A2反应性星形胶质细胞来源的外泌体通过递送miR-628减轻脑缺血再灌注损伤

A2 reactive astrocyte-derived exosomes alleviate cerebral ischemia-reperfusion injury by delivering miR-628.

作者信息Yingju Wang, He Li, Hanwen Sun, Chen Xu, Hongxue Sun, Wan Wei, Jihe Song, Feihong Jia, Di Zhong, Guozhong Li
PMID39159174
发布时间2024-08
DOI10.1111/jcmm.70004

实验完整度

包含体外细胞实验、双荧光素酶报告基因、动物模型(tMCAO)及体内功能验证,明确验证了miR-628对靶基因的调控及保护作用。

主要模型

大鼠原代星形胶质细胞 大鼠原代小胶质细胞 HEK293T细胞 SD大鼠tMCAO再灌注模型

重点核对

miR-628 mimic及NC的侧脑室注射剂量10 μg 星形胶质细胞外泌体的侧脑室注射剂量10 μL (10 μg) A1和A2星形胶质细胞诱导条件:LPS或IL-4浓度40 ng/mL,处理3天 TTC染色、脑含水量测定、伊文思蓝渗漏、Western blot、qRT-PCR、免疫荧光、TUNEL等检测方法 统计学方法:单因素方差分析(ANOVA)和Tukey事后检验,p<0.05为显著

摘要

缺血和缺氧将星形胶质细胞激活为反应性A1和A2型,分别发挥损伤和保护作用。然而,A1和A2星形胶质细胞外泌体的功能和机制尚不清楚。将星形胶质细胞外泌体注射到侧脑室后,测量梗死体积、血脑屏障(BBB)损伤、凋亡和小胶质细胞相关蛋白的表达。采用双荧光素酶报告基因实验检测miR-628的靶基因,并构建了过表达和敲低miR-628的A2-Exos。随后进行了qRT-PCR、western blotting和免疫荧光染色。A2-Exos明显减少了梗死体积、血脑屏障损伤和凋亡,并促进M2型小胶质细胞极化。RT-PCR显示miR-628在A2-Exos中高表达。双荧光素酶报告基因实验揭示NLRP3、S1PR3和IRF5是miR-628的靶基因。在miR-628过表达或敲低后,A2-Exos的保护作用分别增强或减弱。A2-Exos通过递送miR-628抑制NLRP3、S1PR3和IRF5,从而减少细胞焦亡和血脑屏障损伤,并促进M2型小胶质细胞极化。本研究探讨了A2-Exos的作用机制,并为治疗脑缺血提供了新的治疗靶点和思路。

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
A2反应性星形胶质细胞来源的外泌体(A2-Exos)对脑缺血再灌注损伤是否具有保护作用及其机制是什么?
核心机制
A2-Exos通过递送miR-628抑制靶基因NLRP3、S1PR3和IRF5的表达,从而减轻细胞焦亡、保护血脑屏障并促进小胶质细胞M2极化。
主要证据
在大鼠tMCAO模型中,侧脑室注射A2-Exos显著减少梗死体积、脑水肿、血脑屏障损伤和细胞凋亡;双荧光素酶报告基因验证NLRP3、S1PR3和IRF5为miR-628的靶基因;miR-628过表达或敲低的A2-Exos分别增强或减弱其保护作用。
研究意义
研究揭示了A2反应性星形胶质细胞通过外泌体途径进行细胞间通讯的机制,并提示miR-628是潜在的治疗靶点,靶向miR-628可能为缺血性脑卒中治疗提供新方法。

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

miR-628对脑缺血再灌注损伤的治疗作用验证

评估miR-628在脑缺血再灌注损伤中的神经保护作用

在tMCAO大鼠模型中,侧脑室注射miR-628 mimic或NC,通过TTC染色、神经功能评分、Western blot等检测梗死体积、凋亡、血脑屏障损伤和小胶质细胞极化相关蛋白。

2

A1和A2反应性星形胶质细胞的诱导及外泌体鉴定

制备并鉴定不同反应性星形胶质细胞来源的外泌体

用LPS或IL-4刺激小胶质细胞的条件培养基诱导星形胶质细胞分化为A1或A2型,通过免疫荧光和Western blot检测C3和S100A10表达;用TEM和NTA鉴定外泌体形态和粒径,Western blot检测外泌体标志物ALIX、TSG101和CD9。

3

A2-Exos对脑缺血再灌注损伤的保护作用验证

评估正常星形胶质细胞、A1-Exos和A2-Exos对脑缺血再灌注损伤的保护作用

将不同来源的星形胶质细胞外泌体或PBS侧脑室注射至tMCAO大鼠,检测梗死体积、脑含水量、伊文思蓝渗漏、凋亡相关蛋白和神经功能评分。

4

miR-628靶基因预测及验证

预测并验证miR-628的靶基因

通过TargetScan 8.0预测NLRP3、S1PR3和IRF5为miR-628的靶基因,使用双荧光素酶报告基因实验验证miR-628与靶基因3'UTR的结合。

