抑制PDGFRβ可减轻由DRP-1过表达和线粒体自噬后融合障碍引起的内皮细胞凋亡损伤

Inhibition of PDGFRβ alleviates endothelial cell apoptotic injury caused by DRP-1 overexpression and mitochondria fusion failure after mitophagy.

作者信息Xiaohong An, Xiao Ma, Heng Liu, Jing Song, Tiange Wei, Rongzhan Zhang, Xiao Zhan, Hongyang Li, Jia Zhou
PMID37980402
发布时间2023-11-18
DOI10.1038/s41419-023-06272-3

实验完整度

包含CAWS诱导的KD小鼠模型、HUVEC/HCAEC细胞实验、免疫荧光、Western blot、ELISA、TEM等,并涉及功能验证(迁移)和机制验证(RhoA/ROCK、DRP-1/线粒体自噬)。

主要模型

CAWS诱导的KD小鼠模型 人冠状动脉内皮细胞(HCAEC) 人脐静脉内皮细胞(HUVEC)

重点核对

CAWS腹腔注射剂量:4 mg/小鼠,连续5天 马赛替尼给药剂量:75 mg/kg/天,从第14天起连续14天 内皮细胞迁移实验使用VEGF浓度:1 nM 马赛替尼处理浓度:0.3、1、3 µM LPS诱导内皮损伤模型:10 µM GKT137831或Mas预处理2小时,LPS处理24小时

摘要

川崎病(KD)被描述为“皮肤黏膜淋巴结综合征”,影响婴幼儿。KD患者经历炎症级联反应,导致血管炎,并好发于冠状动脉。虽然KD的症状和发病机制越来越受到关注,但确切机制仍存在争议。研究表明,KD中的内皮功能障碍过程导致动脉损伤并影响临床结局。在本研究中,我们构建了白色念珠菌水溶性组分(CAWS)诱导的KD小鼠模型,并深入研究了内皮功能障碍背后的机制。CAWS诱导的小鼠表现出显著升高的血管内皮细胞生长因子(VEGF)水平。在急性KD中,所有显示水肿的血管中均记录了VEGF的丰富表达。据报道,血小板衍生生长因子(PDGF)共表达可正常化VEGF诱导的异常血管生成。在KD小鼠的增厚中膜层和血管内皮中,PDGFRβ过度表达。马赛替尼(Mas)是一种口服酪氨酸激酶抑制剂,可靶向多个靶点,能够选择性靶向PDGFR信号。我们着手探索Mas是否能调节KD的冠状动脉病理。Mas给药显著减少了VEGF诱导的内皮细胞迁移。NOX4在血管内皮细胞中被激活,产生更多的ROS。DRP-1过表达引起的线粒体失调分裂和线粒体自噬加剧了动脉内皮细胞损伤。在这里,线粒体自噬似乎是DRP-1/Bak/BNIP3依赖性内皮细胞凋亡的驱动力。总之,在病理状态下,DRP-1如何调节线粒体自噬是关键且复杂的,这可能有助于开发针对心血管疾病患者的特定治疗干预措施,例如PDGFRβ抑制剂马赛替尼。

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
PDGFRβ在川崎病血管内皮功能障碍中的作用及其机制是什么?
核心机制
DRP-1过表达导致线粒体分裂失调和线粒体自噬激活,进而通过DRP-1/Bak/BNIP3依赖性途径诱导内皮细胞凋亡;抑制PDGFRβ可减轻该损伤。
主要证据
CAWS诱导的KD小鼠模型中PDGFRβ高表达、VEGF水平升高;体外实验中Mas抑制VEGF诱导的内皮细胞迁移和RhoA/ROCK通路;LPS诱导的内皮损伤模型中Mas减少DRP-1、线粒体自噬相关蛋白及细胞凋亡。
研究意义
PDGFRβ抑制剂马赛替尼可能成为心血管疾病患者(如川崎病)的潜在治疗干预手段。

