整合多组学分析揭示中性粒细胞胞外诱捕网促进主动脉夹层进展

Integrated multi-omics profiling reveals neutrophil extracellular traps potentiate Aortic dissection progression.

作者信息Yu-Fei Zhao, Zi-Ang Zuo, Zhe-Yun Li, Ye Yuan, Shi-Chai Hong, Wei-Guo Fu, Bin Zhou, Li-Xin Wang
PMID39737994
发布时间2024-12-30
DOI10.1038/s41467-024-55038-8

实验完整度

高

整合了血浆蛋白质组、单细胞转录组、体外组织免疫荧光、小鼠BAPN模型及前瞻性临床队列等多层次证据,并进行了功能验证和机制验证。

主要模型

BAPN诱导的雄性C57BL/6J小鼠主动脉夹层模型 主动脉夹层患者外周血和主动脉组织样本 健康对照外周血和主动脉组织样本

重点核对

BAPN给药剂量5 mg/mL(0.5% wt/vol)于饮用水中,持续4周 Cl-amidine剂量10 mg/kg,每日腹腔注射,从4周龄开始共3周 DNase I剂量5 mg/kg,每日腹腔注射 CXCL3抗体(2 mg/kg)和CXCR2抗体(2 mg/kg)腹腔注射,每三天一次 AD患者血浆CitH3水平临界值6.91 ng/ml用于预测AAEs

摘要

胸主动脉腔内修复术(TEVAR)后的不良主动脉重塑增加了主动脉相关不良事件(AAEs)的风险,并影响主动脉夹层(AD)的整体预后。迫切需要探索预后指标以简化术后AAEs高风险个体的识别,以及治疗靶点以优化AD患者TEVAR的疗效。在这里,我们对AD患者和健康受试者的外周血和主动脉病变分别进行了蛋白质组学和单细胞转录组学分析。整合的多组学分析确定,高度表型相关的巨噬细胞通过CXCL3/CXCR2轴协调中性粒细胞胞外诱捕网(NETs),从而促进AD的发展。NETs形成增加是AD全身免疫和主动脉微环境的一个定义性特征。通过阻断瓜氨酸化组蛋白H3或CXCL3/CXCR2轴来抑制NETs形成,可改善雄性小鼠主动脉夹层的进展和破裂。血浆瓜氨酸化组蛋白H3水平可预测血管内治疗后的AAEs,有助于AD患者的风险分层和预后评估。

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
探究主动脉夹层发病和进展的免疫机制,并寻找预测术后不良事件和潜在治疗靶点的生物标志物。
核心机制
表型相关的巨噬细胞(主要为FCGR3A+和OLR1+巨噬细胞)通过CXCL3/CXCR2轴招募中性粒细胞,促进NETs形成,从而加剧主动脉夹层的进展和破裂。
主要证据
单细胞转录组和蛋白质组分析显示AD中NETs相关通路富集,主动脉病变和血浆中NETs标志物升高;小鼠模型中抑制NETs形成(Cl-amidine或阻断CXCL3/CXCR2)可减轻夹层进展和破裂。
研究意义
血浆CitH3水平可作为AD患者TEVAR后AAEs的预后预测标志物,有助于风险分层和预后评估,并为靶向NETs的干预策略提供了依据。

