究提出IL-27和乳铁蛋白介导的中性粒细胞极化可能代表一种治疗脑出血的新策略。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

检测ICH后IL-27表达

确定IL-27在ICH后的时空表达

使用RT-PCR检测ICH大鼠脑和脾中IL-27 p28和EBI3 mRNA;ELISA检测脑脊液和血清中IL-27 p28蛋白水平。

2

鉴定脑内IL-27产生细胞

确定脑内IL-27的主要细胞来源

培养大鼠原代小胶质细胞、星形胶质细胞、少突胶质细胞和神经元,并用RBC刺激,检测IL-27 mRNA和蛋白。

3

体外验证IL-27对骨髓中性粒细胞的作用

测试IL-27是否改变BM-PMN的表型

从小鼠ICH后24h分离BM-PMN,用rIL-27处理24h,检测基因表达和STAT3磷酸化。

4

体内调节IL-27水平测定效应

验证IL-27在体内对BM-PMN基因表达和神经功能的影响

ICH后给予rIL-27、抗IL-27抗体或对照IgG,48h后分析BM-PMN基因表达,并评估神经功能。

5

评估rIL-27治疗的效果

确定rIL-27治疗是否能改善ICH结局

对ICH小鼠进行rIL-27治疗,评估行为学、脑水肿、血红蛋白清除和铁水平;并耗竭中性粒细胞以验证其必要性。

6

验证rIL-27对LTF表达的影响

确认IL-27上调PMN中LTF,并介导有益作用

通过免疫组化、流式细胞术和ELISA检测BM-PMN、外周血PMN和脑组织中LTF水平。

7

评估LTF治疗的效果

测试rLTF是否直接改善ICH结局

在体外共培养模型和大鼠/小鼠ICH模型中评估rLTF的神经保护作用。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
大鼠IL-27 p28 ELISA试剂盒My BioSourceMBS2601322
小鼠IL-27 p28 ELISA试剂盒My BioscienceMBS176517
多因子小鼠Th17磁珠试剂盒MilliporeMT17MAG47K-PX25
Neurobasal培养基含B27----
Ficoll-Paque梯度----
抗Ly-6G磁珠试剂盒Miltenyi Biotec--
EasySep小鼠中性粒细胞富集试剂盒STEMCELL Technologies--
大鼠乳铁蛋白ELISA试剂盒MyBioSource.comMBS728256
抗小鼠乳铁蛋白抗体Sigma-AldrichL-3262
抗乳铁蛋白抗体Biossbs-5810R
抗STAT3抗体Cell Signaling9139
抗磷酸化STAT3抗体Cell Signaling9131S
抗GAPDH抗体MilliporeAB2302
山羊抗兔IgG-HRPInvitrogen--
山羊抗鸡IgG-HRPInvitrogen--
增强化学发光底物Pierce--
DAPI----
山羊抗小鼠IgG偶联Alexa Fluor 488或546Invitrogen--
山羊抗兔IgG偶联Alexa Fluor 488或546Invitrogen--
山羊抗大鼠IgG偶联Alexa Fluor 488或546Invitrogen--
抗PMN抗体(弹性蛋白酶)Abcamab53457
重组小鼠IL-27Biolegend577404
小鼠抗IL-27抗体Biolegend516912
大鼠IgG1同型对照Biolegend400427
重组人乳铁蛋白PharmaReview Corporation--
抗Ly6G抗体BioXCellBE0075
大鼠IgG2a同型对照BioXCellBE0089
Drabkin试剂----
铁比色测定试剂盒JaICACFE-005
蔡司Axioskop 2荧光显微镜Zeiss--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
ICH模型建立
动物品系、性别、体重、麻醉剂量、注射血量、注射速度和立体定位坐标。
阅读提示:Methods: ICH in rat and mice
IL-27处理
rIL-27剂量(50ng/kg)、给药途径(i.v.和s.c.)、时间点(0.5h、24h、42h)。
阅读提示:Methods: IL-27/anti-IL-27 Ab and LTF administration
抗IL-27中和
抗IL-27抗体剂量(40μg/只)、给药时间(0.5、24、42h)、对照抗体。
阅读提示:Methods: IL-27/anti-IL-27 Ab and LTF administration
中性粒细胞耗竭
抗Ly6G抗体剂量(500μg/只)、给药时间(2、24、72h)和途径(i.p.)。
阅读提示:Methods: PMNs depletion in mice after ICH
乳铁蛋白治疗
rLTF剂量(5mg/kg i.v. + 2.5mg/kg p.o.)、时间(30min或24h)。
阅读提示:Methods: IL-27/anti-IL-27 Ab and LTF administration