BAP31通过NF-κB信号通路促进脓毒症中内皮细胞与巨噬细胞的黏附

BAP31 Promotes Adhesion Between Endothelial Cells and Macrophages Through the NF-κB Signaling Pathway in Sepsis.

作者信息Jiawei He, Danyang Jing, Shen Zhao, Meili Duan
PMID38434584
发布时间2024-02-26
DOI10.2147/JIR.S448091

实验完整度

包含CLP动物模型、LPS诱导细胞模型、体内外敲低、共培养黏附实验、组织病理、ELISA、流式、Western blot等,并验证了信号通路机制。

主要模型

C57BL/6J小鼠CLP脓毒症模型 人脐静脉内皮细胞(HUVEC)LPS刺激模型 小鼠下腔静脉原代内皮细胞 巨噬细胞-内皮细胞共培养体系

重点核对

BAP31敲低方式:体内采用Cre/LoxP系统(TIE2-Cre),体外采用shRNA(shBAP31) LPS处理浓度:1 μg/mL CLP模型观察时间点:24小时 生存分析样本量:每组6只小鼠 Western blot抗体及货号:如BAP31 (4043S; Cell Signaling Technology)等

摘要

目的:探讨B细胞受体相关蛋白31(BAP31)在脓毒症发病机制中的作用。方法:建立盲肠结扎穿刺(CLP)诱导的C57BL/6J小鼠和脂多糖(LPS)攻击的内皮细胞(HUVECs)模型,分别模拟脓毒症动物模型和细胞模型。使用Cre/LoxP和shRNA方法分别在体内和体外敲低BAP31。通过中性粒细胞/巨噬细胞-内皮共培养评估中性粒细胞或巨噬细胞对内皮细胞的浸润和黏附。使用Cox比例风险模型评估小鼠的生存时间。采用Western blotting(WB)和实时荧光定量聚合酶链反应(qRT-PCR)检测Toll样受体(TLR)信号通路、转化生长因子β激活激酶1(TAK1)信号通路和磷脂酰肌醇3-激酶-蛋白激酶B(PI3K/AKT)信号通路。结果:BAP31缺失降低了CLP诱导的小鼠死亡率、组织学损伤(间质水肿较轻)以及中性粒细胞和巨噬细胞的浸润。免疫组织化学和免疫荧光显示,BAP31敲低在体内和体外均显著降低ICAM1和VCAM1的表达。共培养显示,在BAP31敲低的细胞中,LPS诱导的中性粒细胞或巨噬细胞与内皮细胞的黏附显著减弱。此外,内皮细胞中BAP31敲低降低了脓毒症期间巨噬细胞表面CD80和CD86的表达以及白细胞介素1β(IL-1β)和肿瘤坏死因子α(TNF-α)的水平。机制上,LPS诱导TLR4、MyD88和TRAF6的激活,以及TAK1、PI3K、AKT、IκBα和IKKα/β的磷酸化,导致内皮细胞中核因子κB(NF-κB)p65的激活。然而,BAP31敲低显著逆转了相关蛋白的表达。结论:BAP31上调内皮细胞中ICAM1和VCAM1的表达,导致脓毒症相关的器官损伤。这可能涉及TLR信号通路、TAK1通路和PI3K-AKT信号通路的激活。

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
BAP31在脓毒症中介导内皮细胞与免疫细胞黏附的作用及其分子机制是什么?
核心机制
BAP31通过激活TLR4/MyD88/TRAF6信号,进而激活TAK1和PI3K-AKT通路,促进NF-κB p65磷酸化和核转位,上调ICAM1和VCAM1表达,增强内皮细胞与中性粒细胞/巨噬细胞的黏附,加重器官损伤。
主要证据
在CLP小鼠和LPS处理的HUVEC中,BAP31敲低显著降低ICAM1和VCAM1表达、减少免疫细胞黏附、减轻组织损伤并改善生存率;Western blot显示相关信号通路蛋白磷酸化水平下降。
研究意义
BAP31可能成为调控脓毒症中内皮细胞与免疫细胞黏附的新靶点,为脓毒症治疗提供潜在干预方向。

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

动物模型建立与BAP31敲低验证

构建脓毒症动物模型并验证内皮细胞特异性BAP31敲低是否成功。

使用6-8周龄C57BL/6J雄性小鼠,通过CLP建立脓毒症模型,对照组行假手术;利用Cre/LoxP系统在内皮细胞中敲低BAP31,并通过Western blot和PCR验证。

2

细胞模型建立与BAP31敲低

建立LPS刺激的内皮细胞脓毒症模型,并验证体外BAP31敲低效率。

使用HUVEC,以1 μg/mL LPS刺激,PBS作为对照;通过慢病毒转染shBAP31或shNC敲低BAP31,并用qRT-PCR和Western blot验证。

