在阴茎硬结症模型中,负载Smad7的微囊泡在抑制成纤维细胞分化方面优于微囊泡

Microvesicles-delivering Smad7 have advantages over microvesicles in suppressing fibroblast differentiation in a model of Peyronie's disease.

作者信息Wenting Wang, Fengchun Wan, Tianxi Yu, Shuang Wu, Xin Cui, Chongjun Xiang, Monong Li, Qingzuo Liu, Chunhua Lin
PMID38849776
发布时间2024-06-07
DOI10.1186/s12896-024-00866-1

实验完整度

包含体外细胞实验(LPS诱导RAW264.7、TGF-β1诱导成纤维细胞)和体内大鼠模型验证,并进行了功能验证(M1极化、成纤维分化)及机制验证(Smad通路)。

主要模型

LPS诱导的RAW264.7巨噬细胞 TGF-β1诱导的大鼠阴茎白膜成纤维细胞 TGF-β1诱导的大鼠阴茎硬结症模型

重点核对

MVs或Smad7-MVs的浓度:100 μg/mL(体外)和50 μg/只(体内) LPS浓度:100 ng/mL处理RAW264.7细胞24小时 TGF-β1浓度:10 ng/mL处理成纤维细胞24小时;体内注射0.5 μg 处理时间:体外共培养24小时;体内注射MVs在TGF-β1后一天,4周后取材

摘要

背景:本研究比较了微囊泡(MVs)和负载Smad7的微囊泡(Smad7-MVs)在阴茎硬结症(PD)模型中对巨噬细胞M1极化和成纤维细胞分化的差异。方法:通过pCMV5-Smad7转染获得大鼠骨髓间充质干细胞(BMSCs)中Smad7的过表达。使用超速离心法从大鼠BMSCs中收集MVs。在细胞实验中,使用100 μg/mL的MVs或Smad7-MVs处理100 ng/mL脂多糖(LPS)诱导的RAW264.7细胞或10 ng/mL重组转化生长因子-β1(TGF-β1)诱导的成纤维细胞。在RAW264.7细胞中检测了促炎细胞因子和M1巨噬细胞标志物,在成纤维细胞中检测了迁移和成纤维细胞分化标志物。在大鼠实验中,使用50 μg的MVs或Smad7-MVs处理TGF-β1诱导的动物。检测了白膜(TA)的病理变化、TA中M1巨噬细胞标志物和成纤维细胞分化标志物。结果:MVs或Smad7-MVs处理抑制了LPS诱导的巨噬细胞M1极化和TGF-β1诱导的成纤维细胞分化。此外,与MVs处理相比,Smad7-MVs处理减少了成纤维细胞分化。在TGF-β1诱导的大鼠TA中,MVs或Smad7-MVs处理通过抑制巨噬细胞M1极化和成纤维细胞分化改善了TA纤维化。MVs处理与Smad7-MVs处理在M1极化巨噬细胞方面无显著差异。同时,在TGF-β1诱导的PD模型中,Smad7-MVs处理在抑制成纤维细胞分化方面比MVs处理具有优势。结论:本研究表明,在PD模型中,Smad7-MVs处理在抑制成纤维细胞分化方面优于MVs处理。

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
负载Smad7的微囊泡是否比普通微囊泡在抑制阴茎硬结症模型中巨噬细胞M1极化和成纤维细胞分化方面更具优势?
核心机制
Smad7-MVs通过上调Smad7、下调p-Smad3,调节TGF-β介导的Smad信号通路,从而抑制成纤维细胞分化。
主要证据
在体外TGF-β1诱导的成纤维细胞中,Smad7-MVs较MVs更显著降低α-SMA和胶原III的表达;在体内PD大鼠模型中,Smad7-MVs较MVs更显著降低TA中α-SMA和胶原III的表达。
研究意义
该研究表明Smad7-MVs在抑制成纤维细胞分化方面优于MVs,为PD的治疗提供了潜在的改进策略。

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

构建Smad7过表达及MVs制备

获得负载Smad7的微囊泡(Smad7-MVs),并验证其特性。

通过pCMV5-Smad7转染大鼠BMSCs,超速离心法收集MVs;通过透射电镜、粒径分析、Western blot验证MVs特征和Smad7蛋白水平;通过荧光标记评估细胞摄取。

