电针通过靶向CXCL1缓解溃疡性结肠炎:来自转录组的证据与验证

Electroacupuncture alleviates ulcerative colitis by targeting CXCL1: evidence from the transcriptome and validation.

作者信息Rui-Bin Zhang, Long-Cong Dong, Yuan Shen, Hong-Ying Li, Qin Huang, Shu-Guang Yu, Qiao-Feng Wu
PMID37727787
发布时间2023-09-01
DOI10.3389/fimmu.2023.1187574

实验完整度

包含DSS诱导小鼠模型、EA干预、转录组测序、人类数据验证、免疫浸润分析及WB/IF/qPCR等验证,涵盖多层级证据。

主要模型

DSS诱导的溃疡性结肠炎小鼠模型 人结肠活检样本(GSE38713数据集)

重点核对

DSS浓度2.5%和给药时间7天 电针穴位ST36,频率2Hz,强度0.2mA,持续30分钟,从造模后第5天开始,每天1次,共5天 qRT-PCR验证Cxcl1、Cxcl3、Cxcl5、Cxcl13的mRNA表达 免疫荧光检测F4/80、CD86、Arg1、CD4、IFN-γ的阳性细胞

摘要

背景:我们旨在利用转录组学、生物信息学分析和核心基因验证,确定电针治疗溃疡性结肠炎的核心基因和潜在机制。材料与方法:通过葡聚糖硫酸钠诱导小鼠溃疡性结肠炎后进行电针治疗。采用体重、疾病活动指数、结肠长度和结肠组织的苏木精-伊红染色评估电针的效果。分析小鼠转录组样本以确定核心基因,并进一步用人类转录组数据库进行验证;使用ImmuCellAI数据库分析核心基因与免疫浸润细胞之间的关系;并使用免疫荧光验证结果。结果:电针可降低疾病活动指数和组织学结肠炎评分,增加体重和结肠长度,并改善溃疡性结肠炎小鼠血清和结肠中局部和全身促炎因子的表达。通过小鼠和人类转录组数据的联合生物信息学分析,鉴定出18个共差异表达基因;Cxcl1是核心基因。电针通过抑制Cxcl1表达影响免疫浸润细胞,并通过影响Th1细胞因子IFN-γ调节巨噬细胞的极化,从而抑制CXCL1的表达。结论:CXCL1是电针的靶点,其与Th1细胞因子IFN-γ相关的潜在免疫机制有关。

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
电针治疗溃疡性结肠炎的核心靶基因及其潜在免疫机制是什么?
核心机制
电针通过抑制Cxcl1表达,影响Th1细胞因子IFN-γ,进而调节巨噬细胞M1/M2极化(抑制M1、促进M2),从而缓解结肠炎症。
主要证据
小鼠DSS模型、转录组分析联合人类数据鉴定Cxcl1为核心基因;qRT-PCR验证表达;免疫荧光显示EA下调CXCL1、IFN-γ,并促进M2极化。
研究意义
研究确定了CXCL1为电针治疗UC的关键靶点,并揭示了其与Th1细胞因子IFN-γ相关的免疫机制,为电针治疗UC的机制研究提供了新见解。

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

建立小鼠UC模型并评估EA疗效

验证EA对DSS诱导的UC小鼠的改善作用

小鼠分组为Control、DSS、DSS+EA。DSS组和DSS+EA组自由饮用2.5% DSS 7天;DSS+EA组从造模第5天开始每天电针ST36穴位30分钟(2Hz, 0.2mA),共5天。评估体重、DAI评分、结肠长度和组织学评分。

2

检测炎症因子表达

评估EA对血清和结肠组织中促炎因子的影响

使用ELISA检测血清TNF-α和IFN-γ水平;使用Western blot检测结肠组织IL-1β、IL-6、TNF-α、IFN-γ和CXCL1的蛋白表达。

3

小鼠转录组分析

识别EA调节的差异表达基因和相关通路

对小鼠结肠组织进行ONT转录组测序,筛选Control vs DSS和DSS vs DSS+EA的DEGs,取交集获得mice EA-DEGs,并进行GO和KEGG富集分析。

