多巴胺D3受体功能缺失在体外减弱左心室心脏成纤维细胞的迁移和增殖

Loss of Function in Dopamine D3 Receptor Attenuates Left Ventricular Cardiac Fibroblast Migration and Proliferation in vitro.

作者信息Andrew Kisling, Shannon Byrne, Rohan U Parekh, Deepthy Melit-Thomas, Lisandra E de Castro Brás, Robert M Lust, Stefan Clemens, Srinivas Sriramula, Laxmansa C Katwa
PMID34708087
发布时间2021-10-11
DOI10.3389/fcvm.2021.732282

实验完整度

研究包含细胞实验(原代成纤维细胞培养、增殖和迁移测定)及基因表达分析,并使用D3KO模型和药理激动剂/拮抗剂验证,但缺乏体内功能验证和机制研究,属于中等级别。

主要模型

小鼠原代左心室心脏成纤维细胞(WT和D3KO) 小鼠心脏组织(WT和D3KO)

重点核对

D3R基因敲除小鼠(B6.129S4-Drd3tm1dac/J)与野生型C57BL/6J小鼠的使用 D3R激动剂普拉克索和拮抗剂SB-277011-A的浓度(10μM)及处理时间 细胞增殖实验的观察时间点(6、12、24、36小时)和迁移实验的时间点(3、6、12、24小时) 胶原基因(Col1a1和Col3a1)表达的检测方法(RT-qPCR)和样本量

摘要

有证据表明,心脏内存在一个多巴胺能系统,通过G蛋白偶联受体,特别是多巴胺受体3(D3R)介导,在调节心脏功能和纤维化中发挥关键作用。然而,多巴胺受体在心脏组织中的表达及其在心脏成纤维细胞功能中的作用尚不清楚。在这篇简短的报告中,我们首先确定了D1R和D3R在左心室(LV)组织和成纤维细胞中的表达。然后,我们使用遗传和药理学方法探讨了D3R在成纤维细胞培养物增殖和迁移中的作用;具体来说,我们比较了从野生型(WT)和D3R敲除(D3KO)小鼠左心室分离的心脏成纤维细胞对D3R特异性药理试剂的反应。最后,我们确定了D3R功能缺失是否能显著改变左心室成纤维细胞I型胶原(Col1a1)和III型胶原(Col3a1)的表达。D3KO细胞的增殖减弱,模拟了用D3R拮抗剂处理的WT心脏成纤维细胞的行为。在划痕损伤后,用D3R激动剂普拉克索处理的WT心脏成纤维细胞与对照WT和D3KO细胞相比显示出增强的迁移。D3R功能缺失导致划痕损伤后增殖和迁移均减弱,并显著增加左心室成纤维细胞中Col3a1的表达。这些发现表明D3R可能在伤口愈合反应中介导心脏成纤维细胞功能。据我们所知,这是首次直接在小鼠心脏成纤维细胞中报道D3R的表达和功能意义。

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
D3R是否在小鼠心脏和心脏成纤维细胞中表达,以及D3R功能缺失对心脏成纤维细胞增殖、迁移和胶原表达的影响。
核心机制
D3R信号通路可能调节心脏成纤维细胞的功能,影响增殖、迁移和胶原表达,但具体机制尚未阐明。
主要证据
通过免疫荧光、Western blot和RT-qPCR证实D1R和D3R在心脏组织和成纤维细胞中表达;D3KO细胞增殖减弱,D3R激动剂增强迁移,D3R缺失导致Col3a1表达增加。
研究意义
该研究首次证明D3R在小鼠心脏成纤维细胞中表达并具有功能意义,提示D3R可能成为心脏纤维化和伤口愈合治疗的潜在靶点。