2

体外巨噬细胞M1极化实验

评估MVs和Smad7-MVs对LPS诱导的RAW264.7细胞M1极化的影响。

RAW264.7细胞用LPS刺激,并用MVs或Smad7-MVs处理,通过ELISA检测IL-6、IL-1β、TNF-α,通过流式细胞术和免疫荧光检测CD86和iNOS表达。

3

体外成纤维细胞分化实验

评估MVs和Smad7-MVs对TGF-β1诱导的成纤维细胞分化的影响。

成纤维细胞用TGF-β1刺激,并用MVs或Smad7-MVs处理,通过Transwell检测迁移,通过Western blot和免疫荧光检测α-SMA和胶原III表达。

4

体内大鼠PD模型建立和治疗

评估MVs和Smad7-MVs在体内对PD模型TA纤维化的影响。

大鼠TA注射TGF-β1诱导PD模型,次日注射MVs或Smad7-MVs,4周后取材,通过H&E、Masson染色观察病理,免疫组化检测Smad7、p-Smad3、iNOS、IL-1β、α-SMA和胶原III。

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
大鼠骨髓间充质干细胞CyagenRASMX-01001
BMSC完全培养基CyagenRASMX90011
RAW264.7细胞ProcellCL-0190
DMEM培养基----
大鼠阴茎白膜来源的成纤维细胞ProcellCP-R316
成纤维细胞完全培养基ProcellCM-R316
PEI25k/pCMV5-Smad7载体Addgene--
空PEI25k/pCMV5载体Addgene--
透射电子显微镜FEI Tecnai SpiritTEM T12
qNano粒子分析仪MalvernZEN3690
Alexa Fluor 647荧光染料BeyotimeP0180
PKH67荧光染料SigmaMini67
DAPI染色液----
共聚焦显微镜ZeissLSM800
脂多糖MedChemExpressHY-D1056
重组TGF-β1MedChemExpressHY-P7118
Smad7抗体Affinity BiosciencesAF5147
α-SMA抗体Affinity BiosciencesAF1032
胶原III抗体Affinity BiosciencesAF5457
β-actin抗体Affinity BiosciencesAF7018
抗兔IgG(H+L)二抗BosterBM3894
IL-6 ELISA试剂盒BeyotimePI326
IL-1β ELISA试剂盒BeyotimePI301
TNF-α ELISA试剂盒BeyotimePT512
FITC抗大鼠CD86抗体BioLegend200305
APC抗iNOS抗体BioLegend696807
流式细胞仪BeckmanCytoFlex
iNOS抗体BioLegend696807
CD86抗体BioLegend200305
FITC标记二抗Abcamab6717
Cy3标记二抗Abcamab6939
Masson染色试剂盒SolarbioG1340
Smad7抗体Affinity BiosciencesAF5147
p-Smad3抗体Affinity BiosciencesAF8315
iNOS抗体Affinity BiosciencesAF0199
IL-1β抗体Affinity BiosciencesAF5103
二抗--S0001

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
细胞培养
细胞系及培养条件:大鼠BMSCs、RAW264.7细胞、大鼠阴茎白膜成纤维细胞;培养条件37℃,5% CO2;细胞融合度约80%(2×10^4每孔)
阅读提示:Materials and methods: Cell culture
微囊泡制备
超速离心步骤:2,500×g 5分钟,10,000×g 30分钟,100,000×g 120分钟两次;PBS重悬;存储于-20℃
阅读提示:Materials and methods: Isolation of BMSCs-derived MVs by ultracentrifugation
体外巨噬细胞处理
LPS浓度100 ng/mL处理24小时;MVs或Smad7-MVs浓度100 μg/mL共培养24小时
阅读提示:Materials and methods: Cell model and treatments
体外成纤维细胞处理
TGF-β1浓度10 ng/mL处理24小时;MVs或Smad7-MVs浓度100 μg/mL共培养24小时
阅读提示:Materials and methods: Cell model and treatments
动物模型构建和处理
大鼠品系:雄性Sprague-Dawley大鼠(11-12周龄,300-350g);TGF-β1注射量:50 μL(0.5 μg)注入右侧中段背内侧TA;次日注射MVs或Smad7-MVs 50 μL(50 μg);4周后取材
阅读提示:Materials and methods: Animal model and treatments