靶向P2Y14R通过PKA/CREB/RIPK1轴保护溃疡性结肠炎中肠上皮细胞的坏死性凋亡

Targeting P2Y14R protects against necroptosis of intestinal epithelial cells through PKA/CREB/RIPK1 axis in ulcerative colitis.

作者信息Chunxiao Liu, Hui Wang, Lu Han, Yifan Zhu, Shurui Ni, Jingke Zhi, Xiping Yang, Jiayi Zhi, Tian Sheng, Huanqiu Li, Qinghua Hu
PMID38453952
发布时间2024-03-07
DOI10.1038/s41467-024-46365-x

实验完整度

高

包含基因敲除小鼠模型、细胞系、类器官和患者样本多个证据层级,且进行了功能验证和机制验证,涵盖体内外实验。

主要模型

肠上皮细胞特异性P2Y14R敲除小鼠(P2Y14RΔIEC) HT-29人肠上皮细胞系 HCT-116人肠上皮细胞系 小鼠小肠类器官 溃疡性结肠炎患者结肠组织

重点核对

P2Y14R在肠上皮细胞中的表达水平(通过免疫荧光、RT-qPCR、Western blot验证) DSS诱导的结肠炎模型(3% DSS,7天) TSZ(TNF-α+Smac mimetic+z-VAD)诱导的坏死性凋亡模型 P2Y14R拮抗剂HDL-16的给药剂量(低剂量10 μM,高剂量20 μM,100 μl/只)

摘要

嘌呤能信号在炎症性肠病的发病机制中起因果作用。在嘌呤受体中,只有P2Y14R与溃疡性结肠炎患者粘膜活检中的炎症评分呈正相关,然而,P2Y14R在溃疡性结肠炎中的作用仍不清楚。在此,基于实验性结肠炎小鼠肠上皮中P2Y14R的过表达,我们发现缺乏肠上皮细胞P2Y14R的雄性小鼠表现出由葡聚糖硫酸钠诱导的较少肠道损伤。机制上,P2Y14R缺失通过cAMP/PKA轴限制cAMP反应元件结合蛋白的转录活性,该蛋白与Ripk1的启动子结合,抑制肠上皮细胞的坏死性凋亡。此外,我们设计了一种结合虚拟筛选和化学优化的分层策略,以开发P2Y14R拮抗剂HDL-16,其表现出显著的抗结肠炎效果。总之,我们的研究阐明了P2Y14R参与溃疡性结肠炎的先前未知机制,为炎症性肠病提供了一个有前景的治疗靶点。

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
P2Y14R在溃疡性结肠炎发病机制中的作用及其是否可作为治疗靶点?
核心机制
P2Y14R通过抑制cAMP/PKA/CREB通路,降低CREB与Ripk1启动子的结合,上调Ripk1转录,促进肠上皮细胞坏死性凋亡。
主要证据
P2Y14R缺失或拮抗剂HDL-16处理抑制DSS诱导的结肠炎和TSZ诱导的肠上皮细胞坏死性凋亡,表现为p-MLKL降低、RIPK1表达下调、CREB结合增强。
研究意义
P2Y14R是IBD的潜在治疗靶点,HDL-16有望成为治疗IBD的药物候选。

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

临床样本和数据库分析P2Y14R表达

评估P2Y14R在IBD患者肠上皮中的表达水平

分析GEO数据集(GSE38713, GSE75214, GSE16879)中P2ry14表达,并对UC、CD患者和健康对照结肠组织进行免疫荧光染色。

2

小鼠模型验证P2Y14R功能

验证肠上皮特异性P2Y14R敲除对DSS诱导结肠炎的影响

生成P2Y14RΔIEC小鼠,给予3% DSS诱导急性结肠炎,评估体重、疾病活动指数、结肠长度、通透性、脾指数和组织学损伤。

3

细胞和类器官模型研究坏死性凋亡

研究P2Y14R对肠上皮细胞坏死性凋亡的调控作用

在HT-29和HCT-116细胞中敲低或过表达P2Y14R,用TSZ诱导坏死性凋亡,检测细胞活力、PI染色、p-MLKL水平。同时用P2Y14Rfl/fl和P2Y14RΔIEC小鼠来源的类器官验证。

4

机制研究:信号通路

阐明P2Y14R调控Ripk1转录的分子机制

检测cAMP水平、PKA/CREB磷酸化、CREB与Ripk1启动子结合,以及抑制剂SQ22536、H-89、666-15对坏死性凋亡的影响。

5

UDP-葡萄糖激活P2Y14R加重坏死性凋亡

验证内源性配体UDPG对P2Y14R介导的坏死性凋亡的作用

在细胞和类器官中预孵育UDPG后用TSZ诱导坏死性凋亡,并评估Nec-1s和GSK'872的抑制效果。在体内,对DSS处理小鼠直肠给予UDPG。

6

开发P2Y14R拮抗剂HDL-16

发现并优化P2Y14R小分子拮抗剂

通过分子动力学模拟、MM/GBSA计算、虚拟筛选和化学优化获得化合物HDL-16,并通过cAMP功能实验、细胞毒性、荧光探针、pull-down和CETSA验证其靶向性。

