PRDM1/SIRT2/NLRP3轴在单钠尿酸盐诱导的急性痛风性关节炎中的促炎作用

Pro-Inflammatory of PRDM1/SIRT2/NLRP3 Axis in Monosodium Urate-Induced Acute Gouty Arthritis.

作者信息Qingsong Zhao, Nan Xia, Jinmei Xu, Yingnan Wang, Luwen Feng, Dihan Su, Zhifeng Cheng
PMID37385228
发布时间2023
DOI10.1159/000530966

实验完整度

包含体外细胞实验(THP-1来源巨噬细胞)、体内小鼠模型、患者样本检测,以及功能验证(敲低/过表达)和机制验证(双荧光素酶、ChIP)。

主要模型

THP-1人单核细胞来源的巨噬细胞(PMA诱导) MSU诱导的急性痛风性关节炎小鼠模型(C57BL/6) 急性痛风性关节炎患者外周血单核细胞(PBMCs)

重点核对

MSU刺激浓度:100 μg/mL,处理时间:18 h PMA诱导THP-1细胞浓度:50 ng/mL,诱导时间:48 h 小鼠模型:C57BL/6小鼠,右后爪注射MSU晶体(2 mg)或PBS,注射后观察足垫厚度变化(0、6、12、24 h) 样本量:患者20例,健康对照34例;小鼠每组12只

摘要

含PR结构域的锌指蛋白1(PRDM1)已被报道为炎症的促进因子,炎症是急性痛风性关节炎发病过程中的关键过程。在此,我们试图确定PRDM1在急性痛风性关节炎发展中的功能及其相关机制。首先,收集急性痛风性关节炎患者和健康个体的外周血来源单核细胞作为实验样本。然后,使用佛波醇肉豆蔻酸乙酸酯(PMA)从单核细胞诱导巨噬细胞。通过RT-qPCR和Western blot实验表征PRDM1、去乙酰化酶sirtuin 2(SIRT2)和含pyrin结构域的NLR家族蛋白3(NLRP3)的表达模式。PMA诱导的巨噬细胞用单钠尿酸盐(MSU)刺激用于体外实验。同时,建立MSU诱导的急性痛风性关节炎小鼠模型进行体内验证。PRDM1在急性痛风性关节炎患者中高表达,而SIRT2低表达。PRDM1缺失可降低NLRP3炎症小体和成熟IL-1β水平,并下调巨噬细胞中的炎症细胞因子,这有助于预防急性痛风性关节炎。此外,结果表明PRDM1可通过结合去乙酰化酶SIRT2启动子抑制SIRT2表达。最后,体内实验表明,PRDM1通过转录抑制SIRT2增加NLRP3炎症小体和成熟IL-1β,从而加重MSU诱导的急性痛风性关节炎。总之,PRDM1通过抑制SIRT2增加NLRP3炎症小体,从而加重MSU诱导的急性痛风性关节炎。

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
PRDM1在MSU诱导的急性痛风性关节炎发病中的功能及相关分子机制是什么?
核心机制
PRDM1通过结合并抑制SIRT2启动子转录,降低SIRT2表达,导致乙酰化α-微管蛋白积累,进而促进NLRP3炎症小体活化及成熟IL-1β的产生,促进炎症细胞因子释放,加重急性痛风性关节炎。
主要证据
基于患者样本、THP-1来源巨噬细胞实验和MSU诱导的急性痛风性关节炎小鼠模型,通过RT-qPCR、Western blot、ELISA、双荧光素酶报告基因和ChIP实验验证。
研究意义
研究揭示PRDM1/SIRT2/NLRP3轴在急性痛风性关节炎发病中的新机制,可能为该疾病的治疗提供新的生物标志物或靶点。

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

生物信息学分析与样本验证

通过公共数据集筛选与急性痛风性关节炎相关的差异表达转录因子,并验证其在患者样本中的表达。

对GSE65931数据集进行差异表达分析,筛选转录因子,并通过RT-qPCR验证7个转录因子的表达,发现PRDM1上调最显著。随后在20例急性痛风性关节炎患者和34例健康对照的PBMCs中检测PRDM1表达,并检测炎症因子IL-1β、TNF-α、IL-6、IL-18水平。

