M2巨噬细胞激活IL-10/JAK2/STAT3通路诱导髓核病理性微血管生成,加剧椎间盘退变

M2 macrophages activate the IL-10/JAK2/STAT3 pathway to induce pathological microangiogenesis in the nucleus pulposus exacerbating intervertebral disc degeneration.

作者信息Si-Ping Zhang, Min Tong, Jun Mo, Zhen-Yu Dong, Yi-Fei Huang
PMID40426248
发布时间2025-05-28
DOI10.1186/s13018-025-05962-2

实验完整度

包含人退变NP组织免疫组化分析、体外M2巨噬细胞与NP细胞共培养、siRNA敲低IL-10及AG490抑制剂验证,涵盖组织、细胞和分子多个层面及功能验证。

主要模型

人退变髓核组织 THP-1来源的M2巨噬细胞 人原代髓核细胞(LPS诱导退变)

重点核对

人退变髓核组织中CD206和CD34共表达 LPS诱导髓核细胞退变的最适浓度(4 μg/mL) siRNA敲低IL-10对CD34、COL2、MMP-3等表达的影响 AG490抑制JAK2/STAT3后VEGF、VEGFR和CD34表达下降

摘要

背景:巨噬细胞浸润伴随髓核(NP)病理性微血管生成在椎间盘退变(IDD)的进展中起关键作用。然而,M2巨噬细胞参与NP病理性血管生成的机制尚不清楚。方法:首先,通过免疫组织化学染色观察人退变NP中M2巨噬细胞(CD206)和微血管生成(CD34)标志物的表达,随后建立M2巨噬细胞与NP细胞的共培养体系。使用siRNA沉默IL-10表达,以评估M2巨噬细胞通过IL-10及其下游JAK2/STAT3通路在IDD中的促血管生成作用。应用JAK2/STAT3特异性抑制剂AG490,以确定IL-10是否通过该通路发挥作用,并评估其对NP病理中血管生成和细胞外基质(ECM)代谢的影响。结果:在退变NP组织中检测到CD206和CD34共表达。退变NP细胞分泌CCL17、CCL18和CD206,表现出M2样特征。M2巨噬细胞与退变NP细胞共培养导致IL-10分泌,促进CD34表达,下调合成代谢基因(II型胶原(COL2)、聚集蛋白聚糖),上调分解代谢基因(基质金属蛋白酶(MMP)-3、MMP-7)。共培养后JAK2和STAT3表达显著增加。JAK2/STAT3通路的激活增强了血管内皮生长因子(VEGF)、血管内皮生长因子受体(VEGFR)和CD34的表达,并诱导COL2和聚集蛋白聚糖进一步下调、MMP-3和MMP-7上调。结论:M2巨噬细胞浸润和病理性新生血管形成在退变NP组织中显著。M2巨噬细胞分泌的IL-10激活JAK2/STAT3通路,通过上调VEGF/VEGFR的表达促进病理性微血管生成。这一过程破坏ECM并加速IDD的进展。临床试验编号:不适用。关键词:椎间盘退变,巨噬细胞,微血管生成,髓核。

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
M2巨噬细胞是否通过分泌IL-10激活JAK2/STAT3通路,促进髓核病理性微血管生成并加速椎间盘退变?
核心机制
M2巨噬细胞分泌的IL-10激活JAK2/STAT3通路,上调VEGF/VEGFR表达,促进病理性微血管生成,同时下调COL2和聚集蛋白聚糖、上调MMP-3和MMP-7,破坏ECM代谢平衡,加速IDD进展。
主要证据
人退变NP组织免疫组化显示CD206和CD34共表达;体外共培养实验显示M2巨噬细胞分泌IL-10促进CD34表达,siRNA敲低IL-10逆转这些效应;AG490抑制JAK2/STAT3后VEGF、VEGFR和CD34表达下降,ECM代谢相关基因恢复。
研究意义
该研究揭示了M2巨噬细胞通过IL-10/JAK2/STAT3通路促进病理性微血管生成和ECM降解的机制,为理解IDD的病理过程提供了新见解,可能为IDD治疗提供潜在靶点。

