杂合子Gnaq缺陷增强内皮细胞中Ifi202b/IFI16和NF-κB的激活并加重狼疮肾炎病理

Heterozygous Gnaq deficiency enhances Ifi202b/IFI16 and NF-κB activation in endothelial cells and exacerbates lupus nephritis pathology.

作者信息Lu Zhang, Yan He, Mengqin Zhang, Jimin Zhang, Wuwei Zhuang, Yuechi Sun, Xing Chen, Hangzhou Fu, Xuanli Tang, Guixiu Shi
PMID39108722
期刊iScience
发布时间2024-06-22
DOI10.1016/j.isci.2024.110350

实验完整度

包含体内动物模型(Gnaq+/−小鼠、骨髓移植)、体外细胞实验(mGECs、HUVECs)、转录组分析及人肾活检验证,并有功能验证(siRNA敲低、拯救实验)和机制验证(NF-κB通路)。

主要模型

Gnaq+/−小鼠(C57BL/6背景) 人脐静脉内皮细胞(HUVEC) 小鼠原代肾小球内皮细胞(mGECs) THP-1单核细胞系 狼疮肾炎患者肾活检样本

重点核对

Gnaq杂合子小鼠(Gnaq+/−)在pristane诱导下发展为增殖性狼疮肾炎 GNAQ敲低(shRNA)上调mGECs中Ifi202b和HUVECs中IFI16的表达 IFI16 siRNA可逆转GNAQ敲低引起的NF-κB p65磷酸化增强 骨髓移植实验中,WT-Gnaq+/−组(非免疫细胞Gnaq缺陷)较Gnaq+/−-WT组蛋白尿和肾功能下降更严重 人肾活检中IFI16表达在增殖性LN中显著升高,并与eGFR呈负相关

摘要

Lupus nephritis (LN), a severe complication of systemic lupus erythematosus (SLE), exhibits significant heterogeneity. Recent evidence suggests that non-immune factors contribute to end-organ damage, challenging the traditional view of LN solely arising from immune dysregulation. To investigate this, we employed autoimmune-prone Gnaq +/- mice receiving intraperitoneal pristane injections. Bone marrow transfer (BMT) distinguished the roles of immune versus non-immune cells. We observed that: (1) BMT from wild-type (WT) mice to Gnaq +/- recipients resulted in severe proteinuria and diffuse proliferative nephritis after pristane exposure; (2) GNAQ knockdown increased the expression of IFI16/Ifi202b and activated the NF-κB pathway in endothelial cells; and (3) increased IFI16 expression in human kidney biopsies correlated with proliferative LN. Taken together, these findings suggest that GNAQ acts as an inflammatory regulator in kidney endothelial cells via the IFI16/NF-κB pathway, potentially linking it to the development of LN in humans.

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
GNAQ缺陷是否通过调控内皮细胞炎症影响狼疮肾炎的进展?
核心机制
GNAQ缺失通过上调Ifi202b/IFI16,进而激活NF-κB信号通路(p65磷酸化),促进内皮细胞炎症反应,加重狼疮肾炎。
主要证据
Gnaq+/−小鼠在pristane诱导下出现更严重的蛋白尿、肾小球内皮细胞增殖和炎症;体外GNAQ敲低上调Ifi202b/IFI16并激活NF-κB;骨髓移植实验证明非免疫细胞(内皮细胞)GNAQ缺陷贡献于肾损伤;人肾活检中IFI16高表达与增殖性LN相关。
研究意义
研究提示GNAQ作为肾脏内皮细胞炎症调节因子,通过IFI16/NF-κB通路参与LN发病,IFI16可能作为增殖性LN的潜在生物标志物。

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

小鼠模型建立与表型分析

验证Gnaq杂合子缺失是否促进狼疮肾炎的发生与发展

使用8周龄雌性Gnaq+/−和WT小鼠,腹腔注射pristane或玉米油(对照),监测28周,评估蛋白尿、肾功能、肾组织病理和电镜变化。

2

免疫学特征分析

评估Gnaq杂合子缺失对全身性自身免疫反应的影响

检测血清ANA滴度、抗组蛋白、抗RNP/Sm、抗dsDNA抗体水平,以及肾小球内免疫复合物和补体沉积。

3

转录组分析筛选关键分子

鉴定Gnaq杂合子缺失后肾小球中差异表达的基因及信号通路

分离肾小球和外周血白细胞,进行RNA-seq,比较差异表达基因,并进行GSEA分析。

4

体外细胞实验验证机制

验证GNAQ敲低是否上调Ifi202b/IFI16并激活NF-κB信号通路

在mGECs和HUVECs中通过shRNA敲低Gnaq/GNAQ,检测Ifi202b/IFI16表达、p65磷酸化及ICAM1表达;使用siRNA敲低IFI16进行拯救实验;并通过transwell实验检测THP-1细胞迁移。

