αCGRP缺乏通过激活PPARγ信号通路加重肺纤维化

αCGRP deficiency aggravates pulmonary fibrosis by activating the PPARγ signaling pathway.

作者信息Xiaoting Lv, Qingquan Chen, Zewei Zhang, Kaili Du, Yaping Huang, Xingzhe Li, Yiming Zeng
PMID37231189
发布时间2023-06
DOI10.1038/s41435-023-00206-x

实验完整度

包含患者样本回顾性分析、BLM诱导大鼠模型、Calca-KO大鼠模型,并结合免疫组化、RNA-seq、代谢组学和免疫荧光等多层次验证。

主要模型

PF患者肺组织 BLM诱导的SD大鼠肺纤维化模型 Calca基因敲除(Calca-KO)大鼠

重点核对

BLM诱导剂量:5 mg/kg,气管内给药 实验周期:BLM处理后28天取材 动物品系和性别:雌性Sprague-Dawley大鼠,8周龄,体重280-320g Calca-KO大鼠构建:CRISPR/Cas9技术,使用雌性大鼠 RNA-seq和代谢组学样本量:每组n=3和n=6

摘要

为了探讨αCGRP(Calca)缺乏是否加重肺纤维化(PF),回顾性分析了52例PF患者的临床数据。将博来霉素(BLM)诱导的大鼠模型的肺组织与Calca基因敲除(KO)和野生型(WT)大鼠进行了比较,使用了免疫组织化学、RNA-seq和UPLC-MS/MS代谢组学分析。结果显示,PF患者中检测到αCGRP表达降低和2型免疫应答激活。在BLM诱导和Calca-KO大鼠中,αCGRP缺乏增强了肺泡上皮细胞(AECs)的凋亡并诱导了M2型巨噬细胞。RNA-seq鉴定出与WT大鼠相比,Calca-KO大鼠中涉及核转位和免疫系统紊乱的通路富集。Calca-KO大鼠肺组织的质谱分析显示脂质代谢异常,包括LTB4、PDX、1-HETE水平升高。在Calca-KO大鼠的转录组和代谢组数据集中,PPAR信号通路均显著诱导,免疫荧光分析证实BLM处理和Calca-KO大鼠中PPARγ的核转位与STAT6在细胞质和细胞核组分中的定位同步。总之,αCGRP对PF具有保护作用,αCGRP缺乏可能通过激活PPARγ通路促进巨噬细胞M2极化,导致2型免疫应答激活并加速PF发展。

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
αCGRP缺乏是否加重肺纤维化及其潜在机制。
核心机制
αCGRP缺乏通过激活PPARγ信号通路,促进PPARγ核转位并与STAT6共定位,诱导M2巨噬细胞极化,激活2型免疫应答,加重肺纤维化。
主要证据
在PF患者和BLM诱导及Calca-KO大鼠中观察到αCGRP表达降低、M2巨噬细胞极化和AECs凋亡;RNA-seq和代谢组学分析显示PPAR通路激活,免疫荧光确认PPARγ与STAT6共定位。
研究意义
αCGRP可能作为肺纤维化的保护因子,靶向该通路可能为治疗肺纤维化提供新策略。

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

患者样本分析

评估PF患者中αCGRP表达和2型免疫应答状态

回顾性分析52例PF患者临床数据,对6例患者的肺组织进行免疫组化和免疫荧光染色,检测CD68、βCGRP、αCGRP及M2巨噬细胞标志物。

2

动物模型建立

构建BLM诱导肺纤维化大鼠模型和Calca-KO大鼠模型,用于研究αCGRP缺乏的作用

使用雌性SD大鼠,通过气管内注射BLM或盐水构建模型;使用CRISPR/Cas9技术构建Calca-KO大鼠。

3

组织病理学和免疫组化分析

评估肺组织纤维化、细胞凋亡和免疫细胞浸润

对肺组织切片进行H&E、Masson三色染色,检测CD3、CD68、βCGRP、BAX、PPARγ、TGFβ等表达,并进行TUNEL染色。

4

免疫荧光染色

确认M2巨噬细胞极化和PPARγ/STAT6共定位

对肺组织切片进行免疫荧光染色,检测CD68、iNOS、CD206、PPARγ、STAT6,并用DAPI染色细胞核。

5

转录组测序

分析Calca-KO大鼠与WT大鼠的差异基因表达及通路富集

提取肺组织RNA,进行RNA-seq,并利用GO和KEGG分析差异表达基因的通路富集。

6

脂质代谢组学分析

检测氧化脂质变化及其与PPAR通路的关系

利用LC-MS/MS检测肺组织中氧化脂质,比较WT和Calca-KO大鼠的差异。

7

联合通路分析

整合转录组和代谢组数据,识别共同富集通路

将RNA-seq和代谢组学的KEGG分析结果进行联合分析,识别共同通路,重点关注PPAR信号通路。

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
CD68抗体Maixin--
CD3抗体Santa Cruz--
TGFβ1抗体Bioworld--
βCGRP抗体ABclonal--
αCGRP抗体ABclonal--
BAX抗体proteintech--
PPARγ抗体Bioss--
辣根过氧化物酶标记二抗Dako--
CD68抗体Abcam--
iNOS抗体Abcam--
CD206抗体Abcam--
PPARγ抗体Bioss--
STAT6抗体ABclonal--
山羊抗小鼠IgG (H+L)二抗-FITC偶联物Boster--
山羊抗兔IgG (H+L)二抗-Cy3偶联物Boster--
DAPIBoster--
BGIseq500测序平台BGI--
超高效液相色谱-串联质谱平台----

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
患者样本分析
患者纳入标准、对照组选择(肺大疱患者)、检测指标(CD68、βCGRP、αCGRP)、样本量(52例患者,6例活检)
阅读提示:Materials and methods 中的 Patient characteristics 和 Results 中的 Activation of type 2 immune responses in patients with PF
动物模型建立
BLM剂量(5 mg/kg,气管内给药)、实验时间(28天)、动物性别(雌性)、品系(SD大鼠)、周龄(8周)、体重(280-320g)、对照组(生理盐水)
阅读提示:Materials and methods 中的 Experimental PF models and grouping
显微形态学分析
抗体信息(克隆号、稀释度、供应商)、染色方法(H&E、Masson、TUNEL)、组织处理(固定、包埋、切片)
阅读提示:Materials and methods 中的 Histological evaluation, Immunohistochemical studies, 以及 Figure legends 1和2
转录组测序
样本量(每组3个)、测序平台(BGIseq500)、数据分析方法(GO和KEGG富集)
阅读提示:Materials and methods 中的 Transcriptome sequencing of rat lung tissues 和 Results 中的 αCGRP deficiency localizes PPARγ to the nucleus and upregulates PPARγ signaling
脂质代谢组学
样本量(每组6个)、检测平台(UPLC-MS/MS)、氧化脂质种类(120种)
阅读提示:Materials and methods 中的 Lipid metabolism 和 Results 中的 αCGRP deficiency localizes PPARγ to the nucleus and upregulates PPARγ signaling