4

人类转录组数据分析和整合

验证小鼠发现并鉴定跨物种共同靶基因

从GEO下载人类UC数据集GSE38713,分析UC vs Normal的DEGs,并将人类DEGs与小鼠EA-DEGs进行同源基因整合,得到18个共DEGs,通过PPI网络和cytoHubba确定核心基因Cxcl1。

5

qRT-PCR验证核心基因

验证CXC家族趋化因子在结肠组织中的mRNA表达

对Cxcl1、Cxcl3、Cxcl5、Cxcl13进行qRT-PCR检测,基于2^-△△Ct方法,以β-actin为内参。

6

免疫浸润分析

评估UC中免疫细胞浸润情况及其与Cxcl1的相关性

使用ImmuCellAI数据库分析GSE38713中24种免疫细胞的浸润分数,并计算Cxcl1与免疫细胞的相关性。

7

免疫荧光验证巨噬细胞极化和Th1细胞因子

验证EA对巨噬细胞极化和IFN-γ表达的影响

使用免疫荧光检测结肠组织中M1型巨噬细胞(F4/80+CD86+)、M2型巨噬细胞(F4/80+Arg1+)和Th1细胞因子IFN-γ(CD4+IFN-γ+)的表达。

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。

产品清单

实验环节名称品牌货号
葡聚糖硫酸钠MP Biomedicals--
HS6数字全切片扫描仪Sunny--
TNF-α和IFN-γ ELISA试剂盒Elabscience--
RIPA裂解液----
BCA蛋白定量试剂盒Thermo--
FuturePAGE™凝胶ACEET15420GEL
抗IL6抗体Biossbs-0782R
抗IL1β抗体Biossbs-0812R
抗TNF-α抗体Proteintech60291-1-Ig
抗IFN-γ抗体Biossbs-0480R
抗CXCL1抗体Proteintech12335-1-AP
抗GAPDH抗体Proteintech60004-1-Ig
抗肌动蛋白抗体Proteintech66009-1-Ig
牛津纳米孔技术Oxford Nanopore--
MolPure® TRIeasy™ Plus 总RNA提取试剂盒Yeasen--
Hifair®III 第一链cDNA合成SuperMixYeasen--
Hieff® qPCR SYBR®Green预混液Yeasen--
Bio-Rad CFX Maestro PCR系统Bio-Rad--
DAPIBeyotime Biotechnology--
抗F4/80抗体ServicebioGB11027
抗CD86抗体CST#91882S
抗ARG1抗体ServicebioGB11285
抗CD4抗体ServicebioGB13064-2
Pannoramic 250FLASH3DHISTECH--
SPSS软件IBM--
GraphPad PrismGraphPad--

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
C57BL/6J小鼠,SPF级,26±2g;2.5% DSS自由饮用7天
阅读提示:Materials and methods: Experimental animals and groups
电针干预
穴位ST36,频率2Hz,强度0.2mA,每次30分钟,从造模第5天开始,每天1次,共5天
阅读提示:Materials and methods: EA intervention
转录组分析
每组3只小鼠的结肠组织RNA;DEG筛选阈值|log2FC|>2.5,P<0.01;ONT测序
阅读提示:Materials and methods: Mice transcriptome data collection and processing; Differentially expressed genes screening
免疫浸润分析
使用ImmuCellAI数据库分析人类数据集GSE38713中24种免疫细胞浸润;Pearson相关性
阅读提示:Materials and methods: Immune cell infiltration profile; Results: Profile of immune infiltration in UC
qRT-PCR验证
每组n=6;2^-△△Ct方法,β-actin内参
阅读提示:Materials and methods: Quantitative real-time polymerase chain reaction
免疫荧光验证
每组n=3;抗体浓度:anti-F4/80 (1:500), anti-CD86 (1:200), anti-ARG1 (1:200), anti-CD4 (1:200), anti-IFN-γ (1:100)
阅读提示:Materials and methods: Immunofluorescence; Results Figures 7-9