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

CAWS诱导KD小鼠模型建立及炎症评估

构建川崎病小鼠模型,验证炎症反应和心血管损伤

通过腹腔注射CAWS诱导KD模型,检测脾脏变化、血清炎症因子水平,并进行心脏和血管组织学检查。

2

PDGFRβ表达及血管病理检测

观察KD模型中PDGFRβ的表达和血管损伤情况

通过免疫荧光和H&E染色检测主动脉和冠状动脉中PDGFRβ表达、血管壁增厚、内皮排列和炎症浸润。

3

VSMC表型转化检测

验证KD模型中血管平滑肌细胞向巨噬细胞样表型转化

通过免疫荧光检测α-SMA、OPN、MOMA、F4/80的表达及与PDGFRβ的共定位。

4

内皮功能障碍和VEGF表达检测

评估KD模型动脉内皮功能障碍和VEGF水平

免疫荧光检测eNOS、CD31、iNOS表达,免疫组化检测VEGF在主动脉和冠状动脉的表达。

5

体外内皮细胞迁移实验

评估Mas对VEGF诱导的内皮细胞迁移的影响

使用HUVEC和HCAEC进行划痕实验和Transwell迁移实验,不同浓度Mas处理,以及VEGF和Mas联合处理。

6

RhoA/ROCK信号通路验证

验证Mas抑制内皮细胞迁移是否通过RhoA/ROCK通路

通过免疫荧光检测主动脉中RhoA和ROCK1表达,Western blot检测HUVEC中RhoA和ROCK1表达,并使用ROCK抑制剂Y-27632验证。

7

线粒体功能障碍和ROS检测

评估KD模型中线粒体功能障碍和ROS产生

免疫荧光检测NOX4表达,DHE染色检测ROS水平,JC-10染色检测线粒体膜电位,TEM观察线粒体形态。

8

DRP-1表达及线粒体分裂检测

验证DRP-1过表达及其在KD中的作用

免疫荧光检测DRP-1表达,Western blot检测DRP-1和MFF表达,免疫荧光共定位NOX4和DRP-1。

9

线粒体自噬通路检测

验证DRP-1依赖性线粒体自噬的激活

免疫荧光检测BNIP3/LC3B、Parkin/LC3B、p62/LC3B、LAMP1/TOMM20共定位,Western blot检测BNIP3L/NIX、PINK1、Parkin表达。

10

凋亡通路检测

验证DRP-1/Bak/cytochrome c介导的细胞凋亡

免疫荧光检测DRP-1/Bak共定位、TOMM20/cytochrome c共定位,Western blot检测Bax、cytochrome c、cleaved-caspase 3表达,免疫组化检测E2F3和p53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
内皮细胞培养基SciencellCatalog #1001
内皮细胞生长添加物SciencellCat #1052
胎牛血清SciencellCatalog #0025
人冠状动脉内皮细胞SciencellCatalog #6020
人脐静脉内皮细胞SciencellCatalog #8000
血管内皮生长因子Peprotech--
马赛替尼----
GKT137831----
Y-27632----
二氢乙啶----
JC-10染料----
小鼠IL-1β ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-M0037
小鼠IL-6 ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-M0044
小鼠IL-18 ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-M0730
小鼠TNF-α ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-M3063
细胞裂解液BeyotimeP0013
增强型BCA蛋白定量试剂盒BeyotimeP0010
PDGFRβ抗体Abcamab203491
α-SMA抗体BOSTERBM0002
OPN抗体PTG22952-1-AP
MOMA抗体Abcamab33451
F4/80抗体CST70076
eNOS抗体Abcamab76198
CD31抗体Abcamab182981
iNOS抗体BiossBS-0162R
VEGF抗体AbclonalA12303
RhoA抗体Affinitydf5046
ROCK1抗体PTG21850-1-AP
NOX4抗体AbclonalA22149
DRP-1抗体PTG12957-1-AP
HIF-1α抗体BOSTERBM4083
BNIP3抗体Abcamab109362
LC3B抗体PTG18725-1-AP
Parkin抗体BiossBS-23687
p62抗体BOSTERBA2849
LAMP1抗体PTG67300-1-IG
TOMM20抗体PTG11802-1-AP
Mfn1/2抗体AbclonalA12771
Bak抗体CST12105
细胞色素c抗体CST4280T
E2F3抗体Biossbs-21438r
p53抗体PTG21891-1-AP
RhoA抗体CST2117S
ROCK1抗体CST4035
MFF抗体CST84580
磷酸化DRP-1(Ser616)抗体CST4494
DRP-1抗体CST8570
BNIP3/NIX抗体CST12396
PINK1抗体Abcamab23707
Parkin抗体Abcamab159224
Beclin 1抗体CST3495
Atg12抗体CST4180
Atg101抗体CST13492
LC3I/II抗体CST12741
p62抗体CST39749
LAMP1抗体Abcamab24179
OPA1抗体CST80471
细胞色素c抗体CST4280T
裂解的caspase 3抗体CST9661S
Bax抗体CST2772S
GAPDH抗体CST60004
β-微管蛋白抗体Proteintech66240
JEM-1400Flash透射电子显微镜JEOL--
80i荧光显微镜Nikon--
Tanon 4600SF凝胶成像系统Tanon--

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
小鼠模型建立
CAWS剂量、给药方式、给药时间;小鼠品系、性别、周龄、体重;马赛替尼剂量、给药方式、时间
阅读提示:参考Methods中的“Mice”和“Administration schedule for induction of KD and Mas treatments”
细胞培养
HCAEC和HUVEC的来源;培养基组成(ECM、ECGS、FBS浓度等);培养条件(温度、CO2浓度)
阅读提示:参考Methods中的“Cell culture”
细胞迁移实验
细胞密度、划痕工具、丝裂霉素C浓度和处理时间;Mas浓度和处理时间;VEGF浓度;Transwell小室孔径、细胞接种数、迁移时间
阅读提示:参考Methods中的“Scratch wound assay”和“Transwell migration assay”
线粒体功能检测
LPS浓度和处理时间;GKT137831浓度和处理时间;JC-10染料的浓度和孵育时间;DHE浓度和孵育时间;TEM样品制备方法
阅读提示:参考Results中的“DRP-1-dependent mitochondrial dysfunction...”及图5图注
蛋白表达检测
细胞裂解液成分、蛋白上样量、PVDF膜、一抗稀释比例、二抗孵育条件、内参抗体选择
阅读提示:参考Methods中的“Western blot analysis”