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

人退变髓核组织的免疫组化分析

观察人退变髓核组织中M2巨噬细胞和微血管生成标志物的表达。

收集人椎间盘标本,根据改良Pfirrmann分级评估退变程度,通过免疫组化染色检测CD206和CD34表达。

2

LPS诱导髓核细胞退变及浓度筛选

确定诱导人原代髓核细胞退变的最适LPS浓度。

用不同浓度LPS处理人原代NP细胞24小时,通过CCK-8评估细胞活力,ELISA检测IL-1β表达。

3

M2巨噬细胞极化及鉴定

从THP-1细胞诱导极化获得M2巨噬细胞并验证其表型。

THP-1细胞经PMA诱导分化为M0巨噬细胞,再经IL-4和IL-13刺激获得M2巨噬细胞,通过形态学、流式细胞术和免疫荧光检测CD11b和CD206表达。

4

M2巨噬细胞与NP细胞共培养及IL-10敲低

验证M2巨噬细胞分泌的IL-10对NP细胞血管生成和ECM代谢的影响。

采用Transwell共培养体系,将M2巨噬细胞(或siRNA敲低IL-10的M2巨噬细胞)与正常或退变NP细胞共培养48小时,通过Western blot、RT-qPCR检测相关蛋白和mRNA表达。

5

JAK2/STAT3通路抑制实验

验证M2巨噬细胞分泌的IL-10是否通过JAK2/STAT3通路发挥作用。

用AG490(JAK2/STAT3抑制剂)处理退变NP细胞,通过Western blot检测JAK2、STAT3、VEGF、VEGFR、CD34表达,RT-qPCR检测ECM相关基因。

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
抗CD206抗体 (18704-1-AP)Proteintech18704-1-AP
抗CD34抗体 (14486-1-AP)Proteintech14486-1-AP
抗CCL17抗体 (bs-2453R)Biossbs-2453R
抗CCL18抗体 (DF9914)AffinityDF9914
抗CD206抗体 (18704-1-AP)Proteintech18704-1-AP
抗CD11b抗体 (66519-1-Ig)Proteintech66519-1-Ig
抗IL-10抗体 (60269-1-Ig)Proteintech60269-1-Ig
抗JAK2抗体 (AF6022)AffinityAF6022
抗STAT3抗体 (10253-2-AP)Proteintech10253-2-AP
抗VEGF抗体 (66828-1-Ig)Proteintech66828-1-Ig
抗VEGFR抗体 (26415-1-AP)Proteintech26415-1-AP
抗CD34抗体 (14486-1-AP)Proteintech14486-1-AP
ECL化学发光试剂盒 (KGC4902-20)KeyGEN BiotechKGC4902-20
cDNA链合成试剂盒 (RR036B)TaKaRaRR036B
TB Green® Premix Ex Taq™ II (Tli RNaseH Plus)试剂盒 (RR820A)TaKaRaRR820A
CCK-8试剂盒 (KGA9306-500)KeyGEN BiotechKGA9306-500
IL-1β ELISA试剂盒 (KGC1103-96)KeyGEN BiotechKGC1103-96

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
人椎间盘标本收集
患者数量、退变分级分布、年龄、性别、手术团队一致性
阅读提示:Methods: Collection of human IVD
免疫组化染色
抗体类型及稀释度、抗原修复条件、显色时间
阅读提示:Methods: IHC staining
细胞培养与退变诱导
细胞密度、LPS浓度(4 μg/mL)、处理时间(24小时)
阅读提示:Methods: Culture of human primary NP cells and induction of degeneration
巨噬细胞极化
THP-1细胞密度、PMA浓度及处理时间、IL-4和IL-13浓度及处理时间
阅读提示:Methods: Polarisation of macrophages
共培养及siRNA转染
共培养细胞密度、时间(48小时)、siRNA序列及转染效率
阅读提示:Methods: Silencing of IL-10 expression by SiRNA transfection; Macrophages co-cultured with NP cells
JAK2/STAT3抑制
AG490浓度、处理时间
阅读提示:Results: JAK2/STAT3 pathway upregulates...; 图7图注