7

药理学抑制P2Y14R改善结肠炎

评估HDL-16对DSS诱导结肠炎的治疗效果

对DSS处理的WT小鼠给予HDL-16或PPTN,评估体重、DAI、结肠长度、组织学、通透性、坏死性凋亡标志物以及CREB结合。

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 Biomedicals36-50
DMEM培养基----
胎牛血清----
青霉素/链霉素----
基质胶BD Bioscience356234
肠类器官培养基Stemcell Technologies06005
肿瘤坏死因子-αMCEHY-P70426A
z-VAD-fmkMCEHY-16658B
Smac模拟物(BV6)MCEHY-16701
Lipofectamine 2000转染试剂Invitrogen--
碘化丙啶----
Hoechst染料----
CCK8试剂盒----
FITC-葡聚糖SigmaFD4,
RIPA裂解液Beyotime Biotechnology--
BCA蛋白定量试剂盒Beyotime Biotechnology--
PVDF膜----
RIPK1抗体Proteintech17519-1-AP
MLKL抗体GeneTexGTX107538-100
RIPK3抗体Proteintech17563-1-AP
p-MLKL抗体AbcamEPR9514
PKA抗体Biossbs-0520R
p-PKA抗体Cell Signaling9621
CREB抗体AffinityAF6188
p-CREB抗体AffinityAF3189
P2Y14R抗体Biossbs-12028R
GSDMD抗体Abcamab209845
Caspase1 p20抗体Biossbs-10442R
Bcl-2抗体Biossbs-0032R
Bax抗体AffinityAF0120
Caspase-3 p17抗体Cell Signaling Technology9664
β-actin抗体Biossbs-0061R
GAPDH抗体BiossBS-2188R
山羊抗兔IgG二抗BiossBs-0295G
山羊抗小鼠IgG二抗BiossBs-0296G
Trizol试剂Thermo--
PrimeScript逆转录试剂盒Abm480
SYBR Green实时定量PCR预混液VazymeQ331-02
EZ ChIP试剂盒Millipore17-371
Claudin-1抗体Biossbs-10011R
Occludin抗体BiossDF6919
ZO-1抗体AffinityAF5145
EpCAM抗体AiFangAF04654
P2Y14R抗体InvitrogenPAS-103202
山羊抗鼠IgG二抗(Alexa Fluor 555)Abcamab150114
山羊抗兔IgG二抗(Alexa Fluor 488)Abcamab150077
DAPI染色液SolarbioS2110
蛋白A/G琼脂糖珠Santa CruzSc-2003
细胞凋亡检测试剂盒Roche11684817910
电子显微镜JeolJEM
超薄切片机LeicaUCT6
荧光显微镜OlympusBX53
共聚焦显微镜ZeissLSM
多功能酶标仪BioTekCytation5
NanoZoomer S60数字切片扫描仪HamamatsuC13210-01
HDL-16----
PPTN----
UDP-葡萄糖----

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
DSS诱导的急性结肠炎模型
DSS浓度(3% w/v)、分子量(36-50 kDa)、处理时长(7天)、小鼠品系(C57BL/6J)、性别(雄性)、周龄(7-8周)
阅读提示:见Methods 'Induction and assessment of experimental (acute) colitis'
坏死性凋亡诱导(细胞)
TSZ组成(TNF-α 20 ng/mL、Smac mimetic BV6 2 μM、z-VAD-fmk 20 μM)、处理时间(8小时)、细胞系(HT-29、HCT-116)
阅读提示:见Methods 'Necroptosis induction and cell death analysis'
类器官坏死性凋亡诱导
Matrigel用量、Intesticult培养基、TSZ处理时间(12小时)、PI染色浓度(50 μg/mL)和时间(20分钟)
阅读提示:见Methods 'Organoid culture and live imaging'
P2Y14R拮抗剂给药
HDL-16剂量(低10 μM,高20 μM,100 μl/只)、PPTN剂量(20 μM,100 μl/只)、给药方式(直肠给药)、溶剂(0.1% DMSO的生理盐水)
阅读提示:见Methods 'Administration'
信号通路抑制剂处理
SQ22536(腺苷酸环化酶抑制剂)、H-89(PKA抑制剂)、666-15(CREB抑制剂)的使用浓度和处理时间
阅读提示:见Results相关部分及Methods;具体浓度文中未明确说明