细胞外CIRP损伤Rab26通过限制EPOR介导的巨噬细胞极化在急性肺损伤中的作用

Extracellular CIRP-Impaired Rab26 Restrains EPOR-Mediated Macrophage Polarization in Acute Lung Injury.

作者信息Wen Zhang, Yao Wang, Chuanwei Li, Yu Xu, Xia Wang, Di Wu, Zhan Gao, Hang Qian, Zaichun You, Zhiren Zhang, Binfeng He, Guansong Wang
PMID34925338
发布时间2021-12-12
DOI10.3389/fimmu.2021.768435

实验完整度

高

包含体内小鼠模型(LPS诱导ALI、eCIRP中和、EPOR-cKO、Rab26 KO)、体外BMDM细胞实验、机制验证(Western blot、免疫荧光、流式)等多层级证据。

主要模型

LPS诱导的急性肺损伤小鼠模型 骨髓来源巨噬细胞(BMDM) 髓系特异性EPOR敲除小鼠(EPOR-cKO) Rab26敲除小鼠(Rab26 KO)

重点核对

LPS剂量:3 mg/kg(i.t.)或10 mg/kg(i.t.) eCIRP处理:rhCIRP 1 µg/ml(体外),1 mg/kg(i.t.) EPO处理:rhEPO 20 IU/ml(体外) 抗CIRP抗体:1 mg/kg/天(尾静脉注射) BMDM分化:DMEM高糖培养基含100 ng/ml M-CSF和10% FBS,6-7天

摘要

急性肺损伤(ALI)/急性呼吸窘迫综合征(ARDS)是一种伴有炎症反应失衡和炎症消退延迟的疾病。巨噬细胞极化在炎症和消退中起着重要作用。然而,巨噬细胞极化在ALI/ARDS中的机制尚未完全阐明。我们发现,脂多糖处理的小鼠出现肺损伤,同时肺内细胞外冷诱导RNA结合蛋白(eCIRP)积累。eCIRP作为损伤相关分子模式(DAMP),抑制M2巨噬细胞极化,从而使平衡向炎症而非消退倾斜。抗CIRP抗体可逆转此类表型。eCIRP处理后巨噬细胞促红细胞生成素(EPO)受体(EPOR)水平降低。髓系特异性EPOR缺陷小鼠表现出M2巨噬细胞极化受限和炎症消退受损。机制上,eCIRP损害Rab26(Ras超家族小G蛋白成员),减少表面EPOR的运输,导致巨噬细胞向M1表型极化。此外,EPO处理在Rab26敲除(KO)巨噬细胞中几乎不能通过EPOR促进M2极化。总之,在ALI/ARDS期间,eCIRP通过Rab26损害巨噬细胞EPOR信号,导致M2巨噬细胞极化受限和炎症消退延迟。这些发现确定了持续性炎症的机制和ALI/ARDS期间的潜在治疗策略。

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
eCIRP如何通过Rab26影响EPOR介导的巨噬细胞极化,从而参与ALI/ARDS的炎症反应和消退?
核心机制
eCIRP抑制Rab26表达,Rab26减少EPOR从细胞质向细胞表面的运输,降低表面EPOR水平,抑制EPOR/PPARγ信号,从而限制M2巨噬细胞极化,促进M1表型,加重炎症。
主要证据
体内外实验显示eCIRP降低Rab26和表面EPOR表达,Rab26 KO或EPOR-cKO小鼠M2极化受损、炎症加重,EPO处理在Rab26 KO巨噬细胞中失效,且Rab26 KO巨噬细胞中EPOR在胞质积聚而不能到达细胞表面。
研究意义
揭示eCIRP通过Rab26/EPOR/PPARγ轴限制M2极化的新机制,为ALI/ARDS提供潜在治疗靶点(如抗eCIRP抗体)。

