调节性T细胞来源的外泌体在氧糖剥夺/复氧损伤下对BV-2小胶质细胞炎症和凋亡的保护作用

Protective role of exosomes derived from regulatory T cells against inflammation and apoptosis of BV-2 microglia under oxygen-glucose deprivation/reperfusion challenge.

作者信息Changqing Yang, Fei Yuan, Wan Shao, Lihong Yao, Shaoju Jin, Fangfang Han
PMID36537744
发布时间2022-12-19
DOI10.1590/1678-4685-GMB-2022-0119

实验完整度

研究包括体外细胞模型(BV-2小胶质细胞)和机制验证(PI3K/Akt抑制剂),但缺乏动物模型和临床样本验证。

主要模型

BV-2小胶质细胞系 OGD/R细胞模型

重点核对

Treg-Exos提取:使用小鼠脾脏CD4+CD25+ Tregs,经CD3/CD28激活,IL-2和TGF-β培养7天 OGD/R模型:BV-2细胞在无糖无血清培养基中,94% N2/1% O2/5% CO2厌氧培养4小时,再复氧24小时 Treg-Exos处理:OGD/R后给予5、10、20、40 μg/mL Treg-Exos处理24小时 PI3K/Akt抑制:25 μM LY294002处理 检测指标:细胞活力、LDH释放、TUNEL、caspase-3活性、TNF-α/IL-1β/IL-6分泌及mRNA、Bax/Bcl-2蛋白、p-PI3K/PI3K和p-Akt/Akt比值

摘要

调节性T细胞(Tregs)被发现参与脑缺血性卒中的发病机制。来源于Tregs的外泌体(Treg-Exos)被发现在多种生理和病理条件下介导Tregs的作用机制。但Treg-Exos在脑缺血性卒中中的作用仍不清楚。在此,我们探讨了Treg-Exos对氧糖剥夺/复氧(OGD/R)暴露所致小胶质细胞损伤的保护作用。结果表明,Tregs-Exos缓解了OGD/R引起的BV-2细胞LDH释放和caspase-3活性的增加。Tregs-Exos处理减轻了OGD/R暴露的BV-2细胞中细胞活力的降低和TUNEL阳性细胞百分比的增加。Tregs-Exos还抑制了OGD/R诱导的BV-2小胶质细胞中肿瘤坏死因子(TNF)-α、白细胞介素(IL)-1β和IL-6产生的增加。此外,在OGD/R刺激下,Tregs-Exos诱导了BV-2小胶质细胞中磷酸化磷脂酰肌醇-3-激酶(p-PI3K)和磷酸化蛋白激酶B(p-Akt)的表达水平。LY294002抑制PI3K/Akt信号通路部分逆转了Tregs-Exos对OGD/R暴露的BV-2小胶质细胞凋亡和炎症的影响。这些结果表明,Tregs-Exos通过激活PI3K/Akt信号通路对OGD/R引起的BV-2小胶质细胞损伤发挥保护作用。

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
Treg-Exos是否对OGD/R诱导的BV-2小胶质细胞损伤具有保护作用,其机制是否涉及PI3K/Akt信号通路?
核心机制
Treg-Exos通过激活PI3K/Akt信号通路发挥保护作用。
主要证据
Treg-Exos (40 μg/mL)处理减轻OGD/R诱导的BV-2细胞活力下降、LDH释放增加、凋亡(TUNEL阳性细胞和caspase-3活性升高)和炎症因子(TNF-α、IL-1β、IL-6)的产生;同时上调p-PI3K和p-Akt水平。LY294002部分逆转这些保护效应。
研究意义
该研究为Treg-Exos在脑缺血性卒中中的治疗潜力提供了理论依据。

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

Tregs-Exos的提取与鉴定

从Tregs培养上清中分离外泌体并验证其特性。

从小鼠脾脏分离CD4+CD25+ Tregs,激活后培养7天,收集培养基,经超滤和试剂盒提取外泌体,通过TEM和NTA表征形态与粒径,Western blot检测CD63和CD81。

