羟乙基淀粉130/0.4通过Mac-1依赖性相互作用结合中性粒细胞并损害其趋化性

Hydroxyethyl Starch 130/0.4 Binds to Neutrophils Impairing Their Chemotaxis through a Mac-1 Dependent Interaction.

作者信息Alessandro Trentini, Francesca Murganti, Valentina Rosta, Carlo Cervellati, Maria Cristina Manfrinato, Savino Spadaro, Franco Dallocchio, Carlo Alberto Volta, Tiziana Bellini
PMID30769810
发布时间2019-02-14
DOI10.3390/ijms20040817

实验完整度

高

包含体外细胞实验:HES结合检测、趋化实验、整合素阻断实验、静态粘附实验及Western blot验证机制。

主要模型

人中性粒细胞(来自新鲜血沉棕黄层)

重点核对

HES-FITC浓度(1, 2, 5 mg/mL)与结合量关系 fMLP和IL-8刺激对HES结合的影响 CD11b、CD18阻断抗体对HES结合的影响 HES预处理对fMLP和IL-8诱导趋化性的差异影响 HES对fibrinogen和JAM-1粘附的影响

摘要

多项研究表明,羟乙基淀粉(HES)是一种用于容量替代治疗的合成胶体,会干扰白细胞与内皮细胞的相互作用。尽管机制尚不清楚,但似乎涉及抑制中性粒细胞的整合素。为了提供HES与中性粒细胞结合的直接证据,并研究HES对中性粒细胞趋化性的影响,我们分离并处理细胞,使用不同浓度的荧光素标记的HES(HES-FITC),有或没有不同的刺激物(N-甲酰甲硫氨酰-亮氨酰-苯丙氨酸,fMLP,或IL-8)。通过台盼蓝淬灭和氯化铵处理评估HES的内化。在细胞用HES或平衡盐溶液预处理后,通过琼脂糖下趋化实验评估趋化性。使用特异性阻断抗体鉴定与HES相互作用的整合素。我们的结果表明,HES-FITC结合到中性粒细胞的质膜上而不被内化。此外,用fMLP(p < 0.01)而非IL-8刺激中性粒细胞后,细胞相关荧光增加。HES处理仅损害了朝向fMLP的趋化性,该事件主要归因于抑制CD-11b(Mac-1整合素)的活性。因此,在容量替代治疗期间应考虑HES介导的观察到的效应。因此,在低中性粒细胞活化/募集可能有益的情况下,HES治疗可能是有利的,但在需要不受损害的免疫功能时可能有害。

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
HES是否直接结合中性粒细胞并影响其趋化性?其分子机制是什么?
核心机制
HES通过与Mac-1(CD11b/CD18)整合素相互作用结合于中性粒细胞外膜,诱导整合素激活并触发PI3K/Akt信号通路,抑制Mac-1介导的趋化性。
主要证据
HES-FITC结合实验显示结合于细胞外膜且不被内化;fMLP刺激增加结合;CD11b和CD18抗体减少结合;HES预处理显著降低朝向fMLP的迁移参数(FMI、方向性、速度)及fibrinogen粘附,但对IL-8无效;Western blot显示总酪氨酸磷酸化增加和Akt磷酸化增加。
研究意义
HES对中性粒细胞的抑制作用可能解释其在容量替代治疗中的抗炎效果,在无菌炎症或缺血再灌注损伤等低中性粒细胞活化有益的情况下可能具有临床优势,但在细菌感染等需要完整免疫功能的条件下可能有害。