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

建立LPS诱导的ALI/ARDS模型并检测eCIRP动态变化

观察eCIRP在ALI/ARDS中的时间表达模式及其与炎症和巨噬细胞极化的关联

WT小鼠经气管内给予LPS(3 mg/kg),在不同时间点(0-5天)检测BALF中eCIRP水平、肺组织病理、巨噬细胞表型(CD80、CD206)和细胞因子(TNF-α、IL-6、IL-10)以及中性粒细胞浸润和消退指数。

2

体内eCIRP中和实验

验证eCIRP在体内对巨噬细胞极化和炎症的影响

LPS处理后,给予抗CIRP抗体(1 mg/kg/天)或IgG对照,经尾静脉注射3天,检测BALF巨噬细胞CD80 MFI、CD206+细胞数和细胞因子水平。

3

体外BMDM实验验证eCIRP对巨噬细胞极化的影响

确定eCIRP对巨噬细胞M1/M2极化表型和炎症因子的直接作用

分离WT BMDM,用rhCIRP(1 µg/ml)处理不同时间(0-36 h),检测M1/M2标志物(CD80、CD86、Arg1、CD206)和炎症因子(TNF-α、IL-6、IL-1β、IL-10)的mRNA和蛋白表达。

4

体内EPOR-cKO小鼠模型验证EPOR信号的作用

评估髓系EPOR缺陷对LPS/eCIRP诱导的ALI/ARDS中巨噬细胞极化和炎症的影响

比较WT和EPOR-cKO小鼠在LPS(3 mg/kg或10 mg/kg)或rhCIRP(1 mg/kg)处理后的生存率、体重变化、肺损伤评分、巨噬细胞表型(CD80、CD206)和细胞因子水平。

5

体外EPOR-cKO BMDM实验验证EPOR在eCIRP诱导极化中的作用

确认EPOR介导eCIRP对巨噬细胞极化和炎症的影响

用rhCIRP(1 µg/ml)和/或rhEPO(20 IU/ml)处理WT和EPOR-cKO BMDM 24h,检测CD80/CD86表达、炎症因子水平和PPARγ表达。

6

体内Rab26 KO小鼠模型验证Rab26的作用

评估Rab26缺陷对LPS/eCIRP诱导的ALI/ARDS中炎症和巨噬细胞极化的影响

比较WT和Rab26 KO小鼠在LPS(10 mg/kg或3 mg/kg)或rhCIRP(1 mg/kg)处理后的生存率、体重变化、肺损伤评分、巨噬细胞表型(CD80、CD206)和细胞因子水平。

7

体外Rab26 KO BMDM实验验证Rab26在极化中的作用

确认Rab26对巨噬细胞极化和EPOR信号的影响

用rhCIRP(1 µg/ml)和/或rhEPO(20 IU/ml)处理WT和Rab26 KO BMDM 24h,检测CD80/CD86表达、炎症因子水平和EPOR膜表达,并通过免疫荧光观察EPOR定位。

