FGF21 通过自噬/HIF-1α 轴抑制促炎巨噬细胞活化以改善脓毒症肝损伤

FGF21 ameliorates septic liver injury by restraining proinflammatory macrophages activation through the autophagy/HIF-1α axis.

作者信息Junjie Zhu, Zhouxiang Jin, Jie Wang, Zhaohang Wu, Tianpeng Xu, Gaozan Tong, Enzhao Shen, Junfu Fan, Chunhui Jiang, Jiaqi Wang, Xiaokun Li, Weitao Cong, Li Lin
PMID38599281
期刊J Adv Res
发布时间2025-03
DOI10.1016/j.jare.2024.04.004

实验完整度

包含临床样本、细胞模型、基因敲除小鼠及多种体内功能验证,并利用LyzM-CreDIO-HIF-1α和Atg7△mye小鼠进行机制验证,证据层级完整。

主要模型

C57BL/6小鼠CLP模型 骨髓来源巨噬细胞 FGF21敲除小鼠 LyzM-CreDIO-HIF-1α小鼠

重点核对

CLP模型小鼠品系:C57BL/6 小鼠周龄:8-10周 rhFGF21给药剂量:2 mg/kg 细胞类型:骨髓来源巨噬细胞 LPS刺激浓度:1 μg/ml

摘要

引言:脓毒症是一种由严重创伤或感染引起的全身性免疫综合征,对全球患者的健康构成重大威胁。脓毒症的进展受脓毒症肝损伤的严重影响,脓毒症肝损伤由感染和细胞因子风暴触发,并对脓毒症患者的耐受性和预后产生显著影响。本研究旨在阐明成纤维细胞生长因子21(FGF21)在脓毒症过程中的生物学作用和分子机制。目的:本研究旨在阐明FGF21在脓毒症治疗中的功能和分子机制。方法:检测脓毒症患者和脓毒症小鼠血清中FGF21的浓度。比较FGF21基因敲除(KO)小鼠和野生型(WT)小鼠的肝损伤。为评估治疗潜力,对脓毒症小鼠给予重组人FGF21。此外,在髓系细胞特异性HIF-1α过表达小鼠(LyzM-CreDIO-HIF-1α)和髓系细胞特异性Atg7敲除小鼠(Atg7△mye)中研究了FGF21的分子机制。结果:脓毒症患者和脓毒症小鼠血清中FGF21水平显著升高。通过使用重组人FGF21(rhFGF21)和FGF21 KO小鼠,我们发现FGF21通过抑制炎症的起始和传播减轻了脓毒症肝损伤。rhFGF21治疗通过促进缺氧诱导因子-1α(HIF-1α)的大自噬/自噬降解有效抑制了促炎巨噬细胞的活化。重要的是,在LyzM-CreDIO-HIF-1α小鼠和Atg7△mye小鼠中,rhFGF21对脓毒症肝损伤的治疗效果被抵消。结论:我们的研究结果表明,FGF21通过自噬/HIF-1α轴显著抑制脓毒症肝损伤时的炎症。

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
FGF21在脓毒症肝损伤中的生物学功能及其分子机制是什么?
核心机制
FGF21通过抑制mTOR信号通路恢复巨噬细胞自噬流,促进p62介导的HIF-1α自噬降解,从而抑制巨噬细胞促炎活化。
主要证据
CLP模型中rhFGF21改善肝损伤并降低死亡率;FGF21 KO加剧损伤;Atg7和HIF-1α髓系敲除/过表达小鼠中保护作用消失。
研究意义
rhFGF21或增强内源性FGF21可能成为脓毒症的临床治疗策略。

