定量蛋白质组学揭示放射状体外冲击波治疗在TNF-α诱导的原代人肌腱细胞急性炎症模型中的潜在抗炎蛋白靶点

Quantitative proteomics reveals potential anti-inflammatory protein targets of radial extracorporeal shock wave therapy in TNF-α-induced model of acute inflammation in primary human tenocytes.

作者信息Ruidong Ge, Qianzheng Zhu, Die Liu, Qi Zhang, Shan Jiang, Xueying Yu, Jun Shu, Fuqiang Gao, Jingwei Guo, Shengxuan Chen, Beiyao Gao
PMID36506366
期刊Heliyon
发布时间2022-12
DOI10.1016/j.heliyon.2022.e12008

实验完整度

中

包含细胞实验、CCK-8、IL-1β检测、定量蛋白质组学和Western blot,但缺乏动物模型或患者样本验证;功能验证和机制验证有限。

主要模型

原代人肌腱细胞(来自3例男性患者半腱肌腱) TNF-α诱导的急性炎症肌腱细胞模型

重点核对

rESWT能量参数:0.29 mJ/mm²,1200次冲击 TNF-α浓度:10 ng/mL 刺激时间:72小时 细胞分组:TNF-α组、rESWT+TNF-α组、rESWT组、对照组 生物学重复:n=3

摘要

肌腱病是指具有多因素谱的一种肌腱疾病。近期研究开始揭示炎症对肌腱病过程的影响,尤其是在肌腱病的早期阶段。放射状体外冲击波疗法(rESWT)已成功用于治疗骨科疾病。然而,rESWT对肿瘤坏死因子-α处理的肌腱细胞抗炎作用的分子机制尚未完全阐明。本研究采用总蛋白串联质量标签标记的定量蛋白质组学结合液相色谱-质谱/质谱技术,通过三次生物学重复,鉴定炎症肌腱细胞、rESWT炎症肌腱细胞和对照组之间的差异表达蛋白(DEPs)。使用人肌腱细胞并进行体外培养。总共检测到对照组与炎症肌腱细胞之间1028个DEPs,炎症肌腱细胞与rESWT炎症肌腱细胞之间40个DEPs。进一步,我们确定整合素α2、硒蛋白S和NLR家族CARD结构域包含蛋白4是rESWT抗炎作用的关键分子靶点。这是首次为炎症肌腱细胞和rESWT炎症肌腱细胞提供参考蛋白质组图谱的研究。我们的发现为rESWT在肌腱病中的抗炎作用的分子机制提供了重要见解。

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
rESWT在TNF-α诱导的肌腱细胞急性炎症模型中是否具有抗炎作用及其潜在分子机制?
核心机制
rESWT可能通过上调ITGA2和SELS、下调NLRC4的表达来发挥抗炎作用,涉及整合素信号和炎症小体调控。
主要证据
定量蛋白质组学鉴定出40个差异蛋白,Western blot验证了ITGA2、SELS和NLRC4的表达变化;同时rESWT逆转了TNF-α诱导的细胞增殖下降和IL-1β升高。
研究意义
该研究首次提供了炎症肌腱细胞和rESWT干预后的蛋白质组图谱,为理解rESWT在肌腱病中的抗炎机制提供新见解,可能为治疗肌腱病提供新靶点。

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

原代人肌腱细胞的分离与培养

获取研究所需的人原代肌腱细胞并验证其表型。

从3例患者半腱肌腱组织分离培养原代肌腱细胞,通过免疫细胞化学染色鉴定肌腱细胞标志物(COL1、COL3、vimentin、SCX)及阴性标志物(OCT4、CD34)。