8

机制验证:Rab26对EPOR表面运输的调控

阐明Rab26调控EPOR从细胞质到细胞表面运输的机制

通过共聚焦显微镜比较WT和Rab26 KO BMDM中EPOR的分布,发现Rab26 KO时EPOR在胞质积聚,不能完全运输至细胞表面。

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
大肠杆菌O111:B4脂多糖Sigma-AldrichL4391
大肠杆菌055:B5脂多糖Sigma-AldrichL2880
人CIRBP/CIRP重组蛋白Sino Biological14578-H07E
重组人促红细胞生成素Sunshine Pharmaceutical--
细胞解离缓冲液Gibco13150016
Pierce™ BCA蛋白定量试剂盒Thermo Fisher Scientific23225
TRIzol试剂Sigma-AldrichT9424
cOmplete™无EDTA蛋白酶抑制剂混合物Sigma-Aldrich04693159001
GoScript™逆转录系统PromegaA2800
GoTaq® qPCR预混液PromegaA6001
M-PER蛋白提取试剂Thermo Fisher Scientific78510
PageRuler预染蛋白分子量标准Thermo Fisher Scientific26616
Immobilon Western化学发光HRP底物MilliporeWBKLS0500
LEGENDplex™多因子流式检测试剂盒BioLegend740740
免疫荧光应用溶液试剂盒CST12727
含DAPI的抗淬灭剂CoolaberSL
PE膜联蛋白V凋亡检测试剂盒BD559763
APC标记抗小鼠F4/80抗体BioLegend123116
APC/Cyanine7标记抗小鼠F4/80抗体BioLegend123118
PE标记抗小鼠F4/80抗体BioLegend123110
PE标记抗小鼠Ly-6G抗体BioLegend127608
APC/Cyanine7标记抗小鼠Ly-6G抗体BioLegend127624
APC/Cyanine7标记抗小鼠/人CD11b抗体BioLegend101226
APC标记抗小鼠TNF-α抗体BioLegend506308
APC标记抗小鼠IL-6抗体BioLegend504508
APC标记抗小鼠IL-10抗体BioLegend505010
PE标记抗小鼠EPOR抗体Biossbs-1424R
FITC标记抗小鼠CD86BD553691
APC标记抗小鼠CD86BioLegend105012
PE标记抗小鼠CD80eBioscience12-0801-81
PE/Cyanine7标记抗小鼠CD80BioLegend104734
APC标记抗小鼠CD206BioLegend141707
PE标记抗小鼠CD206BioLegend141706
eBioscience™可固定活力染料eFluor™ 450Invitrogen65-0863-14
抗CD16/32抗体Sungene BiotechM10161-14F
小鼠促红细胞生成素受体抗体RDAF1390
抗PPARγ抗体CTS2430
抗Rab26抗体Abcamab198202
抗β-肌动蛋白抗体CST4970S
过氧化物酶标记亲和纯化山羊抗兔IgGJackson Immunoresearch111-035-003
小鼠抗山羊IgG-FITCSanta Cruzsc-2356
CIRP多克隆抗体proteintech10209-2-AP
eCIRP ELISA试剂盒MEIMIAN45627M1
高糖DMEM培养基----
重组巨噬细胞集落刺激因子Bioworld TechnologyBK0128
抗小鼠F4/80超纯微珠Miltenyi Biotec130-110-443
Cytofix/Cytoperm™固定/透化试剂盒BD554714
FACScan流式细胞仪CANTO IIBecton Dickinson--
Gallios流式细胞仪Beckman Coulter--
ChemiDoc™ MP成像系统Bio-Rad--
Leica共聚焦显微镜Leica Microsystems--

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
ALI/ARDS模型诱导
LPS剂量(3 mg/kg或10 mg/kg)、给药途径(气管内)、小鼠品系和年龄(C57BL/6,6-8周龄)
阅读提示:Materials and Methods: Animal and Acute Lung Injury/Acute Respiratory Distress Syndrome Model
eCIRP处理
rhCIRP剂量(体外1 µg/ml;体内1 mg/kg)、处理时间(体外0-36h)
阅读提示:Results: eCIRP Restrains M2 Macrophage Polarization and Induces Inflammatory Response; Materials and Methods: Animal and Acute Lung Injury/Acute Respiratory Distress Syndrome Model
BMDM分化与处理
BMDM分化条件(DMEM高糖、100 ng/ml M-CSF、10% FBS、6-7天)、rhCIRP浓度(1 µg/ml)
阅读提示:Materials and Methods: Isolation and Cultures of Macrophages
体内eCIRP中和
抗CIRP抗体剂量(1 mg/kg/天)、给药途径(尾静脉)、给药时间(LPS后3天)
阅读提示:Results: eCIRP Is Temporally Activated in Acute Lung Injury; Figure 1 legend
EPOR-cKO和Rab26 KO小鼠模型
基因型、LPS剂量(10 mg/kg用于生存率)、观察时间(7天)
阅读提示:Materials and Methods: Animal and Acute Lung Injury/Acute Respiratory Distress Syndrome Model; Results: Myeloid Erythropoietin Receptor Deficiency Aggravates Inflammation in Lung Injury