骨髓间充质干细胞外泌体中的miR-223-3p靶向HDAC2下调STAT3磷酸化减轻HBx诱导的足细胞铁死亡

Exosomal miR-223-3p from bone marrow mesenchymal stem cells targets HDAC2 to downregulate STAT3 phosphorylation to alleviate HBx-induced ferroptosis in podocytes.

作者信息Yueqi Chen, Xiaoqian Yang, Moxuan Feng, Yani Yu, Yongzheng Hu, Wei Jiang
PMID38444939
发布时间2024-02-15
DOI10.3389/fphar.2024.1327149

实验完整度

研究包含体外细胞实验(HPCs)和体内动物模型(HBx转基因小鼠)两个独立证据层级,并通过功能验证(抑制剂、过表达)和机制验证(RIP、靶向)证实了miR-223-3p/HDAC2/STAT3通路。

主要模型

人肾足细胞系(HPCs) HBx转基因小鼠 骨髓间充质干细胞(BMSCs)来源外泌体

重点核对

STAT3磷酸化抑制剂Stattic的剂量和给药方式(体外1.0 μM,体内25 mg/kg灌胃) BMSC-Exo的剂量和给药方式(尾静脉注射10 μg,每3天一次,持续3周) HDAC2过表达质粒和慢病毒的浓度及剂量(细胞2 μg,体内0.2 mL 1.00E+8 TU) miR-223-3p mimic/inhibitor浓度(50 nM) 分组设置(Con、HBx、HBx+p-STAT3抑制剂、HBx+OE-HDAC2等)

摘要

背景:乙型肝炎病毒相关性肾小球肾炎(HBV-GN)是中国主要的继发性肾脏疾病之一,骨髓间充质干细胞来源的外泌体(BMSC-Exo)中的微小RNA(miRNA)可以减轻HBV-X蛋白(HBx)诱导的肾足细胞铁死亡,但确切机制仍不清楚。本研究旨在探讨BMSC-Exo中miR-223-3p在HBx诱导的足细胞铁死亡中的保护机制。方法:研究采用人肾足细胞(HPCs)、骨髓间充质干细胞(BMSCs)以及C57BL/6小鼠和HBx转基因小鼠的肾组织。首先,通过在体内和体外给予信号转导和转录激活因子3(STAT3)磷酸化抑制剂,验证了STAT3磷酸化与铁死亡之间的相关性。此外,还检测了HDAC2过表达对STAT3磷酸化的影响。随后,评估了携带miR-223-3p的BMSC-Exo、HDAC2和STAT3磷酸化与HBx诱导的HPCs铁死亡和损伤之间的关联。通过RNA免疫沉淀实验证实了miR-223-3p与HDAC2之间的相互作用。采用细胞计数试剂盒-8实验、蛋白质印迹、RT-qPCR、免疫荧光、流式细胞术、脂质过氧化检测试剂盒、铁检测试剂盒、透射电子显微镜和苏木精-伊红染色等多种技术来观察HBx诱导的足细胞损伤和铁死亡在体内和体外的程度。结果:通过抑制HBx诱导的足细胞中STAT3的磷酸化,可以减轻足细胞铁死亡。相反,上调HDAC2可以增强STAT3磷酸化,从而促进足细胞铁死亡。MiR-223-3p能够直接负性调节HDAC2的表达。携带miR-223-3p的BMSC-Exo能有效抑制HDAC2的表达,最终通过靶向HDAC2并下调STAT3磷酸化减轻HBx诱导的足细胞铁死亡。结论:本研究证明了BMSC-Exo介导的miR-223-3p递送在减轻HBx诱导的足细胞铁死亡方面的潜力,从而为治疗HBV-GN和减轻肾损伤提供了新的治疗靶点和途径。

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
探讨骨髓间充质干细胞来源的外泌体中miR-223-3p是否通过靶向HDAC2下调STAT3磷酸化来减轻HBx诱导的足细胞铁死亡。
核心机制
miR-223-3p通过靶向HDAC2抑制其表达,从而下调STAT3磷酸化,减轻HBx诱导的足细胞铁死亡。
主要证据
体外实验通过STAT3磷酸化抑制剂和HDAC2过表达验证了通路,体内实验在HBx转基因小鼠中通过BMSC-Exo和miR-223-3p敲低外泌体验证了治疗效果。
研究意义
本研究为BMSC-Exo递送miR-223-3p治疗HBV-GN提供了新的治疗靶点和途径。