2

TNF-α诱导急性炎症模型建立

建立肌腱细胞急性炎症模型,确定最佳TNF-α浓度和处理时间。

使用不同浓度(10、50、100 ng/mL)TNF-α处理肌腱细胞,检测增殖(CCK-8)和IL-1β水平变化,确定最佳刺激条件。

3

rESWT干预及参数筛选

评估rESWT对细胞活力和增殖的影响,确定后续实验的rESWT参数。

将细胞分为不同能量密度和冲击次数组使用rESWT处理,检测细胞活力。

4

rESWT对TNF-α诱导炎症的效应评估

检测rESWT是否逆转TNF-α诱导的细胞增殖下降和IL-1β升高。

在TNF-α诱导的炎症模型上施加rESWT,检测细胞增殖和IL-1β水平。

5

定量蛋白质组学分析

鉴定炎症肌腱细胞和rESWT干预后差异表达蛋白质,揭示抗炎靶点。

使用TMT标记定量蛋白质组学分析四组细胞(72小时)的蛋白质表达,筛选DEPs并进行GO分析。

6

Western blot验证候选蛋白

验证蛋白质组学中发现的三个潜在抗炎靶点(ITGA2、SELS、NLRC4)的表达变化。

对四组细胞进行Western blot检测ITGA2、SELS、NLRC4蛋白表达。

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。

验证样本或模型特征
验证细胞功能变化
验证分子表达变化

产品清单

实验环节名称品牌货号
DMEM/F12培养基----
胎牛血清----
磷酸盐缓冲液----
台盼蓝Solarbio--
聚丙烯管----
超声耦合剂----
肿瘤坏死因子αBioworld--
细胞计数试剂盒-8Biosharp--
多重微球流式荧光免疫分析试剂盒Raisecare--
抗COL1抗体Biossbsm-33400M
抗COL3抗体Biossbs-0948R
抗波形蛋白抗体Biossbs-0756R
抗SCX抗体Biossbs-12364R
抗CD34抗体BioworldBS6481
抗OCT4抗体BioworldBS70993
抗ITGA2抗体BioworldBS70832
抗SELS抗体Proteintech15591-1-AP
抗NLRC4抗体Abcamab201792
过氧化物酶标记的AffiniPure山羊抗兔IgG(H+L)Jackson ImmunoResearch Inc.S8002
RIPA裂解液----
蛋白磷酸酶抑制剂混合物----
4-20% HEPES-Tris预制胶----
硝酸纤维素膜----
增强化学发光试剂盒Biosharp--
正常山羊血清SolarbioA8020
FITC标记的山羊抗小鼠二抗Biossbs-0296G-FITC
山羊抗兔二抗Biossbs-0295G-AF594
含DAPI的封片剂SolarbioS2110
Gymna ShockMaster 300GymnaUniphy NV--
Axio Imager A2显微镜Zeiss--
酶标仪Thermo Scientific--
流式细胞仪NAVIOSBeckman-Coulter--
液相色谱-质谱/质谱联用仪----
电化学发光检测系统Thermo Fisher Scientific--
Image Lab 5.0软件Bio-Rad--
IBM SPSS统计软件IBM Corp.--
Adobe Photoshop软件Adobe--

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
细胞培养
人原代肌腱细胞来自3例男性患者(年龄16、33、36岁),分离自半腱肌腱,培养方法参考文献[10];细胞代数P2-P5。
阅读提示:Methods 2.2
TNF-α刺激
TNF-α浓度10 ng/mL,刺激时间72小时,培养液为含1% FBS的DMEM/F12。
阅读提示:Methods 2.4, Results 3.3
rESWT干预
rESWT参数:能量密度0.29 mJ/mm²,1200次冲击;设备Gymna ShockMaster 300,15 mm applicator;细胞悬液浓度1×10^5-1×10^6 cells/mL;压力2800-3200 N。
阅读提示:Methods 2.5, Results 3.4
细胞增殖检测
细胞接种密度1.5×10^4 cells/cm²;检测时间点24、72、120小时;CCK-8检测,450 nm读取吸光度。
阅读提示:Methods 2.6
IL-1β检测
使用多重微球流式荧光免疫分析试剂盒检测培养上清IL-1β水平,流式细胞仪读取。
阅读提示:Methods 2.7
蛋白质组学
细胞收集时间72小时,接种密度2.0×10^4 cells/cm²;采用TMT标记、HPLC分馏、质谱分析;三次生物学重复;差异筛选标准fold change>1.20或<0.83,p<0.05。
阅读提示:Methods 2.8, Results 3.5
Western blot验证
rESWT参数0.29 mJ/mm²,1200冲击;细胞收集时间72小时;蛋白上样量30 μg;抗体稀释比ITGA2、SELS、NLRC4均为1:1000;二抗1:10000。
阅读提示:Methods 2.9