OTUD1通过调控内皮功能和血管生成延缓糖尿病小鼠的伤口愈合

OTUD1 delays wound healing by regulating endothelial function and angiogenesis in diabetic mice.

作者信息Jiajia Zhang, Weiqi Li, Yanan Liu, Jianing Zheng, Guoxuan Liu, Mingyang He, Zehang Zheng, Majun Zhu, Namki Cho, Guang Liang, Xue Han, Huazhong Ying, Qiaojuan Shi
PMID40300668
期刊J Adv Res
发布时间2026-02
DOI10.1016/j.jare.2025.04.038

实验完整度

包含体外HUVECs细胞实验、OTUD1敲除和敲低小鼠模型、内皮特异性敲低db/db小鼠、质谱、BLI、免疫共沉淀及体内外功能验证和药理学回补实验,多种证据层级支持机制结论。

主要模型

HUVECs细胞系(体外内皮模型) OTUD1敲除(OTUD1-/-)C57BL/6小鼠(T1DM和T2DM模型) db/db小鼠(自发性2型糖尿病模型,AAV2/BI30介导内皮特异性OTUD1敲低) Hek 293T细胞(用于机制研究)

重点核对

OTUD1表达:HG+PA处理组与对照组比较,文献未明确说明统计学方法 OTUD1去泛素化β-catenin:需验证K496、K508、K625位点K63链的特异性 β-catenin核转位:需核对磷酸化状态与核浆分布变化 体内伤口愈合:需核对糖尿病模型(STZ/HFD)、伤口大小(6mm)、时间点(0/3/7/12天)及样本量 MSAB(β-catenin抑制剂)剂量:体内20 mg/kg,体外10 μM

摘要

糖尿病难愈性伤口是糖尿病的主要并发症,主要由于血管生成受损。卵巢肿瘤去泛素化酶1(OTUD1)与血管病理生理有关,但其在糖尿病伤口愈合过程中对内皮功能障碍和血管生成的作用仍知之甚少。本研究探讨OTUD1是否影响血管生成及其潜在机制。我们建立了OTUD1敲除小鼠,并通过单独给予链脲佐菌素(STZ)或联合高脂饮食(HFD)分别诱导1型和2型糖尿病(T1DM和T2DM)。采用高糖和棕榈酸(HG+PA)处理的人脐静脉内皮细胞(HUVECs)模拟高血糖诱导的内皮功能障碍。结合免疫沉淀分析的质谱法用于分析OTUD1的相互作用蛋白。此外,我们使用腺相关病毒血清型2/BI30(AAV2/BI30)载体构建了内皮特异性OTUD1敲低的db/db小鼠。结果显示,在糖尿病伤口组织和HG+PA处理的HUVECs中观察到OTUD1表达增加。OTUD1缺失促进T1DM和T2DM小鼠伤口组织的血管生成和纤维化,并减轻HG+PA诱导的内皮迁移抑制、管形成损伤和HUVECs的氧化应激。机制上,OTUD1直接与β-catenin相互作用,通过其催化位点C320减少β-catenin在K496、K508和K625位点的K63连接泛素化。这种修饰促进β-catenin磷酸化,限制其核转位,并下调血管生成相关因子的表达。最后,药理学抑制β-catenin逆转了db/db小鼠中OTUD1敲低诱导的伤口愈合延迟改善。这些发现阐明了OTUD1-β-catenin通路在内皮功能障碍相关血管生成中的作用,并提示OTUD1是糖尿病难愈性伤口有前景的治疗靶点。

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
OTUD1是否影响糖尿病伤口愈合过程中的血管生成及其机制是什么?
核心机制
OTUD1直接与β-catenin结合,去除其K496、K508、K625位点的K63连接泛素化,促进β-catenin磷酸化,限制其核转位,抑制血管生成相关因子表达,从而损害内皮功能与血管生成。
主要证据
①在T1DM和T2DM模型及db/db小鼠中,OTUD1缺失/敲低促进伤口愈合、血管生成和纤维化;②体外HUVECs中,OTUD1敲低减轻HG+PA诱导的内皮功能障碍和氧化应激;③质谱、免疫共沉淀和BLI证实OTUD1与β-catenin相互作用;④K63去泛素化位点突变及β-catenin抑制剂(MSAB)逆转了OTUD1缺失的效应。
研究意义
OTUD1作为糖尿病难愈性伤口的潜在治疗靶点,靶向OTUD1或内皮特异性递送β-catenin相关疗法可能成为治疗糖尿病血管并发症的新策略。