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

验证HBx诱导足细胞铁死亡

确认HBx是否能诱导足细胞发生铁死亡及损伤

在HPCs中转染HBx过表达慢病毒,检测铁死亡相关指标(GPX4、SLC7A11、ACSL4)、脂质过氧化产物(MDA、ROS、Fe2+)、线粒体形态和细胞活力。

2

验证STAT3磷酸化在HBx诱导铁死亡中的作用

确定STAT3磷酸化是否促进HBx诱导的足细胞铁死亡

使用Stattic抑制STAT3磷酸化,检测铁死亡指标和细胞损伤的改变。

3

验证HDAC2促进STAT3磷酸化

确定HDAC2是否通过增强STAT3磷酸化促进铁死亡

在HBx诱导的HPCs中过表达HDAC2,检测p-STAT3水平及铁死亡相关指标;在HBx转基因小鼠中通过尾静脉注射HDAC2过表达慢病毒,观察肾组织变化。

4

验证miR-223-3p靶向HDAC2

确认miR-223-3p是否直接靶向HDAC2

使用ENCORI数据库预测miR-223-3p的靶基因,并通过miR-223-3p mimic/inhibitor和RIP实验验证miR-223-3p与HDAC2的直接结合。

5

验证BMSC-Exo通过miR-223-3p减轻铁死亡

确认BMSC-Exo中的miR-223-3p通过HDAC2/STAT3通路减轻铁死亡

分离BMSC-Exo,在HBx诱导的HPCs和HBx转基因小鼠中给予BMSC-Exo或miR-223-3p敲低的外泌体,检测HDAC2、p-STAT3及铁死亡指标的变化。

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ProcellPM150110
胎牛血清----
青霉素/链霉素meilunbio--
Lipofectamine 3000Thermo Fisher Scientific--
0.45 μm滤膜MilliporeR6BA09493
超速离心机CP100MXHitachi--
NanoFCM N30ENanoFCM--
PKH26----
Dapi----
Leica SP8共聚焦显微镜Leica--
HE染色试剂盒Abcamab245880
光学显微镜Eclipse Ci-LNikon--
StatticMCEHY-13818
细胞计数试剂盒-8Sigma--
活性氧检测试剂盒Meilunbio--
DCFH-DA----
脂质过氧化(MDA)检测试剂盒Abcamab118970
铁检测试剂盒Abcamab83366
Magna RIP试剂盒Merck17-701
HDAC2抗体Abcamab32117
IgG抗体Biossbs-0297P
透射电子显微镜HT7700Hitachi--
GPX4抗体AbclonalA1933
HBx抗体Abcamab2741
Nephrin抗体boster biological technology--
Desmin抗体boster biological technology--
BCA试剂盒BeyoncéP0012
PVDF膜----
ECL化学发光试剂盒Servicebio--
HRP标记的山羊抗兔二抗ZhongShan JinQiaoZB-2301
HRP标记的山羊抗小鼠二抗ZhongShan JinQiaoZB-2305
GAPDH抗体proteintech60004-1-IG
HDAC2抗体ABclonalA19626
STAT3抗体ABclonalA1192
p-STAT3抗体CST9145T
GPX4抗体ABclonalA1933
SLC7A11抗体Proteintech26864-1-AP
ACSL4抗体AbclonalA6826
CD9抗体Abcamab92726
TSG101抗体Abcamab125011
Trizol试剂Convoy CenturyCW0580S
Evo M-MLV逆转录试剂Acres BioAG11706
SYBR Green Pro Taq HS预混qPCR试剂盒Acres BioAG11701
ImageJ软件----

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
细胞培养
HPCs培养条件:33°C、5% CO2,分化条件:37°C、5% CO2、10-14天
阅读提示:Methods 2.3
BMSC-Exo制备
无血清RPMI-1640培养48小时,超速离心条件(100,000×g,4°C,70分钟)
阅读提示:Methods 2.1
体内实验
HBx转基因小鼠分组、给药剂量(10 μg Exo,25 mg/kg Stattic)、给药途径(尾静脉或口服)、频率(每3天)和治疗周期(3周)
阅读提示:Methods 2.2
体内实验
HDAC2过表达慢病毒剂量(0.2 mL 1.00E+8 TU)及治疗周期(8周)
阅读提示:Methods 2.2
体外实验
HPCs转染条件:miR-223-3p mimic/inhibitor浓度(50 nM),HDAC2过表达质粒剂量(2 μg)
阅读提示:Methods 2.4
统计设计
每个实验重复次数(至少3次)及统计方法(t检验、one-way ANOVA)
阅读提示:Methods 2.13