低温机械灌注通过KLF2-NLRP3信号增强巨噬细胞胞葬作用保护DCD供肝免受缺血再灌注损伤

Hypothermic machine perfusion protects DCD graft liver from ischemia‑reperfusion injury by enhancing macrophage efferocytosis via KLF2‑NLRP3 signaling.

作者信息Qin Deng, Zhongzhong Liu, Qifa Ye, Jia Liu, Zhihui Fu, Xingjian Zhang, Jun Luo, Zhongshan Lu, Pengpeng Yue, Jiansheng Xiao, Qi Xiao
PMID41645764
发布时间2026-04
DOI10.3892/ijmm.2026.5756

实验完整度

包含体内大鼠DCD模型及HMP/CS处理、体外细胞模型(HUVEC、巨噬细胞)、功能验证(过表达/敲低KLF2)、机制验证(RNA-seq、Co-IP)及救援实验(MCC950)。

主要模型

大鼠DCD肝脏模型 人脐静脉内皮细胞(HUVEC) THP-1来源巨噬细胞

重点核对

大鼠DCD模型建立条件:膈肌横断诱导心脏停搏,肝脏温度29±1.45°C,热缺血30分钟 HMP条件:UW液,4°C,门静脉灌注压4 mmHg,流速0.1 ml/g·min,灌注1小时;随后NMP 1小时 CS条件:4°C UW液保存24小时 KLF2敲低序列:5'-GCCTTCGGTCTCTTCGACGAC-3' NLRP3抑制剂MCC950浓度:10 μM,处理24小时

摘要

循环死亡后捐献(DCD)是肝移植物的关键来源,但与脑死亡后捐献相比,其缺血再灌注损伤(IRI)更严重,移植结局较差。低温机械灌注(HMP)有效减轻DCD移植物损伤,但其保护性分子机制仍不清楚。 Kruppel样因子2(KLF2)是一种由血流动力学机械刺激诱导的内皮保护性转录因子。然而,KLF2在DCD肝脏HMP期间IRI中的作用尚不清楚。采用DCD建模后接受静态冷保存(CS)或HMP的大鼠肝脏,评估KLF2表达和巨噬细胞胞葬作用。通过血清谷丙转氨酶/谷草转氨酶水平、组织学、TUNEL凋亡分析和免疫荧光(IF)评估原位胞葬作用来评估损伤。通过蛋白质印迹、免疫组织化学和IF分析蛋白质标志物。在体外,对人脐静脉内皮细胞和巨噬细胞进行模拟CS/再灌注处理。使用荧光标记的凋亡Jurkat细胞定量巨噬细胞胞葬作用。通过RNA测序和免疫共沉淀探索机制。与CS组相比,HMP减少了DCD肝损伤中的病理损伤、凋亡和炎症。KLF2表达上调。然而,敲低KLF2在体外消除了这些内皮保护作用。此外,KLF2过表达增强巨噬细胞胞葬作用,而抑制KLF2则损害之。此外,增强的胞葬作用有助于炎症消退,最终改善整体移植物损伤并减少凋亡。机制上,KLF2抑制NOD样受体蛋白3(NLRP3)炎症小体以抑制焦亡,从而间接增强胞葬作用。HMP通过上调内皮KLF2减轻DCD肝移植物的IRI,KLF2抑制NLRP3炎症小体介导的焦亡,从而改善炎症微环境并促进巨噬细胞胞葬作用。

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
HMP通过何种分子机制减轻DCD肝移植物的缺血再灌注损伤?
核心机制
HMP通过剪切应力上调内皮KLF2,KLF2直接与NLRP3相互作用抑制NLRP3炎症小体介导的焦亡,减少内皮细胞焦亡释放的炎症介质,改善炎症微环境,从而促进巨噬细胞胞葬作用,减轻肝损伤。
主要证据
体内大鼠DCD模型显示HMP上调KLF2并增强胞葬作用;体外HUVEC过表达KLF2抑制焦亡相关蛋白(NLRP3、GSDMD、Caspase-1、IL-18)表达,Co-IP证实KLF2与NLRP3相互作用;巨噬细胞与KLF2过表达内皮共培养后胞葬能力增强。
研究意义
作者提出KLF2-NLRP3-胞葬作用轴具有临床转化潜力,将KLF2激动剂或NLRP3抑制剂加入机器灌注液可能改善边缘供肝质量,KLF2、NLRP3和胞葬标志物可能作为预测移植排斥和功能恢复的生物标志物。

