平滑肌ZFP36的缺失促进小鼠新内膜增生

Deletion of smooth muscle ZFP36 promotes neointimal hyperplasia in mice.

作者信息Lei Wang, Li-Fan He, Xiao Xiong, Zhi-Nan Wu, Mi Tian, Guang-Qing Cao, Hui-Xia Lu, Xiao-Ping Ji, Yan-Ling Zhang, Pavel Kovarik, Wencheng Zhang, Yan Liu
PMID39890944
发布时间2025-05
DOI10.1038/s41401-024-01473-8

实验完整度

高

研究包含平滑肌特异性基因敲除小鼠模型、颈动脉结扎体内模型、原代VSMCs体外实验、转录组测序及RIP等机制验证,证据层级完善。

主要模型

平滑肌特异性Zfp36敲除小鼠(Zfp36SMKO) 小鼠原代血管平滑肌细胞(VSMCs) 人冠状动脉粥样硬化样本及正常胸廓内动脉 小鼠颈动脉结扎再狭窄模型

重点核对

8-12周龄雄性C57BL/6J小鼠,颈动脉结扎后第7、14、21天取材 Zfp36SMKO小鼠尾静脉注射CTR或Cemip shRNA(5×10^11 v.g.),3周后行颈动脉结扎,21天后取材 PDGF-BB处理VSMCs的浓度为20 ng/mL,处理时间点包括24、48、72小时 EdU体内注射剂量为100 mg/kg体重,注射后8小时取材 原代VSMCs从6-8周龄小鼠主动脉分离,细胞纯度为90% αSMA阳性,使用第2-4代细胞

摘要

血小板衍生生长因子(PDGF-BB)从受损内膜释放,诱导血管平滑肌细胞(VSMCs)的增殖和迁移,这是新内膜增生的关键机制。锌指蛋白36(ZFP36),一种广泛存在的RNA结合蛋白,在许多疾病的病理过程中发挥重要作用。在本研究中,我们探讨了ZFP36在小鼠VSMCs增殖、迁移和新内膜增生中的作用。我们生成了平滑肌特异性Zfp36敲除(Zfp36SMKO)小鼠,并通过结扎Zfp36SMKO小鼠左颈动脉建立了再狭窄小鼠模型。我们发现,与对照组相比,ZFP36在人类动脉粥样硬化冠状动脉和小鼠受损颈动脉中的表达水平显著降低。与对照Zfp36fl/fl小鼠相比,Zfp36SMKO小鼠表现出加速的新内膜增生。在培养的小鼠VSMCs中,PDGF-BB(20 ng/mL)通过Zfp36启动子中的KLF4结合位点显著下调ZFP36表达。我们揭示ZFP36能够结合细胞迁移诱导蛋白(CEMIP)的mRNA并促进其在VSMCs中的降解,从而降低CEMIP蛋白的表达。敲低Cemip抑制了Zfp36敲除诱导的VSMCs增殖和迁移,从而抑制了Zfp36SMKO小鼠的新内膜增生。我们得出结论,血管平滑肌ZFP36通过降低CEMIP表达对新内膜增生具有保护作用。ZFP36被血管损伤和PDGF-BB处理下调,这促进了VSMCs增殖和迁移以及新内膜形成。结果表明靶向ZFP36可能代表预防或治疗新内膜增生及相关心血管疾病的新型治疗策略。

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
ZFP36在平滑肌细胞介导的新内膜增生中的作用及其分子机制是什么?
核心机制
血管损伤和PDGF-BB通过KLF4结合Zfp36启动子下调ZFP36表达;ZFP36直接结合Cemip mRNA并促进其降解,从而抑制CEMIP表达,进而抑制VSMCs增殖、迁移和新内膜形成。
主要证据
在Zfp36SMKO小鼠中,颈动脉结扎后新内膜面积和内膜/中膜比值显著增加;ZFP36过表达抑制VSMCs增殖和迁移,而Zfp36缺失则相反;RIP和mRNA半衰期实验证明ZFP36结合并促进Cemip mRNA降解;在体内敲低Cemip可逆转Zfp36缺失导致的新内膜增生加剧。
研究意义
ZFP36通过促进Cemip mRNA降解抑制VSMC增殖、迁移和新内膜形成,为再狭窄的治疗提供了潜在的新靶点。

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

人动脉样本中ZFP36表达检测

探究ZFP36在人动脉粥样硬化冠状动脉中的表达变化

获取人动脉粥样硬化冠状动脉和正常胸廓内动脉样本,通过免疫荧光染色检测ZFP36和αSMA的表达。

2

小鼠颈动脉结扎模型中ZFP36表达检测

探究ZFP36在小鼠颈动脉结扎模型中的表达变化

对C57BL/6J小鼠行左颈动脉结扎,在不同时间点取材,通过免疫组化、Western blot和qRT-PCR检测ZFP36的表达。

3

PDGF-BB对VSMCs中ZFP36表达的影响及机制

探究PDGF-BB是否通过KLF4调控ZFP36表达

在体外培养的VSMCs中,用PDGF-BB处理,检测ZFP36表达;通过siRNA敲低Klf4、染色质免疫沉淀和双荧光素酶报告基因实验验证KLF4的作用。

4

平滑肌特异性Zfp36敲除小鼠模型的建立及表型分析

探究ZFP36在体内对新内膜增生的影响

通过Zfp36fl/fl小鼠与SM22α-Cre小鼠杂交获得Zfp36SMKO小鼠,Western blot验证敲除效率;对小鼠行颈动脉结扎,通过HE染色、免疫荧光等方法评估新内膜增生程度。