3

评估BAP31对小鼠生存和器官损伤的影响

检测BAP31敲低对脓毒症小鼠生存率和多器官损伤的影响。

记录各组小鼠14天生存曲线;HE染色评估脑、肺、心、肝、肾的组织损伤;检测血清TnT、TnI、AST、ALT、CR、BUN水平。

4

体内外验证内皮细胞与免疫细胞黏附

检测BAP31对内皮细胞与中性粒细胞/巨噬细胞黏附能力的影响。

将荧光标记的中性粒细胞、Raw264.7或THP-1与内皮细胞(小鼠原代EC或HUVEC)共培养,通过荧光显微镜观察并半定量分析黏附细胞数。

5

检测ICAM1和VCAM1表达

验证BAP31是否调节内皮细胞中ICAM1和VCAM1的表达。

通过免疫荧光和免疫组织化学检测HUVEC和血管组织中ICAM1和VCAM1的表达。

6

评估巨噬细胞极化表型

探索BAP31敲低对内皮细胞与巨噬细胞相互作用后巨噬细胞极化的影响。

通过流式细胞术检测巨噬细胞表面标记物CD80、CD86、CD163、CD206;ELISA检测上清中IL-1β、TNF-α、IL-10、TGF-β。

7

信号通路机制研究

阐明BAP31调控ICAM1和VCAM1表达的下游信号通路。

通过Western blot检测TLR4、MyD88、TRAF6、TAK1、PI3K、AKT、IKKα/β、IκBα、p65及其磷酸化水平。

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
内皮细胞培养基ProcellCM-0122
Ham's F-12K培养基----
肝素----
内皮细胞生长补充物----
胎牛血清----
青霉素/链霉素----
中性粒细胞ProcellCP-M150
Raw264.7细胞ProcellCL-0190
THP-1细胞ProcellCL-0233
佛波醇12-肉豆蔻酸酯13-乙酸酯----
中性粒细胞分离试剂盒SolarbioP9402
脂多糖----
磷酸盐缓冲液----
ICAM1 ELISA试剂盒Abcamab174445
ICAM1 ELISA试剂盒Abcamab100688
VCAM1 ELISA试剂盒Abcamab174445
VCAM1 ELISA试剂盒Abcamab100750
肌钙蛋白T ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-M1801c
肌钙蛋白I ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-M1203c
天冬氨酸转氨酶ELISA试剂盒Abcamab263882
丙氨酸转氨酶ELISA试剂盒Abcamab282882
肌酐ELISA试剂盒BiocompareaMBS3805641
血尿素氮ELISA试剂盒BiocompareMBS2611085
白细胞介素-1β ELISA试剂盒BeyotimePI301
白细胞介素-1β ELISA试剂盒BeyotimePI305
肿瘤坏死因子-α ELISA试剂盒BeyotimePT512
肿瘤坏死因子-α ELISA试剂盒BeyotimePT518
白细胞介素-10 ELISA试剂盒BeyotimePI528
白细胞介素-10 ELISA试剂盒BeyotimePI522
转化生长因子-β ELISA试剂盒BeyotimePT878
转化生长因子-β ELISA试剂盒BeyotimePT880
TRIzol试剂Invitrogen15,596,026
通用反转录PCR试剂盒SolarbioRP1100
SYBR Green PCR预混液SolarbioSR1110
蛋白提取试剂盒BeyotimeP0028
BCA蛋白测定试剂盒BeyotimeP0010
PVDF膜BeyotimeFFP28
ECL Western blot化学发光试剂BeyotimeP0018S
BAP31抗体Cell Signaling Technology4043S
ICAM1抗体Abcamab171123
VCAM1抗体Abcamab134047
p65抗体Cell Signaling Technology8242
磷酸化p65抗体Cell Signaling Technology3033
TAK1抗体Cell Signaling Technology5206
磷酸化TAK1抗体Cell Signaling Technology9339
IKKα抗体Cell Signaling Technology61,294
IKKβ抗体Cell Signaling Technology8943
磷酸化IKKα/β抗体Cell Signaling Technology2078
IκBα抗体Cell Signaling Technology4812
磷酸化IκBα抗体Cell Signaling Technology2859
AKT抗体Cell Signaling Technology9272
磷酸化AKT抗体Cell Signaling Technology4060
PI3K抗体Cell Signaling Technology4249
磷酸化PI3K抗体Cell Signaling Technology4228
磷酸化PI3K抗体Cell Signaling Technology13,857
TLR4抗体Cell Signaling Technology14,358
TLR4抗体Cell Signaling Technology38,519
MyD88抗体Cell Signaling Technology4283
TRAF6抗体Cell Signaling Technology67,591
Histone H3抗体Cell Signaling Technology4499
β-actin抗体Cell Signaling Technology93,473
CD31抗体Abcamab7388
F4/80抗体Abcamab6640
CD80抗体Abcamab225674
CD80抗体Abcamab222702
CD86抗体Abcamab239075
CD86抗体Abcamab242142
CD163抗体Abcamab182422
CD206抗体Invitrogen12–2069-42

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、CLP手术细节、术后观察时间点、BAP31敲低基因型
阅读提示:Methods: Animals; Figure 1A
细胞培养与处理
HUVEC来源、培养条件(ECM成分)、LPS浓度和处理时间、PMA浓度和处理时间、BAP31敲低方法(shRNA序列和转染时间)
阅读提示:Methods: Cell Culture, Cell Transfection; Figure 2C
共培养实验
细胞类型、共培养比例、时间、荧光标记方法、观察和定量方法
阅读提示:Methods: Cell Co-Culture; Figure 2B and 2D
分子检测
一抗和二抗的稀释比例、孵育时间和温度、蛋白上样量、qRT-PCR引物序列和扩增条件
阅读提示:Methods: Western Blot Analysis, Quantitative Real Time PCR; Supplementary Table S2
信号通路分析
检测的蛋白及其磷酸化位点、细胞处理条件(LPS浓度和时间)、蛋白提取方法(总蛋白和核蛋白)
阅读提示:Methods: Western Blot Analysis; Figure 5