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

DCD模型建立与肝脏保存处理

建立大鼠DCD肝损伤模型,并比较CS和HMP处理对肝损伤的影响。

大鼠经膈肌横断诱导心脏停搏,热缺血30分钟后原位冷灌注HTK液,切除肝脏。随机分为Sham、CS、HMP等组,CS组在4°C UW液中保存24小时,HMP组保存23小时后进行1小时HMP和1小时NMP。

2

肝损伤和炎症评估

评估HMP对DCD肝脏损伤、炎症和凋亡的影响。

检测血清和灌注液中ALT、AST水平,进行HE染色和Suzuki评分,TUNEL检测凋亡,MPO免疫荧光评估中性粒细胞浸润,RT-qPCR检测炎症因子IL-1β、IL-6、TNF-α表达,Western blot检测凋亡相关蛋白BAX/BCL2、PUMA、GADD45A。

3

KLF2表达和内皮保护作用验证

验证HMP是否通过剪切应力上调KLF2,并确认KLF2对内皮细胞的保护作用。

通过免疫荧光和Western blot检测肝组织中KLF2表达;体外使用平行板流动腔模拟层流剪切应力,检测KLF2表达;构建KLF2过表达和敲低的HUVEC,在CS/Rep模型下检测细胞凋亡。

4

巨噬细胞胞葬作用评估

评估内皮KLF2表达对巨噬细胞胞葬作用的影响。

在体内,通过TUNEL和CD68共染色评估肝组织原位胞葬作用;在体外,将不同KLF2表达的HUVEC与巨噬细胞Transwell非接触共培养,使用CMFDA标记凋亡Jurkat细胞,CMTPX标记巨噬细胞,共孵育后计算吞噬指数;检测TIMD4表达。

5

增强胞葬作用对肝损伤的影响

验证增强胞葬作用是否改善DCD肝损伤。

使用胞葬作用激动剂腐胺(PU)处理DCD大鼠,CS保存后与未处理CS组比较肝损伤;使用MerTK抑制剂UNC2025处理HMP组,观察阻断胞葬作用对HMP保护效果的影响。

6

机制探索:KLF2抑制NLRP3介导的焦亡

阐明KLF2如何调控内皮细胞焦亡及其对巨噬细胞胞葬作用的影响。

对过表达KLF2的HUVEC进行RNA-seq,分析差异基因;Co-IP验证KLF2与NLRP3相互作用;TEM观察细胞焦亡形态;Western blot检测焦亡相关蛋白NLRP3、GSDMD、Caspase-1、IL-18;使用NLRP3抑制剂MCC950处理KLF2敲低细胞,验证NLRP3介导的焦亡是否被抑制。