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

细胞培养和处理

测定LPS刺激下FGF21表达及炎症反应。

BMDMs和Raw264.7细胞用LPS刺激,检测FGF21表达及炎症因子。

2

动物模型

建立脓毒症模型并评估FGF21的治疗作用。

使用CLP模型,分为假手术、CLP+生理盐水、CLP+rhFGF21组,检测生存率、肝损伤指标。

3

基因敲除/过表达

验证FGF21和下游分子在脓毒症中的作用。

使用FGF21 KO、LyzM-CreDIO-HIF-1α、Atg7△mye小鼠,评估肝损伤和炎症。

4

机制研究

探究FGF21调节自噬和HIF-1α降解的分子机制。

检测自噬流、mTOR通路、HIF-1α降解及p62相互作用。

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Sigma AldrichR6504
胎牛血清Gibco10437-028
青霉素-链霉素Invitrogen15140
DMEM培养基Sigma AldrichD1152
脂多糖Sigma AldrichL6386
重组人FGF21----
PF-05231023AbmoleM10048
U0126Sigma Aldrich19-147
SP600125Sigma Aldrich420119
SB203580Sigma AldrichS8307
BGJ398SelleckS2183
Compound CSelleckS7840
MHY1485SelleckS7811
巴弗洛霉素A1Sigma Aldrich131793
MG132SelleckS2619
人FGF21 ELISA试剂盒MLBIOml058174-1
小鼠FGF21 ELISA试剂盒BosterEK1379
小鼠IL-1β ELISA试剂盒ProteintechKE10003
小鼠IL-6 ELISA试剂盒ProteintechKE10007
小鼠TNF-α ELISA试剂盒ProteintechKE10002
GPT/ALT检测试剂盒Nanjing JianchengC009-2-1
GOT/AST检测试剂盒Nanjing JianchengC010-2-1
BUN检测试剂盒Nanjing JianchengC013-2-1
肌酐检测试剂盒Nanjing JianchengC011-2-1
牛血清白蛋白SigmaB2064
FGF21抗体Abcamab171941
iNOS抗体Cell Signaling Technology13120
HIF-1α抗体Affinity BiosciencesBF8002
LC3抗体Cell Signaling Technology12741
p62抗体Abcamab109012
磷酸化mTOR抗体Cell Signaling Technology5536
mTOR抗体Cell Signaling Technology2983
磷酸化S6抗体Cell Signaling Technology81736
S6抗体Cell Signaling Technology2317
磷酸化ERK1/2抗体Cell Signaling Technology4370
ERK1/2抗体Cell Signaling Technology4695
磷酸化JNK抗体Cell Signaling Technology9255
JNK抗体Cell Signaling Technology9252
TFEB抗体Cell Signaling Technology37785
磷酸化TFEB抗体Affinity BiosciencesAF3845
GAPDH抗体Abcamab9485
ULK1抗体Cell Signaling Technology8054
磷酸化p62抗体Affinity BiosciencesDF2985
磷酸化ULK1抗体Affinity BiosciencesAF4387
Lamin B抗体Cell Signaling Technology13435
β-actin抗体Cell Signaling Technology3700
Pierce ECL plus Western blot底物Thermo Scientific32132
固定化抗体珠MilliporeLSKMAGAG10
HRP标记山羊抗小鼠二抗Abcamab6789
HRP标记山羊抗兔二抗Abcamab6721
DAB组织化学试剂盒未明确--
山羊抗兔IgG H&L (Alexa Fluor 488)Abcamab150077
山羊抗小鼠IgG H&L (Alexa Fluor 488)Abcamab150113
山羊抗兔IgG H&L (Alexa Fluor 594)Abcamab150083
山羊抗小鼠IgG H&L (Alexa Fluor 594)Abcamab150115
RNAscope探针Mm-Fgf21Advanced Cell Diagnostics460931
pHLys RedDojindoL265
胰蛋白胨大豆琼脂倾注平板BDBA-256665.02
Pierce BCA蛋白测定试剂Thermo Fisher23228
fgf21 siRNASanta Cruz BiotechnologySC-39485
sqstm1 siRNASanta Cruz BiotechnologySC-29828
Opti-MEM培养基Gibco51985034
慢病毒-GFP-LC3BObio TechnologyH2799
慢病毒-mCherry-GFP-LC3BObio TechnologyH6687
AAV2/8-Fgf21未明确--
AAV2/8-CMV-DIO-HIF-1α-P2A-EGFP-tWPAOBIO technologyH21562
AAV2/8-CMV-DIO-EGFP-tWPAOBIO technologyH19230
MPO抗体Abcamab208670
F4/80抗体Cell Signaling Technology30325
HIF-1α抗体Santa Cruz Biotechnologysc-13515
iNOS抗体Santa Cruz Biotechnologysc-7271
LC3抗体Santa Cruz Biotechnologysc-376404
p62抗体Santa Cruz Biotechnologysc-48402
白蛋白抗体Proteintech66051-1-Ig
Lamp1抗体Abcamab62562

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
小鼠品系、性别、周龄、体重,CLP操作中盲肠结扎比例和穿刺针型号
阅读提示:Materials and methods: Mice cohorts and treatment, Cecal ligation and puncture model
细胞处理
LPS浓度、rhFGF21浓度、PF-05231023浓度,信号通路抑制剂浓度及预处理时间
阅读提示:Materials and methods: Cell culture
自噬流检测
转染的慢病毒种类,使用Baf A1的浓度和处理时间,荧光显微镜型号
阅读提示:Materials and methods: Detection of GFP-LC3B and autophagic flux
生化指标检测
ELISA试剂盒型号,血清ALT、AST、BUN、肌酐检测方法
阅读提示:Materials and methods: ELISA analysis of biochemical parameters
免疫印迹
上样量,一抗和二抗的稀释比例及孵育条件,内参选择
阅读提示:Materials and methods: Immunoblotting analysis