自噬介导的蛋白质降解:2型糖尿病患者血小板活化和血管紧张素原生成的关键

Autophagy-enabled protein degradation: Key to platelet activation and ANGII production in patients with type 2 diabetes mellitus.

作者信息Qiang Wu, Siwen Yu, Shufei Zang, Kangkang Peng, Zhicheng Wang
PMID39253219
期刊Heliyon
发布时间2024-08-10
DOI10.1016/j.heliyon.2024.e36131

实验完整度

包含患者血小板蛋白质组学、体外血小板功能抑制实验、细胞模型(MEG-01)及db/db小鼠体内实验,并进行功能验证和机制验证。

主要模型

T2DM患者血小板 健康对照血小板 MEG-01细胞来源的血小板 db/db小鼠

重点核对

血小板分离:PRP制备及纯化条件 抑制剂处理:CQ浓度(0.1-1 mM)、PYR41、Pitstop 2、Mdivi-1浓度及处理时间 血小板聚集和颗粒释放检测:ADP和AA浓度 AGT和ANGII检测:Western blot及ELISA db/db小鼠CQ(80 mg/kg)和缬沙坦(40 mg/kg)口服处理

摘要

背景:2型糖尿病(T2DM)呈现血栓形成环境,导致糖尿病大血管病变和微血管病变。本研究评估了T2DM中微血栓形成的调控。方法:使用4D无标记蛋白质组学和生物信息学分析T2DM患者和健康对照的血小板。研究了自噬在T2DM血小板活化和血小板源性血管紧张素原(AGT)转化中的作用。结果:结果显示,补体和凝血级联、血小板活化、代谢通路、内吞、自噬和其他蛋白质消化相关通路被富集。T2DM血小板中关键蛋白AGT的水平升高。氯喹(CQ)以剂量依赖性方式抑制ADP或花生四烯酸(AA)刺激的血小板聚集和颗粒释放,而蛋白酶体抑制剂PYR-41和内吞抑制剂Pitstop 2的作用较弱甚至相反。这表明血小板活化和伴随的蛋白质消化依赖于自噬-溶酶体通路。线粒体自噬发生在新鲜T2DM血小板和ADP或储存刺激的血小板中;CQ抑制了线粒体自噬。然而,线粒体自噬抑制剂Mdivi-1未能表现出与CQ相似的作用。AGT在T2DM血小板和高糖培养基培养的MEG-01细胞来源的血小板中上调,可在体外被ADP刺激的血小板转化为ANGII。最后,经CQ或缬沙坦处理的db/db小鼠肝、脾、心和肾组织中的红细胞水平降低,表明微血栓形成减轻。结论:在血小板中,巨自噬促进蛋白质消化,进而促进血小板活化、ANGII介导的血管收缩和微血栓形成。我们的结果表明,溶酶体是T2DM抗血栓治疗的有希望的治疗靶点。

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
T2DM中微血栓形成的调控机制,特别是自噬在血小板活化和血管紧张素原转化中的作用。
核心机制
在血小板中,巨自噬促进蛋白质消化,进而促进血小板活化、ANGII介导的血管收缩和微血栓形成。
主要证据
通过蛋白质组学发现AGT上调,体外实验显示CQ抑制血小板聚集和颗粒释放,ADP刺激血小板将AGT转化为ANGII,db/db小鼠中CQ和缬沙坦减少微血栓。
研究意义
溶酶体是T2DM抗血栓治疗的有希望的治疗靶点。

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

血小板蛋白质组学分析

鉴定T2DM血小板与健康对照之间的差异表达蛋白,并富集相关通路。

对5名T2DM患者和5名健康志愿者的血小板进行4D无标记蛋白质组学分析,使用LC-MS/MS鉴定蛋白质,并用GO/KEGG富集和STRING分析。

2

血小板功能抑制实验

评估不同蛋白质降解通路(蛋白酶体、内吞/吞噬体、自噬-溶酶体)在T2DM血小板活化中的作用。

使用PYR41、Pitstop 2和CQ分别抑制蛋白酶体、内吞/吞噬体和自噬-溶酶体通路,检测ADP和AA诱导的血小板聚集和颗粒释放。

3

自噬和线粒体自噬表征

验证T2DM血小板中自噬和线粒体自噬的发生,并探究其与血小板活化的关系。

通过Western blot检测自噬相关蛋白(Beclin-1, ATG7, ATG3, LC3B)和线粒体自噬相关蛋白(Parkin, Pink1),并用免疫荧光和透射电镜观察LC3B/COX4共定位和自噬体。