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

检测D1R和D3R在心脏组织和成纤维细胞中的表达

确认多巴胺受体是否在心脏和成纤维细胞中表达

通过免疫荧光染色、Western blot和RT-qPCR检测WT和D3KO小鼠心脏组织及原代心脏成纤维细胞中D1R和D3R的表达和定位。

2

评估D3R对心脏成纤维细胞增殖的影响

确定D3R功能缺失或阻断是否影响细胞增殖

使用D3KO细胞和WT细胞,分别给予D3R激动剂普拉克索和拮抗剂SB-277011-A处理,在6、12、24、36小时计数细胞数量。

3

评估D3R对心脏成纤维细胞迁移的影响

确定D3R是否影响划痕损伤后的细胞迁移

在WT和D3KO细胞中,使用划痕实验,给予D3R激动剂和拮抗剂处理,在0、3、6、12、24小时测量迁移距离。

4

检测D3R缺失对胶原基因表达的影响

确定D3R功能缺失是否改变心脏成纤维细胞中胶原蛋白的基因表达

通过RT-qPCR检测WT和D3KO心脏组织和成纤维细胞中Col1a1和Col3a1的表达水平。

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/F-12培养基Gibco11320-033
胎牛血清Gibco10438-026
II型胶原酶Worthington Biochemical Corp.46A034
脱氧核糖核酸酶IWorthington Biochemical Corp.LS002139
胰蛋白酶-EDTA(0.05%)Gibco15400-054
胰蛋白酶中和液GibcoR-002-100
台盼蓝(0.4%)----
Countess II 自动细胞计数仪InvitrogenAMQAX10000
ProLong Diamond抗淬灭封片剂含DAPIThermoFisher--
RIPA裂解液----
蛋白酶和磷酸酶抑制剂----
Bio-Rad预制胶(4-20%)Bio-Rad--
UVP ChemiDoc-It TS2 成像系统UVP--
TRIzol试剂--15596-026
TRI/Direct-Zol RNA小提试剂盒Zymo ResearchR2072
Superscript IV逆转录酶Invitrogen11766050
TaqMan快速高级预混液Applied Biosystems4444557
无DNA/RNA酶超纯水Invitrogen10977023
QuantStudio 6 Flex实时荧光定量PCR系统Applied Biosystems--
普拉克索Tocris Bioscience--
SB-277011-ATocris Bioscience--
D1R抗体Novus Biologics--
D3R抗体Bioss--
波形蛋白抗体Dako--
D1R抗体Abcam--
D3R抗体Abcam--
Falcon细胞刮刀Falcon--

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
动物模型
小鼠品系、年龄(3-6个月)、性别(雄性和雌性)、数量(WT n=20,D3KO n=20)
阅读提示:见Materials and Methods中的Animals部分
细胞分离与培养
左心室组织消化条件(胶原酶II和DNase I,37°C,15分钟)、培养条件(DMEM/F-12 + 10% FBS,37°C,5% CO2)
阅读提示:见Materials and Methods中的Cardiac Fibroblast Cell Isolation部分
细胞增殖实验
细胞处理,包括DMSO对照、普拉克索(10μM)、SB-277011-A(10μM),处理时间点(6、12、24、36小时),重复数(n=3)
阅读提示:见Materials and Methods中的Cardiac Fibroblast Proliferation Rate部分及Figure 3A图注
细胞迁移实验
细胞处理(DMSO对照、10μM普拉克索、10μM SB-277011-A),血清浓度(0.5% FBS),时间点(0、3、6、12、24小时),划痕数(每组n=9)
阅读提示:见Materials and Methods中的Cardiac Fibroblast Migration in Response to Scratch Injury部分及Figure 3B、C图注
RT-qPCR
样本来源(心脏组织和成纤维细胞),RNA提取方法(TRIzol和Zymo试剂盒),TaqMan探针(Drd1、Drd3、Col1a1、Col3a1、ACTB),内参基因(ACTB),样本量(心脏n=3,细胞n=4)
阅读提示:见Materials and Methods中的Real Time-Quantitative PCR部分及Figure 4图注