中性粒细胞胞外陷阱介导的脑膜淋巴引流损伤加剧脑室内出血后继发性脑积水

Neutrophil extracellular trap-mediated impairment of meningeal lymphatic drainage exacerbates secondary hydrocephalus after intraventricular hemorrhage.

作者信息Qiang Zhang, Yujie Chen, Yingpei Li, Zhou Feng, Liang Liang, Xiaoke Hao, Wenbo Kang, Zhaoqi Zhang, Xuyang Zhang, Rong Hu, Hua Feng, Zhi Chen
PMID38505607
发布时间2024-02
DOI10.7150/thno.91653

实验完整度

包含体外LEC培养实验、体内小鼠模型(IVH)、基因敲除/敲低、功能验证(引流、脑积水、行为学)等多层级证据。

主要模型

C57BL/6小鼠IVH模型 Cx3cr1-/-小鼠IVH模型 原代小鼠淋巴内皮细胞(LEC) ICH/IVH患者脑脊液样本

重点核对

小鼠品系:C57BL/6,雄性,6-8周龄 IVH模型:自体血50 μL注入右侧脑室,速率5 μL/min DNase I处理:IVH后1 h脑室内注射300 U,此后每12 h注射150 U/μL CX3CR1敲除:Cx3cr1-/-小鼠(CRISPR/Cas9)或AAV-shRNAcx3cr1脑室注射 mLV功能评估:OVA647或EB经小脑延髓池注射,检测深颈淋巴结荧光强度

摘要

原理:脑积水是脑出血(ICH)或脑室内出血(IVH)后的重要并发症,导致脑脊液(CSF)循环受损。最近研究表明,脑膜淋巴管(mLVs)是CSF的关键引流途径。我们先前的研究表明,ICH/IVH后降解中性粒细胞胞外陷阱(NETs)可减轻脑积水。然而,NETs降解在脑积水中发挥有益作用的机制仍不清楚。方法:通过向野生型和Cx3cr1-/-小鼠注射自体血建立IVH后脑积水小鼠模型。通过研究该模型的特征和过程,我们探讨了mLVs和NETs在继发性IVH后脑积水发生发展中的作用。结果:本研究观察到IVH后mLVs中广泛存在中性粒细胞、纤维蛋白和NETs,降解NETs可减轻脑积水和脑损伤。重要的是,降解NETs通过增强淋巴内皮细胞(LECs)的恢复改善了CSF引流。此外,我们的研究表明,IVH后NETs激活了LECs上的膜蛋白CX3CR1。相反,在CX3CR1敲低和Cx3cr1-/-小鼠中,mLVs的修复得到促进,脑积水的效应得到改善。结论:我们的研究结果表明,mLVs参与IVH后脑损伤和继发性脑积水的发展,NETs导致急性LEC损伤和淋巴血栓形成。CX3CR1是NETs诱导的LEC损伤和脑膜淋巴血栓形成的关键分子,导致mLV功能障碍并加剧脑积水和脑损伤。NETs可能是预防IVH后脑膜淋巴引流阻塞的关键靶点。

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
脑室内出血后,中性粒细胞胞外陷阱是否通过损伤脑膜淋巴管加剧继发性脑积水,其机制如何?
核心机制
IVH后NETs上调LECs上CX3CR1表达,促进白细胞募集和NETs形成,导致LEC损伤和淋巴血栓形成,进而损害mLV引流功能,加剧脑积水和脑损伤。
主要证据
IVH后mLVs中检测到NETs、纤维蛋白;DNase I降解NETs或敲低/敲除CX3CR1可改善mLV引流、减轻LEC凋亡、缓解脑积水并改善神经功能。
研究意义
靶向NETs可能成为预防IVH后脑膜淋巴引流阻塞的治疗策略,为治疗脑积水提供新靶点。

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

建立IVH小鼠模型

模拟脑室内出血后脑积水发生发展过程

向C57BL/6小鼠右侧脑室注射自体血50 μL,建立IVH模型。

2

mLV功能评估

评估IVH后脑膜淋巴管引流功能变化

通过小脑延髓池注射OVA647或EB,观察其在mLVs和dCLNs中的分布。

3

NETs降解实验

验证NETs在IVH后脑积水和mLV损伤中的作用

IVH后1 h脑室内注射DNase I,之后每12 h注射一次,评估其对脑积水、神经功能、mLV形态和引流功能的影响。

4

LEC体外实验

确定NETs对淋巴内皮细胞的直接损伤作用

分离小鼠中性粒细胞,PMA诱导NETs,与LECs共培养,检测细胞活力、凋亡和转录组变化。

5

CX3CR1功能验证

验证CX3CR1在NETs诱导LEC损伤和mLV功能障碍中的关键作用

通过AAV-shRNAcx3cr1或Cx3cr1-/-小鼠敲低/敲除CX3CR1,评估对脑积水、mLV引流、LEC凋亡和神经功能的影响。

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
脱氧核糖核酸酶IRoche04536282001
Alexa Fluor 647标记卵清蛋白Thermo FisherO34784
伊文思蓝Sigma AldrichE2129
LYVE-1抗体Thermo Fisher53-0443-82
小鼠淋巴内皮细胞完全培养基PricellaCM-M023
CCK-8试剂盒BeyotimeC0038
Annexin V-FITC/PI细胞凋亡检测试剂盒BestbioBB-4101
TUNEL凋亡检测试剂盒Roche12156792910
VEGFC ELISA试剂盒Fine testEM0217
FOXC2 ELISA试剂盒Fine testEM6948
一氧化氮检测试剂盒Nanjing Jiancheng Biotechnology InstituteA012-1-2
佛波醇12-肉豆蔻酸酯13-乙酸酯MedChemExpressHY-18739
Quant-iT Picogreen dsDNA检测试剂盒Thermo FisherP11496
SYTOX Orange染料Thermo FisherS11368

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、年龄、自体血体积、注射速度、注射坐标
阅读提示:Materials and Methods: Animal model of IVH
mLV功能评估
示踪剂类型、剂量、注射途径、观察时间点
阅读提示:Materials and Methods: CSF tracer injection
NETs降解
DNase I给药剂量、给药时间、给药途径、频率
阅读提示:Materials and Methods: DNase I. i.c.v. injection
LEC体外实验
NETs浓度、共培养时间、PMA浓度和孵育时间
阅读提示:Materials and Methods: Induction and identification of NETs; LEC culture and identification
CX3CR1基因操作
AAV或慢病毒血清型、注射剂量、注射途径、IVH诱导时间、基因型验证方法
阅读提示:Materials and Methods: CX3CR1 knockdown; Lentiviral infection; Figure 10-12