2

体外巨噬细胞功能验证

验证PRDM1对MSU诱导的巨噬细胞炎症细胞因子释放的影响。

用PMA诱导THP-1细胞分化为巨噬细胞,用MSU刺激,并通过慢病毒介导的shRNA敲低或过表达PRDM1,检测炎症因子水平及PRDM1表达。

3

机制探索:PRDM1对NLRP3炎症小体和α-微管蛋白乙酰化的影响

探究PRDM1调节NLRP3炎症小体及α-微管蛋白乙酰化的机制。

通过Western blot检测NLRP3、pro-caspase-1、cleaved caspase-1、pro-IL-1β、cleaved IL-1β的表达,通过免疫荧光检测α-微管蛋白和乙酰化α-微管蛋白,并检测去乙酰化酶SIRT2和HDAC6的表达。

4

机制验证:PRDM1结合SIRT2启动子

验证PRDM1是否直接结合SIRT2启动子并抑制其转录。

通过JASPAR预测结合位点,双荧光素酶报告基因检测PRDM1对SIRT2启动子活性的影响,ChIP实验验证MSU刺激下PRDM1与SIRT2启动子的结合。

5

体内动物实验验证

验证PRDM1/SIRT2轴在MSU诱导的小鼠急性痛风性关节炎模型中的作用。

通过小鼠足垫注射MSU晶体,并转染腺病毒介导的siRNA敲低PRDM1或SIRT2,检测足垫厚度、炎症因子水平、NLRP3表达及组织学变化。

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
RPMI-1640培养基Invitrogen22400089
胎牛血清Gibco100099141
青霉素-链霉素Gibco15070063
谷氨酰胺Gibco25030081
DMEM培养基Gibco10569044
佛波醇肉豆蔻酸乙酸酯Solarbio16561-29-8
Lipo2000转染试剂盒Invitrogen11668-019
单钠尿酸盐晶体InvivoGen--
Trizol试剂Thermo Fisher Scientific16096020
第一链cDNA合成试剂盒BeyotimeD7168L
RT-qPCR试剂盒VazymeBiotechQ511-02
Bio-rad实时荧光定量PCR仪CFX96BIO-RAD--
RIPA裂解液BeyotimeP0013B
BCA蛋白定量试剂盒BeyotimeP0011
PVDF膜BIO-RAD1620177
兔抗PRDM1抗体CST9115
兔抗cleaved caspase-1抗体CST4199
兔抗pro-IL-1β抗体CST12703
兔抗cleaved IL-1β抗体CST83186
兔抗SIRT2抗体CST12672
兔抗pro-caspase-1抗体CST3866
兔抗NLRP3抗体CST15101
兔抗ASC抗体CST67824
兔抗乙酰化α-微管蛋白抗体CST5335
小鼠抗α-微管蛋白抗体CST3873
兔抗HDAC6抗体CST7558
HRP标记二抗Abcamab6721/ab205719
增强化学发光液BIO-RAD1705062
IL-1β ELISA试剂盒R&D SystemsSLB50
IL-6 ELISA试剂盒R&D SystemsS6050
IL-18 ELISA试剂盒R&D SystemsDY318-05
TNF-α ELISA试剂盒R&D Systems210-TA-005
DAPI染色液----
NAD+/NADH检测试剂盒Sigma-AldrichMAK037
双荧光素酶报告基因检测系统PromegaE1910
SimpleChIP®酶法染色质免疫沉淀试剂盒CST9003
腺病毒Shanghai Geneland Biotech--
DAB显色试剂盒BeyotimeP0203

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
临床样本采集
患者和健康对照的诊断标准、排除标准、样本量、收集时间
阅读提示:Materials and Methods: Sample Collection
细胞培养和处理
THP-1细胞来源、培养条件、PMA浓度和时间、MSU浓度和时间
阅读提示:Materials and Methods: Cell Culture and Transfection, MSU-Induced Acute Gouty Arthritis Model in vitro
慢病毒转染
质粒构建、转染试剂、转染时间、MOI
阅读提示:Materials and Methods: Cell Culture and Transfection
Western blot
抗体品牌、货号、稀释比例、蛋白上样量
阅读提示:Materials and Methods: Western Blot Assay
动物模型构建
小鼠品系、周龄、性别、腺病毒注射部位和剂量、MSU注射剂量和部位、每组样本量
阅读提示:Materials and Methods: Construction of MSU-Induced Acute Gouty Arthritis Mouse Models
统计方法
使用的统计检验、多重比较校正方法、显著性阈值
阅读提示:Materials and Methods: Statistical Analysis