巨噬细胞谱系细胞来源的迁移体激活补体依赖性血脑屏障损伤在脑淀粉样血管病小鼠模型中的作用

Macrophage lineage cells-derived migrasomes activate complement-dependent blood-brain barrier damage in cerebral amyloid angiopathy mouse model.

作者信息Mengyan Hu, Tiemei Li, Xiaomeng Ma, Sanxin Liu, Chunyi Li, Zhenchao Huang, Yinyao Lin, Ruizhen Wu, Shisi Wang, Danli Lu, Tingting Lu, Xuejiao Men, Shishi Shen, Huipeng Huang, Yuxin Liu, Kangyu Song, Banghao Jian, Yuxuan Jiang, Wei Qiu, Quentin Liu, Zhengqi Lu, Wei Cai
PMID37402721
发布时间2023-07-04
DOI10.1038/s41467-023-39693-x

实验完整度

研究包含患者样本、多种小鼠模型、体外细胞实验、体内迁移体转移及补体抑制治疗等多层级验证,明确进行了功能与机制验证。

主要模型

CAA患者皮肤及血液样本 Tg-SwDI/B小鼠 5xFAD小鼠 C57/BL6野生型小鼠(迁移体转移模型) 原代小鼠脑微血管内皮细胞 Raw264.7细胞 骨髓来源巨噬细胞

重点核对

Aβ40诱导巨噬细胞迁移体的产生 CD5L在迁移体中的富集及其对补体激活的作用 补体抑制治疗对BBB损伤的改善效果 迁移体转移小鼠模型中的BBB通透性评估

摘要

淀粉样β蛋白(Aβ)在脑血管中的积累会损害脑淀粉样血管病(CAA)中的血脑屏障(BBB)完整性。巨噬细胞谱系细胞清除Aβ并产生疾病调节介质。在此,我们报道Aβ40诱导的巨噬细胞来源的迁移体粘附于CAA患者皮肤活检样本和CAA小鼠模型(Tg-SwDI/B和5xFAD小鼠)脑组织中的血管。我们显示CD5L被包装在迁移体中并停靠在血管上,并且CD5L的富集损害了对补体激活的抵抗力。在患者和Tg-SwDI/B小鼠中,巨噬细胞产生迁移体的能力增强和血液中的膜攻击复合物(MAC)与疾病严重程度相关。值得注意的是,补体抑制治疗可保护Tg-SwDI/B小鼠免受迁移体介导的血脑屏障损伤。因此,我们提出巨噬细胞来源的迁移体和随后的补体激活是CAA的潜在生物标志物和治疗靶点。

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
巨噬细胞来源的迁移体是否参与脑淀粉样血管病(CAA)的进展及其潜在机制
核心机制
Aβ40诱导巨噬细胞产生迁移体,迁移体携带CD5L并停靠血管,富集CD5L降低血管对补体激活的抵抗力,通过补体依赖性细胞毒性(CDC)导致血脑屏障损伤。
主要证据
在CAA患者皮肤和血浆、Tg-SwDI/B和5xFAD小鼠脑中检测到巨噬细胞来源的迁移体;体外实验显示Aβ40-M对内皮细胞有细胞毒性,体内转移Aβ40-M引起BBB损伤;ITRAQ发现CD5L上调,CD5L缺失或补体抑制可减轻损伤。
研究意义
研究发现巨噬细胞来源的迁移体及补体激活是CAA的潜在生物标志物和治疗靶点,补体抑制治疗可能成为CAA的治疗策略。

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

检测CAA患者和小鼠模型中的迁移体

验证巨噬细胞来源的迁移体是否在CAA中积累并与血管损伤相关

通过透射电镜、流式细胞术、免疫染色分析CAA患者皮肤、血浆及Tg-SwDI/B和5xFAD小鼠脑组织的迁移体

2

验证Aβ40诱导巨噬细胞产生迁移体

确定Aβ40是否是巨噬细胞迁移体产生的主要诱因

用CAA血浆或Aβ40处理人单核细胞/巨噬细胞、BMDM、小胶质细胞,检测迁移体产生;通过抗体去除Aβ40或抑制剂阻断吞噬验证其必要性

3

评估迁移体对血脑屏障的破坏作用

验证Aβ40诱导的迁移体是否对BBB组分具有毒性

分离PBS-M和Aβ40-M,处理内皮细胞、星形胶质细胞、周细胞,检测细胞活力、凋亡、屏障功能(TEER、NaF渗透)、紧密连接蛋白ZO-1表达

4

体内转移迁移体验证BBB损伤

在活体水平验证迁移体是否直接导致BBB损伤

将Raw264.7细胞来源的PBS-M或Aβ40-M静脉注射到野生型小鼠,评估BBB通透性(3kDa-Dextran渗漏)、ZO-1表达、神经丝轻链水平

5

探索迁移体介导BBB损伤的机制(补体依赖性细胞毒性)

