氯化钠通过GABA受体Slc6a12激活SGK1促进巨噬细胞焦亡并加重类风湿关节炎

Sodium chloride promotes macrophage pyroptosis and aggravates rheumatoid arthritis by activating SGK1 through GABA receptors Slc6a12.

作者信息Xianzheng Zhang, Ziwei Zhang, Yuchen Zhao, Lin Jin, Yu Tai, Yujing Tang, Shuo Geng, Han Zhang, Yufang Zhai, Yining Yang, Pin Pan, Peng He, Shuqi Fang, Chenlong Sun, Yu Chen, Mengqi Zhou, Lianghu Liu, Han Wang, Li Xu, Tianjing Zhang, Jinghan Hua, Hua Wang, Lingling Zhang
PMID38904021
发布时间2024-05-11
DOI10.7150/ijbs.93242

实验完整度

包括CIA小鼠模型、细胞实验(RAW264.7和THP-1)、基因敲低/过表达、RNA-seq及临床样本分析,并进行了功能验证和机制验证。

主要模型

CIA小鼠模型(DBA/1小鼠) RAW264.7小鼠巨噬细胞系 THP-1人单核细胞系 RA和OA患者滑膜组织

重点核对

HSD处理方案(4% NaCl饮食和1% NaCl饮水) NaCl浓度(50 mM)和预处理时间(12小时) LPS浓度(1 μg/mL)和ATP浓度(5 μM) SGK1敲低和过表达验证 Slc6a12抑制剂BPDBA浓度(20 μM)和刺激时间(24小时)

摘要

类风湿关节炎(RA)是一种慢性系统性自身免疫性疾病,以滑膜炎症和自身抗体产生为特征。既往研究表明高盐饮食(HSD)与RA风险增加相关,但其潜在机制尚不清楚。巨噬细胞焦亡是一种促炎性细胞死亡形式,在RA中发挥关键作用。在本研究中,我们证明HSD加重胶原诱导关节炎(CIA)小鼠的关节炎严重程度,与巨噬细胞浸润和炎症病变相关。鉴于HSD处理的CIA小鼠巨噬细胞观察到显著变化,我们特别研究了HSD对RA炎症环境中巨噬细胞反应的影响。在我们的体外实验中,NaCl预处理通过p38 MAPK/NF-κB信号通路增强LPS诱导的RAW264.7和THP-1细胞焦亡。后续实验表明,Slc6a12抑制剂和SGK1沉默抑制钠诱导的巨噬细胞焦亡激活和p38 MAPK/NF-κB信号通路,而SGK1基因过表达则抵消了钠对巨噬细胞的作用。总之,我们的研究结果证实高盐摄入促进RA进展,并详细阐明了通过Slc6a12通道转运钠诱导巨噬细胞焦亡的机制。

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
高盐饮食如何影响类风湿关节炎的进展?其潜在机制是什么?
核心机制
高盐环境中的Na+通过Slc6a12通道进入巨噬细胞,激活SGK1,进而通过p38 MAPK/NF-κB信号通路促进NLRP3炎症小体介导的巨噬细胞焦亡,加剧RA炎症。
主要证据
CIA小鼠模型显示HSD加重关节炎症状和巨噬细胞浸润;体外实验证明NaCl预处理增强LPS诱导的巨噬细胞焦亡,且SGK1敲低抑制该效应,SGK1过表达恢复该效应;临床样本显示RA患者血清钠浓度与抗CCP抗体和ESR正相关。
研究意义
该研究提出低盐饮食可能作为RA患者的辅助管理策略,并表明SGK1是开发RA新型治疗策略的潜在分子靶点。

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

CIA小鼠模型建立及HSD处理

评估高盐饮食对RA动物模型疾病严重程度的影响

在DBA/1小鼠中通过皮下注射鸡II型胶原和完全弗氏佐剂建立CIA模型,分为NSD和HSD组,HSD组给予4% NaCl饮食和1% NaCl饮水。监测关节炎指数、爪子肿胀数、体重等指标。

2

关节炎严重程度评估

通过多种影像学和病理学方法量化关节炎症和损伤

采用关节炎指数评分、足爪肿胀数、足厚度测量、X-ray、超声、H&E染色、Safranin O/Fast green染色评估关节病理变化,同时进行脾脏和肾脏的组织学检查。

3

巨噬细胞浸润和表型分析

明确高盐饮食对CIA小鼠关节中巨噬细胞数量和表型的影响

通过流式细胞术检测爪组织免疫细胞比例,免疫组化和免疫荧光检测F4/80和NLRP3表达,RT-qPCR检测M1/M2标志物,ELISA检测血清IL-1β和IL-18。

4

体外验证NaCl对巨噬细胞焦亡的影响

确定NaCl是否在细胞水平促进巨噬细胞焦亡及其浓度依赖性

用不同浓度NaCl预处理RAW264.7和THP-1细胞,再用LPS(或加ATP)诱导焦亡,通过Western blot、免疫荧光、Hoechst/PI染色、扫描电镜、LDH释放、ELISA和RT-qPCR检测焦亡相关指标。