5

A2-Exos递送miR-628对细胞焦亡的影响

验证A2-Exos通过递送miR-628抑制细胞焦亡

将miR-628过表达或敲低的A2-Exos处理tMCAO大鼠,检测NLRP3、ASC、Caspase-1、GSDMD-N、IL-1β、IL-18蛋白表达及TUNEL阳性细胞。

6

A2-Exos递送miR-628对血脑屏障的影响

验证A2-Exos通过递送miR-628保护血脑屏障

检测S1PR3、MMP9、occludin和ZO1的表达和定位,评估血脑屏障完整性。

7

A2-Exos递送miR-628对小胶质细胞极化的影响

验证A2-Exos通过递送miR-628促进M2型小胶质细胞极化

检测M1标记物iNOS、CD16、TNF-α和M2标记物ARG1、CD206、IL-10的表达,以及IRF5的表达;免疫荧光双染检测小胶质细胞表型。

8

A2-Exos递送miR-628对神经元凋亡的影响

验证A2-Exos通过递送miR-628减少神经元凋亡

检测凋亡相关蛋白Caspase-3、Bax/Bcl-2的表达,以及神经元核蛋白NeuN的荧光强度。

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
DMEM培养基Gibco--
胎牛血清----
脂多糖Sigma--
白细胞介素-4Biotime--
脂质体转染试剂3000Thermo Fisher Scientific--
无外泌体完全培养基Umibio--
外泌体分离试剂盒Umibio--
2,3,5-三苯基氯化四氮唑Solarbio--
伊文思蓝----
pmirGLO载体Promega--
TRIzol试剂Thermo Fisher Scientific--
FastKing第一链cDNA合成试剂盒Tiangen--
SYBR Green荧光定量试剂盒Tiangen--
RIPA裂解液Boster--
PVDF膜----
增强化学发光检测系统Biosharp--
ALIX抗体Abcamab186429
TSG101抗体Abcamab125011
CD9抗体Abcamab307085
C3抗体Proteintech21337-1-AP
S100A10抗体Proteintech11250-1-AP
C-Caspase-3抗体Proteintech66470-2-lg
Bcl2抗体Proteintech68103-1-Ig
BAX抗体Proteintech60267-1-lg
iNOS抗体Proteintech80517-1-RR
ARG1抗体Proteintech16001-1-AP
NLRP3抗体Abcamab263899
S1PR3抗体AffinityDF4869
IRF5抗体Proteintech10547-1-AP
ASC抗体Santa Cruzsc-514414
C-Caspase-1抗体Santa Cruzsc-56036
GSDMD-N抗体AffinityDF13758
IL-1β抗体AffinityAF4006
IL-18抗体Proteintech10663–1-AP
MMP9抗体Abcamab228402
Occludin抗体Abcamab216327
TNF-α抗体Proteintech60291-1-Ig
IL-10抗体Proteintech60269-1-Ig
CD16抗体Proteintech16559-1-AP
CD206抗体Abcamab64693
β-actin抗体ZSGBTA-09
封闭缓冲液BeyotimeP0260
DAPI染色液Abcamab104139
C3抗体Proteintech21337-1-AP
S100A10抗体Proteintech21337-1-AP
Occludin抗体Abcamab216327
ZO1抗体Proteintech21773-1-AP
GSDMD-N抗体AffinityDF13758
iNOS抗体Proteintech80517-1-RR
ARG1抗体Proteintech16001-1-AP
CD16抗体Proteintech16559-1-AP
CD206抗体Abcamab64693
caspase-3抗体Proteintech66470-2-lg
IBA1抗体Santa Cruzsc-32725
IBA1抗体Gene TexGTX638147
NeuN抗体Abcamab177487
TUNEL检测试剂盒Roche--
GraphPad 8.3.0----

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
细胞培养与诱导
大鼠原代小胶质细胞和星形胶质细胞的来源、培养条件;A1和A2诱导条件:LPS和IL-4浓度、处理时间
阅读提示:Methods 2.1
外泌体分离与鉴定
外泌体分离试剂盒品牌、操作步骤;外泌体浓度
阅读提示:Methods 2.3
动物模型
SPF级SD大鼠体重范围;tMCAO造模方法;侧脑室注射剂量及时间;伦理批准号
阅读提示:Methods 2.4
miR-628干预
miR-628 mimic和NC的注射剂量;A2-Exos注射剂量;造模前注射时间
阅读提示:Methods 2.4
分子检测
qRT-PCR引物序列;Western blot抗体稀释比;免疫荧光抗体稀释比
阅读提示:Methods 2.9、2.10、2.11