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

HES与中性粒细胞结合的评估

验证HES是否结合到中性粒细胞及其结合特性。

将中性粒细胞与不同浓度HES-FITC孵育,测量细胞相关荧光;用NH4Cl处理排除内化,用台盼蓝淬灭确认外膜结合。

2

刺激对HES结合的影响

探究中性粒细胞激活状态是否影响HES的结合。

用fMLP、IL-8或不刺激处理中性粒细胞,同时孵育HES-FITC,测量荧光。

3

HES对中性粒细胞趋化性的影响

评估HES预处理对中性粒细胞朝向不同趋化因子迁移能力的影响。

中性粒细胞用HES预处理或不处理,进行琼脂糖下趋化实验,使用fMLP或IL-8作为趋化因子,通过延时摄影追踪细胞并分析迁移参数。

4

整合素阻断实验鉴定HES结合受体

确定HES结合中性粒细胞所依赖的整合素亚基。

用CD11a、CD11b、CD18特异性阻断抗体或同型对照预处理中性粒细胞,然后与HES-FITC孵育,测量荧光。

5

静态粘附实验验证Mac-1介导的抑制

通过不同基质上的粘附实验验证HES对Mac-1特异性抑制。

用钙黄绿素标记中性粒细胞,HES预处理或不处理,测量其在包被有纤维蛋白原或JAM-1的板上的粘附。

6

Western blot检测整合素激活信号通路

验证HES是否激活整合素并触发下游信号通路。

用HES或ICAM-1处理中性粒细胞,提取蛋白,Western blot检测总酪氨酸磷酸化、Akt1/2/3和p38的磷酸化状态。

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
Ficoll-Hypaque PlusGE Healthcare17-1440-02
葡萄糖苷500Sigma-Aldrich31392
异硫氰酸荧光素异构体ISigma-AldrichF7250
二甲基亚砜Merck1.09678.0100
无水乙醇Sigma-Aldrich02860
fMLPSigma-AldrichF3506
IL-8Peptrotech200-08M
RPMI-1640培养基Sigma-AldrichR6504
胎牛血清Immunological SciencesEU-000-500
羟乙基淀粉(Tetraspan)BBraun--
BCA蛋白定量试剂盒Sigma-AldrichBCA1
牛血清白蛋白Sigma-AldrichA8022
抗CD11a(LFA-1)阻断抗体Abcamab3981
抗CD11b(MAC-1)阻断抗体Abcamab130428
抗CD18阻断抗体Abcamab8220
同型对照抗体Santa Cruz Biotechnology--
抗磷酸化Akt1/2/3抗体Santa Cruz Biotechnologysc515451
总Akt1/2/3抗体Santa Cruz Biotechnologysc81434
磷酸化p38抗体Santa Cruz Biotechnologysc166182
总p38抗体Santa Cruz Biotechnologysc33688
钙黄绿素-AMSigma-AldrichC1359
纤维蛋白原Sigma-AldrichF3879
连接黏附分子-1Abcamab132180
细胞间黏附分子-1Sigma-AldrichSRP3057
Halt蛋白酶抑制剂混合物Thermo Scientific87786
PVDF膜(Immobilon-P)MerckIPVH00010
牛血清白蛋白(第五组分)Sigma-Aldrich05482
抗磷酸化酪氨酸抗体ElabscienceE-AB-21335
抗β-肌动蛋白抗体Sigma-AldrichA3854
ECL系统(SuperSignal West Femto)Thermo Fisher Scientific34095
Ficoll-Hypaque PlusGE Healthcare17-1440-02
葡萄糖苷500Sigma-Aldrich31392
RPMI-1640培养基Sigma-AldrichR6504
胎牛血清Immunological SciencesEU-000-500
羟乙基淀粉(Tetraspan)BBraun--
fMLPSigma-AldrichF3506
IL-8Peptrotech200-08M
Ficoll-Hypaque PlusGE Healthcare17-1440-02
葡萄糖苷500Sigma-Aldrich31392
RPMI-1640培养基Sigma-AldrichR6504
胎牛血清Immunological SciencesEU-000-500

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
HES结合实验
HES-FITC浓度(1、2、5 mg/mL)
阅读提示:Materials and Methods 4.3节
刺激对结合的影响
刺激物类型(fMLP 100 ng/mL, IL-8 100 ng/mL)
阅读提示:Materials and Methods 4.4节
趋化性实验
HES预处理浓度(5 mg/mL)和时间(15 min);趋化因子浓度(fMLP 1 pmol, IL-8 10 pmol);细胞数(1×10^5)
阅读提示:Materials and Methods 4.7节
整合素阻断实验
阻断抗体浓度(20 µg/mL)和克隆(抗CD11a: MEM-83; 抗CD11b: ICRF44; 抗CD18: MEM-148)
阅读提示:Materials and Methods 4.5节
静态粘附实验
包被蛋白(fibrinogen, JAM-1)浓度(10 µg/mL);HES浓度(5 mg/mL)和处理时间(15 min);钙黄绿素-AM浓度(3 µM)处理时间(30 min)
阅读提示:Materials and Methods 4.8节
Western blot
刺激浓度(HES 5 mg/mL, ICAM-1 10 µg/mL)和时间(15 min);抗体种类和稀释度
阅读提示:Materials and Methods 4.9节