7

焦亡对巨噬细胞胞葬作用的影响

验证内皮细胞焦亡是否抑制巨噬细胞胞葬作用。

使用焦亡激动剂尼日利亚霉素处理HUVEC,诱导不同程度焦亡,再与巨噬细胞共培养,检测巨噬细胞吞噬凋亡细胞的能力。

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
HTK液----
UW液----
腐胺MedChemExpressHY-Y1781
UNC2025MedChemExpressHY-12344
BS-2000自动生化分析仪Shenzhen Mindray Bio-Medical Electronics Co., Ltd.--
TUNEL检测试剂盒Wuhan Servicebio Technology Co., Ltd.G1504
抗CD68抗体Abcamab303565
荧光标记二抗Abcamab205718
抗荧光淬灭封片剂SouthernBiotech0100-01
抗caspase-3抗体Cell Signaling Technology, Inc.9661
抗髓过氧化物酶抗体Abcamab208670
抗KLF2抗体BIOSSbs-2772R
抗TIMD4抗体ABclonal Biotech Co., Ltd.a17807
Mayer苏木素Beijing Solarbio Science & Technology Co., Ltd.G1080
透射电子显微镜JEOL Ltd.JEM1400
DMEM(高糖)Wuhan Servicebio Technology co., Ltd.G4511
胎牛血清Gibco; Thermo Fisher Scientific, Inc.A5256701
THP-1细胞培养基Procell Life Science & Technology Co., Ltd.CM-0233
Jurkat细胞培养基Procell Life Science & Technology Co., Ltd.CM-0129
佛波醇12-豆蔻酸酯13-乙酸酯MedChemExpressHY-18739
尼日利亚霉素MedChemExpressHY-100381
脂质体转染试剂Thermo Fisher Scientific11668019
嘌呤霉素Biosharp Life SciencesBL528A
MCC950MedChemExpressHY12815
Calcein-AM/PISuzhou Youyilandi Biotechnology Co., Ltd.L6037
Annexin V-FITC/PI凋亡检测试剂盒Wuhan Servicebio Technology Co., Ltd.--
流式细胞仪(CytoFlex S)Beckman Coulter, Inc.--
CMFDAShanghai Yeasen Biotechnology Co., Ltd.40721ES
CellTracker Red CMTPXShanghai Yeasen Biotechnology Co., Ltd.40717ES
TRIzolThermo Fisher Scientific, Inc.15596026CN
Hifair V一步法RT-gDNA消化SuperMix试剂盒Shanghai Yeasen Biotechnology co., Ltd.11142ES10
SYBR GreenBiosharp Life Sciences--
抗KLF2抗体Proteintech Group, Inc.23384-1-AP
抗KLF2抗体Bioswamp; Wuhan Bienle Biotechnology Co., Ltd.PAB40163
抗BAX抗体Proteintech Group, Inc.50599-2-Ig
抗BCL-2抗体Proteintech Group, Inc.60178-1-Ig
抗PUMA抗体ABclonal Biotech Co., Ltd.A3752
抗GADD45A抗体ABclonal Biotech Co., Ltd.A13487
抗NLRP3抗体Abcamab283819
抗GSDMD抗体Proteintech Group, Inc.20770-1-AP
抗caspase-1抗体Suzhou Botron Immunotherapy Co., Ltd.BD-PC0002
抗IL-18抗体Proteintech Group, Inc.10663-1-AP
抗β-actin抗体ABclonal Biotech Co., Ltd.AC026
裂解液Beyotime Institute of BiotechnologyP2179S
Protein A+G磁珠免疫沉淀试剂盒Beyotime Institute of BiotechnologyP2179S
SuperScript II逆转录酶Invitrogen1896649
Hieff NGS EvoMax RNA文库制备试剂盒Shanghai Yeasen Biotechnology Co., Ltd.12340ES97
NovaSeq X系列25B试剂盒Illumina, Inc.20104706

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
大鼠品系、性别、年龄、体重;DCD诱导方法(膈肌横断);热缺血时间(30分钟);肝脏温度(29±1.45°C)
阅读提示:Methods: Animals and treatments
肝脏保存
UW液体积、温度;CS和HMP时间;HMP灌注压(4 mmHg)、流速(0.1 ml/g·min);NMP灌注压(≤8 mmHg)、流速(~1 ml/g·min)
阅读提示:Methods: Animals and treatments
细胞模型
HUVEC培养条件(DMEM高糖、10% FBS);CS/Rep模型(UW液4°C 24小时,DMEM 37°C 3小时);PMA浓度(100 ng/ml)和分化时间(48小时)
阅读提示:Methods: Cell culture and treatment
基因操作
KLF2过表达/敲低慢病毒构建信息;转染时间(72小时);嘌呤霉素筛选浓度;shRNA序列
阅读提示:Methods: Lentivirus construction
吞噬实验
凋亡Jurkat细胞诱导条件(UV 254 nm 15分钟);CMFDA和CMTPX标记浓度;靶细胞与巨噬细胞比例(5:1);共孵育时间(45分钟)
阅读提示:Methods: Induction of apoptosis in Jurkat cells and in vitro phagocytosis assay
机制验证
Co-IP抗体浓度;Western blot抗体浓度;MCC950浓度(10 μM)和处理时间(24小时);RNA-seq平台和分析流程
阅读提示:Methods: Co-immunoprecipitation, Western blotting, RNA sequencing