凋亡识别受体调控小鼠皮肤组织修复

Apoptosis recognition receptors regulate skin tissue repair in mice.

作者信息Olivia Justynski, Kate Bridges, Will Krause, Maria Fernanda Forni, Quan M Phan, Teresa Sandoval-Schaefer, Kristyn Carter, Diane E King, Henry C Hsia, Michael I Gazes, Steven D Vyce, Ryan R Driskell, Kathryn Miller-Jensen, Valerie Horsley
PMID38127424
期刊Elife
发布时间2023-12-21
DOI10.7554/eLife.86269

实验完整度

包含scRNA-seq图谱、免疫荧光验证、功能阻断抗体体内实验、人类样本分析及qPCR等至少两个独立证据层级,并明确包含功能验证。

主要模型

小鼠皮肤伤口模型 人类糖尿病足溃疡样本 小鼠巨噬细胞、树突状细胞、成纤维细胞等细胞类型

重点核对

C57BL/6J小鼠(7-9周龄雄性) 使用4mm活检打孔器制作全层伤口 单细胞RNA测序使用10X Genomics平台 功能阻断抗体:anti-Axl(R&D)和anti-Timd4(BioXCell) 统计分析采用t检验或ANOVA,p<0.05为显著性

摘要

凋亡和通过胞葬作用清除凋亡细胞是进化上保守的过程,可驱动组织修复。然而,凋亡细胞的识别和清除调控修复的机制尚未完全阐明。在此,我们利用单细胞RNA测序提供了小鼠皮肤伤口早期炎症期间细胞动态的图谱。我们发现,在炎症期间,成纤维细胞和免疫细胞(包括常驻的Lyve1+巨噬细胞)中凋亡通路和胞葬受体表达升高。有趣的是,人类糖尿病足溃疡上调胞葬通路基因的mRNA,并显示出通过受体Axl及其配体Gas6的胞葬信号传导改变。在小鼠伤口早期炎症期间,我们通过不依赖TLR3的机制检测到树突状细胞和成纤维细胞中Axl的上调。小鼠体内抑制研究表明,Axl信号传导是伤口修复所必需的,但对胞葬作用不是必需的。相比之下,在小鼠伤口中抑制另一种胞葬受体Timd4会减少胞葬作用并废除伤口修复。这些数据强调了凋亡细胞检测协调组织修复的不同机制,并为糖尿病患者的慢性伤口提供了潜在的治疗靶点。

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
凋亡细胞识别和清除(胞葬作用)如何调控皮肤伤口修复?
核心机制
凋亡细胞检测通过不同的胞葬受体(Axl和Timd4)以不同机制协调组织修复:Axl信号传导对伤口修复必需但非胞葬必需,而Timd4介导的胞葬作用对清除凋亡细胞和正常修复至关重要。
主要证据
scRNA-seq显示凋亡和胞葬通路在伤口中上调;体内功能阻断anti-Axl导致愈合缺陷但不影响胞葬,anti-Timd4减少胞葬并取消修复;人类糖尿病伤口显示GAS6-AXL信号改变。
研究意义
为慢性伤口(特别是糖尿病伤口)的治疗提供潜在靶点,但需进一步研究。

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

单细胞转录组图谱构建

鉴定早期伤口中细胞类型和凋亡相关基因表达变化

对小鼠伤口24h和48h的细胞进行scRNA-seq,使用神经网络注释细胞类型,并进行差异表达和GO富集分析。

2

凋亡证实

验证伤口中确实发生凋亡

通过免疫荧光染色检测cleaved caspase 3阳性细胞,并量化比较24h和48h伤口。

3

胞葬受体表达分析

确定胞葬受体及其配体在伤口细胞中的表达模式

分析scRNA-seq数据中胞葬相关基因的表达,并通过免疫荧光验证Axl和Timd4蛋白表达。

4

胞葬活性检测

评估伤口愈合过程中胞葬作用的活性

将CFSE标记的凋亡中性粒细胞注射到伤口床,1小时后收集并量化被胞葬的细胞。

5

人类糖尿病伤口分析

比较糖尿病和非糖尿病伤口中凋亡和胞葬通路表达差异

分析人类伤口scRNA-seq数据,使用CellChat推断细胞通讯,并通过免疫荧光验证Gas6表达。

6

TLR3作用验证

探究TLR3信号是否足以或必要诱导Axl表达

在WT和TLR3 KO小鼠皮肤中注射poly(I:C)或IFN-β,检测Axl表达;再分析TLR3 KO伤口中Axl表达。

7

功能阻断实验

确定Axl和Timd4在伤口修复中的功能需求

腹腔注射anti-Axl或anti-Timd4功能阻断抗体,分析伤口愈合表型(组织学、免疫荧光、基因表达)。

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
C57BL/6J小鼠The Jackson Laboratories:000664
TLR3敲除小鼠The Jackson Laboratories:005217
Lyz2CreER小鼠The Jackson Laboratories:031674
mTmG小鼠The Jackson Laboratories:007676
4毫米活检打孔器Millitex--
Liberase TMRoche--
RPMI培养基Gibco--
SYBR green----
Cleaved Caspase 3抗体Cell Signaling Technology9661
Axl抗体Biossbs-5180R
CD31抗体BD Biosciences550274
Gas6抗体Thermo Fisher ScientificPA5-103199
Lyve1抗体Abcamab14917
Timd4抗体Thermo Fisher ScientificPA5-116045
aSMA抗体Abcamab5694
Axl抗体(流式)BD Biosciences748032
Ly6G抗体BioLegend127654
CD11c抗体BioLegend117318
CD64抗体BioLegend139304
CD45抗体Thermo Fisher Scientific47-0451-82
抗Axl抗体R&D SystemsAF154
抗Timd4抗体Bio X CellBE0171
CFSE细胞标记试剂盒Abcamab113853
TRIzol LS试剂Invitrogen--
RNeasy Plus微型试剂盒QIAGEN--
Superscript III第一链合成试剂盒Invitrogen--
LightCycler 480实时荧光定量PCR仪Roche--
蔡司AxioImager M1显微镜Zeiss--
FACS Aria III流式细胞分选仪BD Biosciences--

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
小鼠品系、年龄、性别、饲养条件、伤口数量与大小
阅读提示:Methods: Animals, Wounding
单细胞RNA测序
伤口时间点、消化方法、测序平台、细胞过滤标准
阅读提示:Methods: Single-cell digestion of mouse wounds, Single-cell data of mouse samples
功能阻断实验
抗体种类、剂量、注射途径、注射时间、对照组设置
阅读提示:Methods: Injections
胞葬活性检测
凋亡中性粒细胞制备、标记方法、注射细胞数、注射后收集时间
阅读提示:Methods: Neutrophil injection
人类样本分析
患者诊断、样本处理流程、scRNA-seq数据分析参数
阅读提示:Methods: Human skin collection and processing for scRNA-seq, Single-cell data of human samples