2

OGD/R模型的建立与Treg-Exos处理

建立OGD/R诱导BV-2小胶质细胞损伤模型,并评估Treg-Exos的保护作用。

BV-2细胞在无糖无血清培养基中厌氧培养4小时,再复氧24小时。随后用不同浓度Treg-Exos处理24小时。

3

细胞凋亡检测

评估Treg-Exos对OGD/R诱导的细胞凋亡的影响。

使用CCK-8检测细胞活力,LDH释放检测细胞膜完整性,TUNEL染色和caspase-3活性检测凋亡,Western blot检测Bax和Bcl-2蛋白表达。

4

炎症因子检测

评估Treg-Exos对OGD/R诱导的炎症反应的影响。

ELISA检测细胞培养上清中TNF-α、IL-1β和IL-6的分泌水平,RT-qPCR检测其mRNA表达。

5

PI3K/Akt信号通路检测与抑制

验证Treg-Exos是否通过PI3K/Akt通路发挥作用。

Western blot检测p-PI3K、PI3K、p-Akt、Akt表达。用LY294002抑制PI3K/Akt,观察对细胞凋亡和炎症的影响。

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
CD4+CD25+ Treg分离试剂盒Miltenyi Biotec--
抗小鼠CD3抗体Invitrogen--
抗小鼠CD28抗体Invitrogen--
RPMI-1640培养基HyClone--
白细胞介素-2Sigma-Aldrich--
转化生长因子-βThermo Fisher Scientific--
全外泌体分离试剂盒Invitrogen--
无菌超滤膜Merck Millipore0.22
杜氏改良Eagle培养基Sigma-Aldrich--
胎牛血清Gibco--
抗生素Sigma-Aldrich--
Pierce BCA蛋白定量试剂盒Thermo Scientific--
抗p-PI3K抗体Affinity--
抗PI3K抗体Affinity--
抗p-Akt抗体Affinity--
抗Akt抗体Affinity--
抗CD63抗体Affinity--
抗CD81抗体Affinity--
抗Bcl-2抗体Boster--
抗Bax抗体Boster--
辣根过氧化物酶标记的二抗Boster--
增强化学发光检测系统Thermo Scientific--
CCK-8试剂盒Dojindo--
LDH细胞毒性检测试剂盒Roche--
TUNEL染色试剂盒Beyotime--
4',6-二脒基-2-苯基吲哚----
caspase-3活性检测试剂盒Beyotime--
TNF-α、IL-1β和IL-6的ELISA试剂盒R&D Systems--
Trizol试剂Takara--
逆转录试剂盒Takara--
SYBR Premix Ex Taq RT-qPCR试剂盒Takara--
荧光显微镜Olympus--
酶标仪Tecan--
透射电子显微镜Thermo Fisher Scientific--
纳米颗粒跟踪分析----
SPSS软件SPSS Inc.13.0
Image J软件NIH Image--
BV-2细胞Procell--

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
Tregs-Exos提取
Tregs分离试剂盒、激活抗体、IL-2浓度(20 ng/mL)、TGF-β浓度(5 ng/mL)、培养时间(7天)、外泌体提取试剂盒、离心速度和时长。
阅读提示:参见Materials and Methods中Exosomes extraction and identification部分
OGD/R模型建立
BV-2细胞培养条件(DMEM、10% FBS、1%抗生素)、OGD时间(4小时)、复氧时间(24小时)。
阅读提示:参见Materials and Methods中Establishment of OGD/R model部分
Treg-Exos处理
Treg-Exos浓度(5, 10, 20, 40 μg/mL)和处理时间(24小时)。
阅读提示:参见Materials and Methods中Establishment of OGD/R model部分
凋亡与炎症检测
LDH检测波长(490 nm)、TUNEL染色步骤、caspase-3活性检测波长(405 nm)、ELISA检测的细胞因子、RT-qPCR的内参基因(β-actin)。
阅读提示:参见Materials and Methods中Western blot、CCK-8 assay、LDH release assay、TUNEL staining、Caspase-3 activity、ELISA、RT-qPCR部分
PI3K/Akt通路抑制
LY294002浓度(25 μM)和处理时间(文中未明确说明)。
阅读提示:参见Results中LY294002 reverses the effect...部分及Figure 5、6