5

骨髓移植实验区分免疫与非免疫细胞作用

区分骨髓来源免疫细胞和非免疫细胞中Gnaq缺失对LN发展的贡献

进行WT与Gnaq+/−小鼠之间的骨髓移植,随后给予pristane诱导,评估蛋白尿、肾功能、肾组织病理和ANA水平。

6

人肾样本验证临床相关性

探究IFI16表达是否与人类增殖性狼疮肾炎相关

利用Nephroseq数据库分析IFI16在狼疮肾炎及其他CKD患者肾小球中的表达,并与人肾活检免疫荧光染色结合。

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
姥鲛烷Sigma-AldrichP9622
QIAamp DNA小提试剂盒QIAGEN51306
内皮细胞培养基试剂盒Sciencell1011
II型胶原酶Gibco1F101-015
DNA酶ISolarbioD80FO
中性蛋白酶SolarbioZ8031
脂质体转染试剂RNAiMAXThermo Fisher13778075
Jetprime转染试剂PolyplusPO101000046
小鼠单克隆抗体[P2B1]抗CD31Abcamab24590
兔单克隆抗体[CAN-R9(IHC)-56-2]抗Wilms肿瘤蛋白Abcamab89901
CD140b(PDGFRB)单克隆抗体(APB5)Invitrogen14140281
兔多克隆抗体抗GNAQAbcamab75825
IFI-202(F-7)抗体SANTA CRUZsc-166253
纯化大鼠抗小鼠CD43BD552366
兔单克隆抗体[EPR17259]抗CD31Abcamab182981
兔单克隆抗体[EPR11767(B)]抗IFI16Abcamab169788
兔单克隆抗体[E379]抗NF-kB p65Abcamab32536
兔单克隆抗体[EP2294Y]抗NF-kB p65(磷酸化S536)Abcamab76302
兔单克隆抗体[EP1442Y]抗ICAM1Abcamab53013
GAPDH(14C10)兔单克隆抗体#2118Cell Signaling Technologies2118
山羊抗兔IgG H&L(Alexa Fluor® 594)Abcamab150080
山羊抗小鼠IgG H&L(FITC)Abcamab97022
山羊抗兔IgG H&L(Alexa Fluor® 488)Abcamab150077
Trizol试剂Invitrogen15596018
SuperScript III第一链合成系统Roche11483188001
miRNeasy小提试剂盒QIAGEN217004
小鼠白蛋白ELISA试剂盒Abcamab108792
肌酐比色法检测试剂盒Cayman500701
QuantiChrom™尿素检测试剂盒BioAssay SystemsDIUR-100
TNFα ELISA试剂盒Biossbsk12002
MCP-1 ELISA试剂盒Biossbsk12011
Transwell迁移小室系统Corning3422
嘌呤霉素GibcoA1113803

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
小鼠模型
Gnaq+/−小鼠的构建方法、年龄(8周)、性别(雌性)、pristane剂量(500 μL腹腔注射)、观察周期(28周)、对照组(玉米油)
阅读提示:Methods: Animal, Drug-induced models
细胞实验
HUVECs来源(Sciencell)、mGECs来源(Pricella)、shRNA敲低序列(pPLK/GFP+Puro-GNAQ shRNA 1-3)、sirNA-IFI16序列(-1446, 660, 976)及转染试剂
阅读提示:Methods: Cell culture, Knockdown of GNAQ, Gnaq and IFI16
转录组分析
RNA-seq数据质控指标(RIN>7)、差异基因筛选阈值(|log2FC|>1, padj<0.05)、GSEA分析参数
阅读提示:Methods: Isolation of kidney glomeruli and WBC, Quantification and statistical analysis
骨髓移植
照射剂量(9 Gy)、骨髓细胞数(2×10^6)、移植后恢复时间(4周)、分组及嵌合率验证(外周血DNA和mRNA检测)
阅读提示:Methods: Drug-induced models, 图6
临床样本分析
人肾活检样本类型(MCD, IgAN, MN, 增殖性LN)、样本量(5,3,3,8)、染色定量方法(IFI16阳性点数/DAPI核数)
阅读提示:Methods: Immunofluorescence staining, Results section 'IFI16 expression as an indicator for LN'