4

AGT表达和ANGII产生验证

验证T2DM血小板中AGT高表达,并检测其是否被转化为ANGII。

通过Western blot检测AGT和ANGII水平,并使用ELISA检测PF4和β-TG释放。高糖培养基培养MEG-01细胞诱导血小板,检测AGT表达。

5

体内微血栓形成评估

评估抑制自噬或ANGII受体对db/db小鼠微血栓形成的影响。

对db/db小鼠口服给予CQ或缬沙坦,之后灌注固定,收集肝、脾、心、肾组织进行H&E染色,观察组织滞留红细胞。

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
NanoElute高效液相色谱系统----
Tims TOF Pro质谱仪----
台氏液SolarbioT1420
SDT试剂----
胰蛋白酶----
C18小柱----
氯喹MCEHY-17589A
阿地兹帕莫德MCEHY-10256
Mdivi-1MCEHY-15886
PYR41MCEHY-13296
Pitstop 2MCEHY-115604
二磷酸腺苷MCEHY-W010918
花生四烯酸MCEHY-109590
CHRONO-LOG700血小板聚集仪----
PF4 ELISA试剂盒Shanghai Enzyme-linked Biotechnology Co., Ltd.ml059961
β-TG ELISA试剂盒Shanghai Enzyme-linked Biotechnology Co., Ltd.ml057852
RIPA裂解缓冲液----
AGT抗体Proteintech11992-1-AP
ANGII抗体Proteintech18302-1-AP
P-selectin抗体Proteintech15052-1-AP
PI3K抗体Proteintech60225-1-Ig
COXIV抗体Proteintech66110-1-Ig
β-tubulin抗体AbwaysAB0039
β-actin抗体AbwaysAB0035
Beclin-1抗体Proteintech11306-1-AP
ATG7抗体Proteintech67341-1-Ig
ATG3抗体Proteintech11262-2-AP
LC3B抗体Proteintech14600-1-AP
Parkin抗体AffinityAF0235
GAPDH抗体AbwaysAB2000
山羊抗兔IgG (H+L) HRPAbwaysAB0101
山羊抗小鼠IgG (H+L) HRPAbwaysAB0102
固定液ServicebioG1102
EPON™ 812包埋剂Hedebio--
Leica UC7超薄切片机Leica--
透射电子显微镜FEI--
多聚赖氨酸盖玻片VWR--
Alexa Fluor 488二抗Abcamab150077,
Alexa Fluor 647二抗Abcamab150115,
ECHO显微镜----
MEG-01细胞PricellaCL-0498
RPMI 1640培养基Viva Cellc3010-0500
胎牛血清BI04-001-1ACS
胰岛素BeyotimeP3376-100IU
血小板生成素----
佛波醇-12-豆蔻酸-13-乙酸酯MCEHY-18739
缬沙坦----
氯喹----

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
血小板分离
全血离心条件(200g 15min),PRP制备,洗涤次数
阅读提示:Materials and methods 2.2
血小板聚集实验
PRP体积、激动剂浓度(ADP 20 μM,AA 100 mM)、抑制剂浓度(PYR41 10/30 μM,Pitstop2 40/80 μM,CQ 0.1/0.5 mM)
阅读提示:Materials and methods 2.5,Figure legends 3
Western blot
血小板用量(约1×10^6),抗体稀释度
阅读提示:Materials and methods 2.5
透射电镜
固定条件、包埋、切片厚度、染色
阅读提示:Materials and methods 2.6
免疫荧光
固定液、通透、封闭、抗体浓度、显微镜型号
阅读提示:Materials and methods 2.7
细胞培养和血小板诱导
MEG-01细胞培养条件,葡萄糖浓度(25mM或5mM),TPO和PMA浓度
阅读提示:Materials and methods 2.8
动物实验
db/db小鼠周龄、体重、给药剂量(CQ 80mg/kg,缬沙坦40mg/kg)、给药方式(口服)
阅读提示:Materials and methods 2.9