5

RNA-seq及通路分析

探究NaCl影响巨噬细胞功能的分子机制

对LPS+ATP处理的RAW264.7细胞(有或无NaCl预处理)进行RNA-seq,比较差异表达基因,进行KEGG、GSEA富集分析,并通过RT-qPCR和Western blot验证关键基因。

6

SGK1功能验证

探究SGK1在NaCl诱导的巨噬细胞焦亡中的作用

在THP-1细胞中通过慢病毒转染敲低SGK1,检测NaCl对焦亡蛋白表达、MAPK/NF-κB通路、钠离子内流、IL-1β和IL-18释放及LDH释放的影响。

7

Slc6a12及SGK1调控关系验证

阐明Na+进入细胞的通道及SGK1与Slc6a12的上下游关系

使用Slc6a12抑制剂BPDBA处理细胞,检测对钠离子内流、焦亡蛋白表达和MAPK/NF-κB通路的影响;在SGK1敲低细胞中过表达SGK1,再给予BPDBA,检测相关蛋白和细胞因子变化。

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VivaCell--
高糖DMEM培养基VivaCell--
胎牛血清WISENT--
青霉素-链霉素Beyotime--
PMA(佛波醇12-十四酸酯13-乙酸酯)GLPBIO--
脂多糖Solarbio--
三磷酸腺苷Sigma--
BPDBAMCE--
鸡II型胶原Chondrex20011
完全弗氏佐剂Chondrex7023
PVDF膜Millipore--
β-肌动蛋白抗体AffinityAF7018
磷酸化SGK1 (Ser422)抗体AffinityAF3001
磷酸化p38 MAPK (Thr180/Tyr182)抗体Cell Signaling Technology4511
p38 MAPK抗体Cell Signaling Technology8690
NF-κB p65抗体HUABIOET1603-12
磷酸化NF-κB p65 (S529)抗体HUABIOET1604-27
Gasdermin D (N端)抗体HUABIOHA721144
IL-18抗体ZEN-BIOSCIENCER24693
cleaved-caspase-1抗体ZEN-BIOSCIENCE341030
IL-1β抗体Proteintech66737-1-Ig
SGK1抗体Proteintech28454-1-AP
Slc6a12抗体Proteintech67700-1-Ig
NLRP3抗体WANLEIBIOWL02635
二抗Elabscience--
增强化学发光试剂Affinity--
化学发光成像系统Tanon5200
F4/80抗体Cell Signaling Technology--
NLRP3抗体HUABIO--
Alexa Fluor 488二抗Jackson ImmunoResearch715-545-151
DAPI----
GeminiSEM 300扫描电子显微镜Zeiss--
CD45-FITC抗体BD Pharmingen553080
CD19-PE抗体BD Pharmingen553786
CD3-PE抗体BD Pharmingen553063
CD4-FITC抗体BD Pharmingen553650
CD11b-FITC抗体BioLegend101206
Ly6G-PE抗体BD Pharmingen551461
Ly6C-APC抗体BD Pharmingen553129
小鼠IL-1β ELISA试剂盒MLBIO--
小鼠IL-18 ELISA试剂盒MLBIO--
TRIzol试剂----
LDH细胞毒性检测试剂盒Beyotime--
PI染色试剂盒Beyotime--
RNA测序试剂盒APEBIO--
Lipofisher转染试剂HUABIO--
SoNa 520 AM钠离子荧光探针----
Pluronic F127----
酶标仪CYTATION-5BioTek--
GraphPad Prism软件GraphPad--

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
CIA模型建立
小鼠品系、性别、年龄、体重;胶原浓度和乳化方法;注射剂量和部位;免疫时间点;HSD饮食条件(NaCl百分比及饮水浓度);实验分组及各组样本量(n=10)
阅读提示:Materials and Methods: Animals, HSD treatment, CIA mouse model
细胞培养和处理
细胞系来源和培养条件(培养基、血清浓度、CO2浓度);THP-1分化(PMA浓度及时间);NaCl预处理浓度和时间;LPS和ATP浓度;Slc6a12抑制剂BPDBA浓度和刺激时间
阅读提示:Materials and Methods: Cell culture and treatment
焦亡检测
Western blot抗体信息(克隆号、稀释比例);LDH释放检测步骤;PI染色步骤;扫描电镜样品制备流程;ELISA试剂盒来源和操作
阅读提示:Materials and Methods: Western blotting, LDH assay, PI staining, Scanning electron microscopy, ELISA
信号通路验证
SGK1敲低慢病毒序列和MOI;嘌呤霉素筛选浓度和时间;过表达质粒转染条件(DNA量、转染试剂用量);Na+内流检测(SoNa 520 AM浓度、孵育时间、检测波长)
阅读提示:Materials and Methods: Lentivirus transduction, overexpression, Measurements of intracellular Na+ flux