Hedgehog信号传导的瞬时激活通过保留驻留巨噬细胞抑制辐射猪唾液腺中的细胞衰老和炎症

Transient Activation of Hedgehog Signaling Inhibits Cellular Senescence and Inflammation in Radiated Swine Salivary Glands through Preserving Resident Macrophages.

作者信息Liang Hu, Conglin Du, Zi Yang, Yang Yang, Zhao Zhu, Zhaochen Shan, Chunmei Zhang, Songlin Wang, Fei Liu
PMID34948290
发布时间2021-12-16
DOI10.3390/ijms222413493

实验完整度

包含动物模型功能验证、分子表达检测及组织学分析等多个独立证据层级。

主要模型

BA-MA小型猪腮腺模型

重点核对

辐射剂量:20 Gy单次照射,照射技术及剂量率需核对 Shh基因转移时间:放疗后4周经腮腺内注射 观察时间点:放疗后1、5、20周 样本量:每组3只猪 统计方法:单因素方差分析及Tukey多重比较

摘要

唾液腺功能通常因头颈癌放射治疗而受到不可逆的损伤。这种损伤大大降低了患者的生活质量,并且难以补救。此前,我们发现Hedgehog信号的瞬时激活通过抑制辐射诱导的细胞衰老,在小鼠颌下腺中由驻留巨噬细胞介导,从而减轻了小鼠和猪模型中辐射后的唾液腺功能减退。在此我们报道,在与人类具有许多共同特征的猪腮腺中,Hedgehog受体PTCH1主要表达于巨噬细胞,PTCH1和多种巨噬细胞标记物的水平在辐射后显著降低,但通过瞬时Hedgehog激活恢复。这些腮腺巨噬细胞主要表达M2巨噬细胞标记物ARG1,而辐射促进促炎细胞因子的表达,这一过程被瞬时Hedgehog激活逆转。Hedgehog激活可能通过抑制P53信号和随后的细胞衰老来保留辐射后的腮腺巨噬细胞。一致地,VEGF,一种Hedgehog信号下游必需的抗衰老细胞因子,在辐射后显著降低,但通过瞬时Hedgehog激活恢复。这些发现表明,在临床相关的猪模型中,瞬时Hedgehog激活通过恢复驻留巨噬细胞以及随后抑制细胞衰老和炎症,恢复受辐射唾液腺的功能。

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
在临床相关的猪模型中,瞬时激活Hedgehog信号如何通过驻留巨噬细胞恢复受辐射唾液腺的功能?
核心机制
Hedgehog激活通过抑制P53信号及细胞衰老,保留驻留巨噬细胞,从而抑制炎症并恢复腮腺功能。
主要证据
在小型猪腮腺中,辐射降低Ptch1和巨噬细胞标记物表达,Shh基因转移恢复这些表达,同时降低P53、IL-6、TNF水平,增加VEGF水平,并恢复唾液流率及AQP5表达。
研究意义
该研究表明驻留巨噬细胞是辐射损伤后唾液腺功能恢复的潜在治疗靶点,可能也适用于其他健康器官。

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

建立猪腮腺辐射损伤模型并评估Shh基因治疗效果

验证辐射导致腮腺功能损伤以及Shh基因转移是否能恢复功能。

对小型猪腮腺进行20 Gy单次照射,4周后注射Ad-Shh或Ad-GFP,在20周时测量毛果芸香碱刺激的腮腺唾液流率,并在1、5、20周收集腮腺组织检测AQP5和Hedgehog靶基因表达。

2

检测腮腺巨噬细胞标志物表达变化

确定辐射和Shh基因转移对腮腺驻留巨噬细胞的影响。

使用qRT-PCR和Western blot检测ARG1、AIF1、F4/80、ITGAX、HGF、C1q等巨噬细胞标志物在NT、RT、RT+Shh、RT+GFP组的表达变化,并用免疫荧光染色显示Ptch1在ARG1阳性细胞中的表达。

3

评估炎症因子表达变化

验证辐射引起炎症以及Hedgehog激活是否抑制炎症。

用qRT-PCR检测IL6、TNF、IFNG、IL4的mRNA水平,用免疫组化检测IL-6阳性区域,并用Western blot检测IL-6和TNF蛋白水平,比较不同处理组。

4

检测P53表达变化

验证辐射诱导P53表达上调以及Shh治疗是否抑制上调。

用Western blot和qRT-PCR检测p53蛋白和mRNA在NT、RT、RT+Shh、RT+GFP组中的表达,比较不同处理组。

5

检测VEGF表达变化

验证辐射降低VEGF表达以及Shh治疗是否恢复表达。

用Western blot和免疫组化检测VEGF蛋白水平及组织分布,比较不同处理组。

6

统计分析

确定组间差异的显著性。

使用SPSS 22.0进行单因素方差分析和Tukey多重比较检验,p<0.05为显著。

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
腺病毒-GFPApplied Biological Materials Inc.--
腺病毒-ShhApplied Biological Materials Inc.--
T-PER试剂Pierce--
BCA法----
抗AQP5抗体 (ab78486)Abcamab78486
抗Ptch1抗体 (ab51983)Abcamab51983
抗IL-6抗体 (ab6672)Abcamab6672
抗ARG1抗体 (A4923)AbclonalA4923
抗VEGF抗体 (bs-1313R)Biossbs-1313R
抗AQP5抗体 (ab78486)Abcamab78486
抗Ptch1抗体 (ab51983)Abcamab51983
抗TNF-α抗体 (ab1793)Abcamab1793
抗IL-6抗体 (ab6672)Abcamab6672
抗P53抗体 (ab154036)Abcamab154036
抗Gli1抗体 (bs-1206R)Biossbs-1206R
抗F4/80抗体 (bs-7058R)Biossbs-7058R
抗AIF1抗体 (bs-1363R)Biossbs-1363R
Pinnacle3治疗计划系统ADAC Inc.--
Elekta Synergy加速器Elekta AB--
Carlson-Crittenden收集杯----
机械真空装置Shanghai ZhangDong Medical--
SPSS 22.0----
GraphPad Prism 6.0----

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
动物模型与照射
品种、性别、年龄、体重范围;照射剂量、能量、剂量率、技术;麻醉药物及剂量
阅读提示:Methods 4.1 Animals、4.2 Irradiation
基因转移
腺病毒载体、注入时间点(放疗后4周)、注入途径(腮腺内)、病毒滴度
阅读提示:Methods 4.3 Gene Transfer
功能检测
毛果芸香碱刺激的唾液收集时间点、收集时长、流速计算方法
阅读提示:Methods 4.3 Saliva Collection、Figure 1 legend
分子分析
使用的抗体及其稀释比例、内参、蛋白上样量、qPCR引物
阅读提示:Methods 4.5 Quantitative RT-PCR and Western Blotting、补充材料
统计
样本量、重复次数、统计方法、显著性阈值
阅读提示:Methods 4.6 Statistical Analyses、图注中的N信息