确定Aβ40-M是否通过补体激活导致BBB损伤

通过ITRAQ分析PBS-M和Aβ40-M蛋白组成,检测补体相关蛋白;体外灭活补体或补充补体验证CDC;检测C5b-9沉积

6

验证CD5L在迁移体介导CDC中的必要作用

确定CD5L是否是迁移体介导补体激活的关键分子

检测CD5L在迁移体中的表达,敲除CD5L后评估迁移体的CDC和BBB损伤能力;体外补充CD5L或中和CD59验证机制

7

评估补体抑制治疗对CAA模型的保护作用

验证补体抑制是否能减轻CAA中的BBB损伤

对迁移体转移小鼠或Tg-SwDI/B小鼠给予PMX-53(C5a受体拮抗剂)或Avacopan、Eculizumab,评估BBB完整性和白质损伤

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
RPMI 1640培养基Life Technologies--
巨噬细胞集落刺激因子Peprotech--
Ficoll分离液GE healthcare--
内皮细胞培养基----
I型胶原----
Liberase Blendzyme消化酶Roche--
抗CD31磁珠Miltenyi--
FACS流式细胞仪BD Biosciences--
流式细胞仪Agilent--
抗Aβ40单克隆抗体Invitrogen44348A
抗Aβ42单克隆抗体Abcamab180956
RIPA裂解液Sigma--
ECL蛋白质印迹HRP底物Affinity BiosciencesKF8001-500
纤连蛋白BD354008
粒径分析仪Litesizer 500Anton Paar--
活/死细胞活性分析试剂盒ThermoFisherL7013
LDH检测试剂盒InvitrogenC20300
膜联蛋白V APCBiolegend640919
DAPIAbcamab104139
鬼笔环肽InvitrogenA12379
小鼠C5b-9 ELISA试剂盒FineTestEM1392
人C5b-9 ELISA试剂盒FineTestEH3858
人CD5L ELISA试剂盒MEIMIANMM-50587H1
小鼠CD5L ELISA试剂盒BosterEK1414
小鼠NEFL ELISA试剂盒FineTestEM1688
人Aβ40 ELISA试剂盒CUSABIOCSB-E08299h
人Aβ42 ELISA试剂盒MAI BioLM-2685H
PMX-53----
阿伐可泮----
依库珠单抗----
细胞松弛素D----
Aβ40 (HY-P0265A)MCE--
Aβ42 (HY-P1363)MCE--
Aβ16 (HY-P1466)MCE--
Aβ22-35 (HY-P1474A)MCE--
3kDa-右旋糖酐InvitrogenD3306, D3308
PMX-53----
人补体 (Quidel A113)QuidelA113
CD5L重组蛋白----
抗TSPAN4抗体Abcamab181995
抗ZO1抗体Invitrogen617300
抗CD5L抗体ImmunowayYN1573
抗CD59抗体Proteintech26580-1-AP
抗C5b-9抗体Biossbs-2673R
抗MBP抗体Proteintech10458-1-AP
抗NFH抗体Proteintech60331-1-Ig
Pierce蛋白A/G磁珠Thermo Fisher88802

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
Aβ40诱导迁移体产生
细胞类型(人单核细胞、巨噬细胞、BMDM、小胶质细胞)、Aβ40浓度和刺激时间、TSPAN4表达检测
阅读提示:Methods: 细胞培养、Aβ40处理;图2和图S4、S5
迁移体分离与处理
迁移体分离方法(离心步骤)、处理浓度(50 μg/ml)和时间(2小时)
阅读提示:Methods: 迁移体分离、细胞处理;图3
BBB评估
内皮屏障模型、TEER和NaF渗透测量、3kDa-Dextran注射剂量和时间
阅读提示:Methods: 体外内皮屏障构建、BBB完整性评估;图4
补体依赖性细胞毒性
补体灭活方法、人补体浓度、C5b-9检测
阅读提示:Methods: 补体实验;图5、S13
CD5L功能验证
CD5L敲除细胞构建、重组CD5L浓度(100 ng/ml)、抗CD36抗体使用
阅读提示:Methods: 细胞系、CD5L敲除、处理;图6、S14、S15
补体抑制治疗
PMX-53剂量(0.25 mg/只)、给药方式(口服)、治疗时间窗
阅读提示:Methods: 动物处理;图7、8