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

糖尿病模型建立与OTUD1表达检测

观察OTUD1在糖尿病伤口中的表达变化,并建立体内模型。

构建STZ诱导的T1DM和STZ+HFD诱导的T2DM小鼠模型,以及db/db小鼠模型,检测伤口组织中OTUD1的mRNA和蛋白表达。

2

体外内皮功能障碍模型与OTUD1功能验证

验证OTUD1对内皮细胞功能的影响。

使用HG+PA处理HUVECs,进行基因沉默(siOTUD1)后检测迁移、管形成、NO释放和ROS水平。

3

OTUD1相互作用蛋白鉴定与结合验证

寻找OTUD1的底物并验证直接结合。

通过免疫沉淀和质谱鉴定潜在结合蛋白,用免疫共沉淀、BLI和免疫荧光验证OTUD1与β-catenin的相互作用及共定位。

4

去泛素化机制研究

明确OTUD1对β-catenin的泛素化调控及具体位点。

在Hek 293T细胞中过表达或敲低OTUD1,检测β-catenin泛素化水平,利用泛素突变体和β-catenin位点突变体鉴定K63链和关键赖氨酸残基。

5

β-catenin磷酸化与核转位分析

验证OTUD1缺失对β-catenin活性及下游信号的影响。

检测体内外模型中β-catenin磷酸化水平和核浆分布,以及下游血管生成相关因子表达。

6

体内功能验证与β-catenin抑制回补

验证OTUD1缺失对伤口愈合的改善作用是否依赖β-catenin。

在db/db小鼠中通过AAV2/BI30介导内皮特异性OTUD1敲低,并给予β-catenin抑制剂MSAB,观察伤口愈合、血管生成和纤维化指标。

7

体外β-catenin抑制验证

在细胞水平确认OTUD1缺失的保护作用依赖β-catenin。

在HG+PA处理的OTUD1敲低HUVECs中给予MSAB,检测迁移、管形成、NO/ROS及相关蛋白表达。

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。

验证分子表达变化
验证去泛素化机制
评估体内效果
数据分析与统计

产品清单

实验环节名称品牌货号
链脲佐菌素Sigma-AldrichS0130
高脂饮食Research DietsD12492I
DMEM培养基Gibco--
胎牛血清Gibco--
D-葡萄糖Sigma-AldrichG8270
棕榈酸----
DAPI----
二氢乙啶InvitrogenD11347
TRIzol试剂Takara9109
Hifair® III第一链cDNA合成预混液YEASEN11141ES10
SYBR Green预混液YEASEN11198ES08
总蛋白提取试剂盒Kang Cheng Bioengineering--
蛋白酶抑制剂混合物BiosharpBL612A
磷酸酶抑制剂混合物ServicebioG2007-1/2
PVDF膜----
细胞裂解液BeyotimeP0013
蛋白A/G琼脂糖珠BeyotimeP2055
EZ-Link Sulfo-NHS-LC生物素化试剂盒Thermo Fisher Scientific--
Octet RED96系统----
FACSymphony A1流式细胞仪BD Biosciences--
ImageJ软件NIH--
CD31抗体R&D SystemsAF3628
OTUD1抗体Biossbs-17563R
细胞角蛋白6A抗体Proteintech10590-1-AP
波形蛋白抗体Abcamab8978
β-catenin抗体Proteintech51067-2-AP
VEGFR2抗体ABclonalA5609
磷酸化β-catenin抗体ABclonalAP1076
磷酸化eNOS抗体Proteintech28939-1-AP
eNOS抗体Proteintech27120-1-AP
JUP抗体Proteintech11146-1-AP
CD44抗体Proteintech30854-1-AP
ITGA3抗体Proteintech21992-1-AP
LaminB抗体Proteintech66095-1-Ig
GAPDH抗体Proteintech60004-1-Ig
Flag标签抗体Proteintech66095-1-Ig
His标签抗体Proteintech10001-0-AP
小鼠抗兔IgG HRPAbmartM21006
Alexa Fluor® 488偶联山羊抗兔IgGServicebioGB25303
Cy3偶联山羊抗兔IgGServicebioGB21303
Cy3偶联山羊抗小鼠IgGServicebioGB21301
Cy3偶联兔抗山羊IgGProteintechSA00009-4
四色荧光试剂盒Recordbio Biological TechnologyRC0086
jetPRIME转染试剂Polyplus-transfection® SA114-15
MSAB(β-catenin抑制剂)MedChemExpressHY-120697
基质胶Corning354230
DCFH-DA试剂盒----
DAF-FM DA探针----

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
糖尿病模型建立
T2DM:HFD(60.3 kcal% fat)16周,第8周起STZ 35 mg/kg腹腔注射连续3天;T1DM:STZ 120 mg/kg单次腹腔注射;确认FBG>11 mmol/L
阅读提示:见Materials and methods 'STZ combined high-fat diet (HFD)-induced T2DM model' 和 'STZ-induced T1DM model'
内皮特异性OTUD1敲低
AAV2/BI30-shOTUD1(5×10^11 vg, 200 μL)尾静脉注射,shRNA序列GCTCAGCAATGGACACTATGACTCGAGTCATAGTGTCCATTGCTGAGCTTTTT
阅读提示:见 'Endothelial-specific knockdown of OTUD1 in db/db mice'
伤口模型
6mm全层皮肤缺损,3%异氟烷麻醉,观察时间点0/3/7/12天,第12天取样
阅读提示:见 'Skin wound model'
细胞处理
HUVECs处理:50 mM D-glucose + 300 μM PA,处理时间4h(迁移/管形成24h),siRNA浓度60 nM
阅读提示:见 'Culture and staining of cells' 和 'Cell migration and tube formation assays'
β-catenin抑制
MSAB浓度:体内20 mg/kg隔日一次共2周;体外10 μM预处理1h
阅读提示:见 'Endothelial-specific knockdown of OTUD1 in db/db mice' 和 'OTUD1 knockdown mitigates HG + PA-induced endothelial dysfunction via β-catenin translocation'
去泛素化检测
MG132浓度10 μM处理6h;β-catenin突变体K496R/K508R/K625R/3KR;泛素突变体K48-only, K63-only, K63R
阅读提示:见 'OTUD1 promotes β-catenin activation through deubiquitylation'
统计方法
正态性Shapiro-Wilk检验;方差齐性F检验或Brown-Forsythe检验;组间比较t检验或Welch's t检验;多组比较one-way或two-way ANOVA及Bonferroni post-hoc;非正态Kruskal-Wallis及Dunn's post-hoc;显著性P<0.05
阅读提示:见 'Statistical analysis'