ASIC1a通过Ca2+/NFATc3/RANTES通路诱导滑膜炎症

ASIC1a induces synovial inflammation via the Ca2+/NFATc3/ RANTES pathway.

作者信息Yihao Zhang, Xuewen Qian, Xiaojuan Yang, Ruowen Niu, Sujing Song, Fei Zhu, Chuanjun Zhu, Xiaoqing Peng, Feihu Chen
PMID31903118
发布时间2020-01-01
DOI10.7150/thno.37200

实验完整度

包含体外细胞实验(RASF/NSF原代培养、ASIC1a过表达/敲低、钙成像、蛋白芯片)、体内AA大鼠模型(PcTx-1处理)、以及机制验证(ChIP-qPCR、双荧光素酶报告基因)等多个独立证据层级,并明确包含功能验证和机制验证。

主要模型

人RA滑膜组织和原代RASF AA大鼠模型

重点核对

ASIC1a表达在人RA滑膜组织及原代RASF中显著升高 酸处理(pH 6.0)可激活ASIC1a并介导Ca2+内流,增加[Ca2+]i ASIC1a抑制剂PcTx-1(0.5, 1, 2 μg/kg)腹腔注射可缓解AA大鼠关节炎症并降低RANTES表达 NFATc3敲低显著抑制酸诱导的RANTES表达升高 PcTx-1和ASIC1a敲低显著减弱NFATc3与RANTES启动子的结合

摘要

理由:滑膜炎症是类风湿关节炎(RA)的主要病理特征之一,也是导致RA进展的关键因素。了解滑膜炎症的调节机制对RA的治疗至关重要。酸敏感离子通道1a(ASIC1a)是一种H+门控阳离子通道,可促进RA的进展,但ASIC1a在滑膜炎症中的作用尚不清楚。本研究旨在探讨ASIC1a是否参与滑膜炎症,并在体外和体内探索其潜在机制。方法:通过Western blotting、免疫荧光和免疫组织化学分析ASIC1a和活化T细胞核因子(NFATs)在体外和体内的表达。通过钙成像和流式细胞术检测ASIC1a介导的Ca2+内流。在佐剂诱导性关节炎(AA)大鼠中研究ASIC1a在炎症中的作用。通过蛋白芯片分析RA滑膜成纤维细胞(RASF)中的炎症细胞因子谱,并通过磁性多细胞因子检测和ELISA进行验证。通过ChIP-qPCR和双荧光素酶报告基因实验研究NFATc3调控的RANTES(活化正常T细胞表达和分泌的调节因子)基因转录。结果:ASIC1a的表达在人RA滑膜组织和原代人RASF以及AA大鼠踝关节滑膜中显著增加。活化的ASIC1a介导Ca2+内流,增加RASF中的[Ca2+]i。在RASF中,ASIC1a的激活/过表达上调了炎症细胞因子RANTES、sTNF RI、MIP-1a、IL-8、sTNF RII和ICAM-1的表达,其中RANTES的增加最为显著。在体内,ASIC1a促进炎症、滑膜增生、关节软骨和骨破坏,导致AA的进展。此外,ASIC1a的激活上调了NFATc3的核转位,NFATc3与RANTES启动子结合并直接调节基因转录,从而增强RANTES的表达。结论:ASIC1a诱导滑膜炎症,导致RA的进展。我们的研究揭示了一种新的RA炎症调节机制,并表明ASIC1a可能是RA的潜在治疗靶点。

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
ASIC1a是否参与类风湿关节炎的滑膜炎症,及其潜在的作用机制是什么?
核心机制
细胞外酸化激活ASIC1a,介导Ca2+内流,从而促进NFATc3的核转位;NFATc3与RANTES启动子结合,直接调控RANTES基因转录并增强其蛋白表达,进而诱导滑膜炎症。
主要证据
体外实验显示ASIC1a在RA滑膜组织和RASF中高表达,其激活介导Ca2+内流并上调RANTES等炎症因子;体内AA大鼠模型证实ASIC1a促进炎症和关节破坏;ChIP-qPCR和双荧光素酶报告实验验证NFATc3直接结合并调控RANTES启动子。
研究意义
本研究揭示了一种新的RA炎症调节机制,并表明ASIC1a可能是预防滑膜炎症和控制RA进展的潜在治疗靶点。

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

ASIC1a表达检测

验证ASIC1a在RA滑膜组织和RASF中的表达水平。

通过免疫组织化学、免疫荧光、Western blot和流式细胞术检测人RA滑膜组织、原代RASF及AA大鼠滑膜中ASIC1a的表达。

2

ASIC1a离子通道活性验证

验证ASIC1a是否介导酸诱导的Ca2+内流。

使用钙成像和流式细胞术检测酸处理(pH6.0)下RASF的[Ca2+]i变化,并用ASIC1a抑制剂PcTx-1、ASIC1a敲低/过表达及Ca2+通道抑制剂(EGTA、BAPTA-AM、verapamil、HMA)进行处理。

