Axl通过STAT1/HIF-1α促进巨噬细胞向M1极化从而促进颅内动脉瘤破裂

Axl promotes intracranial aneurysm rupture by regulating macrophage polarization toward M1 via STAT1/HIF-1α.

作者信息Yongquan Han, Gaozhi Li, Zeyu Zhang, Xiaohua Zhang, Bing Zhao, Hua Yang
PMID37223093
发布时间2023-05-08
DOI10.3389/fimmu.2023.1158758

实验完整度

研究包含体外BMDM/THP-1细胞模型、体内小鼠IA模型及STAT1敲低验证,涵盖功能验证和机制验证。

主要模型

小鼠颅内动脉瘤模型 骨髓来源巨噬细胞(BMDM) THP-1巨噬细胞

重点核对

IA诱导方法:左侧颈总动脉和肾动脉后支结扎,1周后基底池注射弹性蛋白酶(35 mU)并植入血管紧张素II渗透泵(1000 ng/kg/min),喂食8% NaCl和0.12% BAPN 动物分组:IA诱导后1周随机分为3组(n=15),分别腹腔注射PBS、75 mg/kg R428或4 µg/kg rmGas6,连续21天 M1极化刺激:BMDM用100 ng/ml LPS和20 ng/ml IFN-γ处理6小时 STAT1敲低:使用100 nM STAT1 siRNA转染BMDM

摘要

背景:巨噬细胞浸润和极化对颅内动脉瘤破裂的发病机制至关重要。Axl是一种受体酪氨酸激酶,参与多个器官的炎症和胞葬作用。脑脊液和血浆中可溶性Axl上调与颅内动脉瘤破裂相关。本研究旨在探讨Axl在颅内动脉瘤破裂和巨噬细胞极化中的作用。方法:使用雄性C57BL/6J小鼠诱导颅内动脉瘤。检测正常血管、未破裂和破裂的颅内动脉瘤样本中Axl的水平。此外,确认了Axl与巨噬细胞的关系。在体内诱导颅内动脉瘤后和体外LPS/IFN-γ刺激的骨髓来源巨噬细胞中探讨了Axl介导的巨噬细胞极化的通路。动物随机分为三组,分别腹腔注射溶剂、选择性AXL拮抗剂R428和重组小鼠生长停滞特异性蛋白6,连续21天。然后,通过给予R428抑制或rmGas6激活Axl受体,评估Axl对颅内动脉瘤破裂的影响。结果:与正常血管相比,未破裂的颅内动脉瘤样本中Axl表达显著上调。破裂的颅内动脉瘤组织中的Axl表达显著高于未破裂的颅内动脉瘤组织。在颅内动脉瘤组织和LPS/IFN-γ刺激的骨髓来源巨噬细胞中,Axl和F4/80共表达。R428处理显著降低了M1样巨噬细胞浸润率和颅内动脉瘤破裂率。相反,rmGas6处理促进了M1巨噬细胞浸润和颅内动脉瘤破裂。机制上,R428抑制了Axl和STAT1的磷酸化以及缺氧诱导因子-1α的表达,并降低了LPS/IFN-γ刺激的骨髓来源巨噬细胞中IL-1β、NOS2和MMP9的水平。rmGas6促进了Axl和STAT1的磷酸化以及HIF-1α的表达。此外,STAT1敲低消除了Axl介导的M1巨噬细胞极化。结论:抑制Axl通过STAT1/HIF-1α信号通路减少巨噬细胞向M1表型极化,并阻止小鼠颅内动脉瘤破裂。这一发现提示,药理学抑制Axl可能用于预防颅内动脉瘤的进展和破裂。

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
Axl是否通过调节巨噬细胞极化影响颅内动脉瘤破裂,其具体机制是什么?
核心机制
Axl激活通过STAT1/HIF-1α信号通路促进巨噬细胞向M1表型极化,加剧动脉壁炎症和破坏,从而促进IA破裂。
主要证据
小鼠IA模型中,R428抑制Axl磷酸化减少M1巨噬细胞浸润和IA破裂率,rmGas6则相反;BMDM中STAT1敲低消除Axl介导的M1极化,Western blot和qRT-PCR显示IL-1β、NOS2、MMP9表达变化。
研究意义
研究提示Axl可能是IA的潜在治疗靶点,药理学抑制Axl可能预防IA进展和破裂。