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

血浆蛋白质组学分析

比较AD患者与健康对照的外周血蛋白质差异,识别与AD相关的炎症和NETs通路。

对30例AD患者和30例匹配健康者的血浆进行4D-DIA质谱蛋白质组学分析,并进行GO、KEGG和GSEA富集分析。

2

主动脉单细胞转录组分析

解析AD主动脉的免疫微环境,识别与疾病表型相关的细胞亚群。

对3例AD患者和3例健康者的主动脉组织进行单细胞RNA测序,经Scissor算法整合公共bulk数据(GSE52093)鉴定表型相关细胞。

3

NETs相关细胞通讯分析

探究巨噬细胞与中性粒细胞之间的配体-受体相互作用,验证CXCL3/CXCR2轴在NETs形成中的作用。

利用CellChat分析细胞通讯,结合免疫荧光共染和相关性分析验证人及小鼠主动脉中CXCL3+巨噬细胞与CXCR2+中性粒细胞的关系。

4

小鼠主动脉夹层模型及药物干预

验证抑制NETs形成是否可减轻主动脉夹层的进展和破裂。

使用BAPN诱导小鼠AD模型,分别给予Cl-amidine、DNase I或二者联合处理,监测主动脉扩张、破裂率和生存率。

5

CXCL3/CXCR2轴阻断干预

验证阻断CXCL3/CXCR2轴是否可抑制NETs形成并减轻AD进展。

在BAPN诱导的AD小鼠中给予抗CXCL3或抗CXCR2抗体,评估主动脉形态、弹性纤维降解和NETs标志物。

6

前瞻性临床队列验证

评估血浆NETs标志物对AD患者TEVAR后AAEs的预测价值。

收集116例接受TEVAR的B型AD患者术前血浆,检测CitH3、MPO等NETs标志物,随访分析AAEs发生。

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
杜氏磷酸盐缓冲液Thermo Fisher14190144
0.25%胰酶Thermo Fisher25200-072
脱氧核糖核酸酶ISigma--
胎牛血清Thermo FisherSV30087.02
红细胞裂解液Thermo Fisher00-4333-57
台盼蓝Thermo Fisher14190144
Countess II自动细胞计数器Thermo Fisher--
生物分析仪2100Agilent--
NovaSeq 6000测序仪Illumina--
Evosep One系统Evosep--
timsTOF Pro质谱仪Bruker--
瓜氨酸化组蛋白H3 ELISA试剂盒Cayman Chemical501620
MPO ELISA试剂盒Thermo Fisher--
NE ELISA试剂盒Thermo Fisher--
IL-1β ELISA试剂盒Thermo Fisher--
IL-6 ELISA试剂盒Thermo Fisher--
Quant-iT PicoGreen dsDNA试剂InvitrogenP7589
血管紧张素II----
微型渗透泵(型号1003D)Alzet1003D
Cl-amidineSigma-Aldrich--
脱氧核糖核酸酶IRoche Diagnostics--
CXCL3抗体R&D systemsAF5568
CXCR2抗体R&D systemsMAB2164-100
MPO抗体Abcamab208670
瓜氨酸化组蛋白H3抗体Abcamab5103
CXCL3抗体Sigma-AldrichAV07037
CXCR2抗体Abcamab225732
Ly6G抗体Abcamab238132
CXCL3抗体Abcamab220431
CXCR2抗体Biossbs-12257R
Alexa Fluor 647山羊抗小鼠IgGThermo Fisher Scientific--
Alexa Fluor 555驴抗兔IgGThermo Fisher Scientific--
DAPIThermo Fisher Scientific--

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
血浆蛋白质组学
AD患者与健康对照的匹配条件(年龄、性别),样本量(30 vs 30),质谱平台
阅读提示:Methods: Proteomic analysis
单细胞RNA测序
样本来源(AD和健康主动脉),细胞数量,Scissor参数(alpha=0.05)
阅读提示:Methods: Single-cell RNA-sequencing data processing, Integrated scRNA and bulk RNA-sequencing analysis
小鼠模型
小鼠品系(C57BL/6J雄性)、年龄(3周龄)、BAPN剂量(5 mg/mL)、给药途径(饮水)、持续时间(4周)
阅读提示:Methods: Mice and in vivo experimental strategies
药物干预
Cl-amidine(10 mg/kg,腹腔,每日)、DNase I(5 mg/kg,腹腔,每日)、CXCL3抗体(2 mg/kg,腹腔,每三天)、CXCR2抗体(2 mg/kg,腹腔,每三天)
阅读提示:Methods: Mice and in vivo experimental strategies
血浆标志物检测
ELISA试剂盒(CitH3:Cayman Chemical,其他:Thermo Fisher),cf-DNA:PicoGreen法
阅读提示:Methods: Measurement of human plasma