5

ZFP36对VSMCs增殖和迁移的影响

探究ZFP36在体外对VSMCs增殖和迁移的影响

在VSMCs中过表达或敲除ZFP36,通过Western blot、EdU掺入、细胞周期分析和Transwell迁移实验检测细胞功能。

6

ZFP36调控Cemip mRNA的机制

探究ZFP36是否通过与Cemip mRNA结合并调节其稳定性

通过转录组测序(RNA-seq)比较Ad-CTR和Ad-ZFP36处理的VSMCs中基因表达差异,发现Cemip为潜在靶点;通过RIP和mRNA半衰期实验验证ZFP36直接结合并调节Cemip mRNA稳定性。

7

ZFP36通过CEMIP调控VSMCs增殖和迁移的体外验证

验证ZFP36是否通过CEMIP调节VSMC增殖和迁移

在VSMCs中共表达ZFP36和CEMIP,或敲低Cemip,检测cyclin D1表达、EdU掺入和细胞迁移。

8

ZFP36通过CEMIP调控新内膜增生的体内验证

验证ZFP36是否通过CEMIP在小鼠体内调控新内膜增生

对Zfp36fl/fl和Zfp36SMKO小鼠尾静脉注射CTR shRNA或Cemip shRNA,3周后进行颈动脉结扎,21天后取材,检测CEMIP表达及新内膜形成程度。

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
三溴乙醇Nanjing Aibei BiotechnologyM2910
柠檬酸盐抗原修复液BeyotimeP0083
山羊血清ZSGB-BIOZLI-9021
抗CEMIP抗体BiossBS-8059R
抗PCNA抗体Proteintech10205-2-AP
抗细胞周期蛋白D1抗体Proteintech60186-1-Ig
抗αSMA抗体Abcamab5694
抗αSMA抗体Proteintech67735-1-Ig
CoraLite488或CoraLite594标记的二抗ProteintechSA00013
含DAPI的抗淬灭剂Abcamab104139
青霉素-链霉素Gibco15070063
DMEM/F-12培养基GibcoC11330500BT
胶原酶IIWorthingtonLS004176
胎牛血清GibcoA3161001C
Lipofectamine 3000和Lipofectamine P3000Thermo Fisher ScientificL3000001
双荧光素酶报告基因检测试剂盒Yeasen11402ES
Cell-Light EdU Apollo体外试剂盒RiboBioC10310-1
EdUBeyotimeST067
8 μm孔径的细胞悬液小室Corning3422
结晶紫溶液KeyGEN BioTECHKGE1202-100
细胞周期与凋亡分析试剂盒BeyotimeC1052
抗ZFP36抗体Proteintech12737-1-AP
抗CEMIP抗体ABclonalA8587
抗β-微管蛋白抗体Proteintech10068-1-AP
增强化学发光底物MilliporeWBKLS0500
RNApure组织细胞RNA提取试剂盒CWBIOCW0581M
HiScript IV RT SuperMix用于qPCR(含gDNA去除)VazymeR423-01
ChamQ通用SYBR qPCR预混液试剂盒VazymeQ711-02
Illumina链特异性mRNA-seq文库制备试剂盒ABclonalRK20301
Illumina NovaSeq 6000测序仪Illumina--
EZ-Magna RIP试剂盒Sigma-Aldrich17-701
ZFP36抗体(T5327)Sigma-AldrichT5327
SimpleChIP Plus酶解染色质免疫沉淀试剂盒Cell Signaling Technology9005
抗IgG抗体Cell Signaling Technology2729
抗组蛋白H3抗体Cell Signaling Technology4620
抗KLF4抗体ABclonalA13673
GraphPad Prism 9.0GraphPad Software--
人原代血管平滑肌细胞iCell BioscienceHUM-iCell-c010

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
动物模型
小鼠品系:C57BL/6J;Zfp36fl/fl和Zfp36SMKO小鼠构建方法;年龄:8-12周雄性;颈动脉结扎方法;取材时间点:7、14、21天;shRNA注射剂量:5×10^11 v.g.;注射后3周进行结扎;结扎后21天取材。
阅读提示:Materials and methods: Animals, Animal model of neointimal hyperplasia
细胞培养
原代VSMCs分离方法:6-8周龄小鼠主动脉,胶原酶II消化,培养条件:DMEM/F-12、10% FBS、1%青霉素-链霉素,纯度≥90% αSMA阳性,使用第2-4代;PDGF-BB浓度:20 ng/mL。
阅读提示:Materials and methods: Primary culture of mouse VSMCs
分子机制验证
KLF4 siRNA序列;Cemip siRNA序列;ChIP实验抗体及条件;双荧光素酶报告基因实验转染试剂及检测时间;RIP实验抗体及条件;mRNA半衰期实验放线菌素D浓度:10 μg/mL。
阅读提示:Materials and methods: Dual-luciferase reporter assay, Chromatin immunoprecipitation assay, RNA-immunoprecipitation assay, Results: PDGF-BB inhibits ZFP36 expression through KLF4, ZFP36 regulates Cemip mRNA stability
功能验证
EdU掺入实验处理时间:4小时;细胞迁移实验:1×10^5 cells/ml,200 μl加入上室,600 μl含2% FBS培养基加入下室,培养24小时;细胞周期分析:70%乙醇固定,PI/RNase A染色,流式检测。
阅读提示:Materials and methods: 5-Ethynyl-2'-deoxyuridine (EdU) incorporation assay, Cell migration assay, Cell cycle analysis
体内Cemip敲低
pAAV-SM22αp-CEMIP shRNA或对照shRNA尾静脉注射剂量:5×10^11 v.g.;注射后3周进行颈动脉结扎;结扎后21天取材。
阅读提示:Materials and methods: Animal model of neointimal hyperplasia, Results: ZFP36 regulates neointimal hyperplasia through CEMIP in vivo