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

小鼠颅内动脉瘤模型建立与验证

建立IA动物模型并确认病理特征

通过结扎左颈总动脉和肾动脉后支,1周后注射弹性蛋白酶和血管紧张素II诱导高血压,建立小鼠IA模型。通过HE和Masson染色评估血管病理变化。

2

检测Axl表达与巨噬细胞浸润

评估Axl在IA组织中的表达水平及其与巨噬细胞的关系

免疫荧光检测正常动脉、未破裂和破裂动脉瘤中Axl和CD86+细胞,双染Axl和F4/80观察共定位。

3

体外诱导M1巨噬细胞极化并检测Axl表达

验证LPS/IFN-γ刺激是否上调Axl表达并促进M1极化

BMDM和THP-1细胞用LPS/IFN-γ处理,检测Axl mRNA和蛋白水平,免疫荧光观察Axl与F4/80共定位,qRT-PCR和Western blot检测炎症因子。

4

评估R428和rmGas6对M1极化的影响

通过抑制或激活Axl观察对M1巨噬细胞极化的影响

BMDM在LPS/IFN-γ刺激下加入R428或rmGas6,检测Axl磷酸化和下游炎症因子表达。

5

STAT1敲低验证机制

确认STAT1在Axl介导的M1极化中的关键作用

使用STAT1 siRNA转染BMDM,在rmGas6处理下检测炎症因子和HIF-1α表达变化。

6

体内验证Axl对IA破裂的影响

评估抑制或激活Axl对小鼠IA进展和破裂的影响

IA小鼠随机分组,腹腔注射R428或rmGas6,21天后分析动脉瘤病理分级、破裂率、M1巨噬细胞浸润、pSTAT1水平及生存情况。

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
弹性蛋白酶Sigma-AldrichE1250
血管紧张素IIAPExBIOA1042
R428MCEHY-15150
重组小鼠Gas6R&D Systems986-GS
Microfil血管造影剂Flow TechMV-120
DMEM培养基----
胎牛血清----
青霉素/链霉素----
重组小鼠M-CSFPeprotech315-02
红细胞裂解液Roche11814389001
细胞筛网Corning352350
佛波醇12-十四酸酯13-乙酸酯Sangon BiotechA606759
Lipofectamine 3000转染试剂InvitrogenL3000001
对照scramble siRNACST6568
STAT1 siRNASanta Cruzsc-44124
抗Axl抗体Proteintech13196
抗CD86抗体Invitrogen14-0862-82
抗pSTAT1抗体Abcam9167
抗F4/80抗体CST71299
二抗Abcamab150075,
DAPIBeyotimeC1002
OCT包埋剂----
RNA提取试剂盒Accurate BiologyAG21017
PrimeScript RT预混液TakaraRR036A
TB Green Premix Ex Taq IITakaraRR820
RIPA裂解液BeyotimeP0013
抗Axl抗体Biossbs-5180R
抗pAxl抗体Biossbs-5181R
抗STAT1抗体CST14994S
抗pSTAT1抗体CST7649S
抗HIF-1α抗体Abcamab179483
抗IL-1β抗体AbwaysCY5087
抗NOS2抗体AbwaysCY5993
抗MMP9抗体AbwaysCY5205
抗β-actin抗体Proteintech81115
ECL化学发光试剂----

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
小鼠IA模型诱导
小鼠品系、性别、年龄、手术方法、弹性蛋白酶剂量、血管紧张素II剂量、饲料成分
阅读提示:Materials and methods 中的 'The induction of the mouse IA model'
动物处理
分组、给药剂量、给药途径、给药频率、持续时间、血压测量
阅读提示:Materials and methods 中的 'Animal treatment'
BMDM培养与极化
细胞来源、M-CSF浓度、培养时间、LPS和IFN-γ浓度、处理时间、R428和rmGas6浓度
阅读提示:Materials and methods 中的 'Preparation of bone marrow-derived macrophages' 和 'Induction of M1 macrophage polarization'
细胞转染
siRNA浓度、转染试剂、转染时间、敲低效率验证方法
阅读提示:Materials and methods 中的 'Cell transfection'
分子检测
抗体来源、稀释倍数、PCR引物序列、内参基因
阅读提示:Materials and methods 中的 'Immunofluorescence', 'Quantitative real-time -PCR', 'Western blot'