3

炎症细胞因子表达分析

确定ASIC1a激活是否及如何影响RASF中炎症细胞因子的表达。

使用炎症细胞因子抗体芯片、磁性多细胞因子检测和ELISA分析酸处理及ASIC1a敲低/过表达条件下RASF上清中细胞因子的表达变化。

4

体内AA大鼠模型验证

验证ASIC1a是否在体内促进关节炎症和关节破坏。

使用完全弗氏佐剂诱导AA大鼠,腹腔注射ASIC1a抑制剂PcTx-1(0.5, 1, 2 μg/kg),评估关节炎指数、足爪肿胀、滑膜组织病理变化及炎症因子表达。

5

NFAT核转位及机制验证

探究ASIC1a介导的Ca2+内流是否影响NFATs的核转位,以及是否调控RANTES基因转录。

通过Western blot和免疫荧光检测酸性环境下NFATc1-4核转位情况,并通过ChIP-qPCR和双荧光素酶报告基因实验验证NFATc3与RANTES启动子的结合及转录调控。

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
DMEM高糖培养基Hyclone--
胎牛血清Gibco--
膜蛋白提取试剂盒Beyotime--
核蛋白提取试剂盒KeyGEN--
CD55抗体Santa CruzSC-21769
ASIC1a抗体Proteintech27235-1-AP
NFATc2抗体Abcamab92490
NFATc1抗体Abcamab177464
NFATc3抗体Abcamab93628
NFAT5抗体Abcamab137407
NFATc4抗体Cell Signaling Technology2188
Na+/K+-ATPase抗体Abcamab76020
H3抗体Abcamab1791
β-actin抗体ZSGB BioTA-09
SP9000免疫组化试剂盒ZSGB Bio--
HE染色试剂盒Beyotime--
DAPI----
人MIP-1a ELISA试剂盒RayBiotech--
人炎症抗体芯片试剂盒RayBiotechAAH-INF-G3
Fluo 3-AMDojindo Laboratories--
EGTA----
BAPTA-AM----
维拉帕米Sigma--
HMAAlomone Labs--
磁性Luminex多细胞因子检测试剂盒R&D SystemsLXSAHM-05
Luminex X-200分析仪Luminex--
X-tremeGENE HP转染试剂Roche--
双荧光素酶报告基因检测系统PromegaE1910
Psalmotoxin-1 (PcTx-1)Abcam--
曲安奈德Selleck--
完全弗氏佐剂Chondrex Inc.--

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
ASIC1a表达检测
人RA滑膜组织样本量(22例RA,3例正常)及来源;RASF分离方法及鉴定标志物CD55的表达;AA大鼠滑膜组织取材时间点(第41天)
阅读提示:Methods: Patient enrollment and tissue collection; Isolation and culture of synovial fibroblasts; Results: ASIC1a is highly expressed...
钙成像和流式检测
酸处理pH值(6.0)和处理时间(45min, 1.5h, 3h, 6h, 12h, 24h);PcTx-1浓度(100 nM);EGTA浓度(1 mM)、BAPTA-AM浓度(10 μM)、verapamil浓度(5 μM)、HMA浓度(5 μM)
阅读提示:Methods: Calcium Imaging; Detection of [Ca2+]i using flow cytometry; Figure 2 legend
炎症因子表达分析
细胞处理时间(6小时);PcTx-1浓度(100 nM);炎症因子抗体芯片及磁性多细胞因子检测的操作及分析;RANTES、sTNF RI、MIP-1a、IL-8、sTNF RII、ICAM-1的检测
阅读提示:Methods: Inflammatory cytokines antibody array; Magnetic multi-cytokine assay; Results: ASIC1a upregulates...
体内AA大鼠模型
大鼠品系(雄性SD大鼠)、周龄/体重(120±20g);每组动物数(n=8);CFA注射剂量(0.1 mL)和途径(皮内注射于左后足跖);PcTx-1剂量(0.5, 1, 2 μg/kg)、给药途径(关节内注射)、给药频率(每3天一次共8次);TA剂量(1 mg/kg)及给药方式;关节炎评分标准
阅读提示:Methods: Experimental animals; AA induction; Treatment; Arthritis assessment; Figure 4 legend
机制验证
酸处理时间(6小时);NFATc3敲低效果验证;NFATc3与RANTES启动子结合的引物及ChIP-qPCR条件;RANTES启动子构建区域(-1812 bp至转录起始位点);双荧光素酶报告实验中NFATc3过表达质粒及内参(Renilla)质粒
阅读提示:Methods: Chromatin immunoprecipitation-quantitative real-time PCR (ChIP-qPCR); Dual-luciferase reporter assay; Results: ASIC1a induces nuclear translocation...