HucMSC-Ex通过IL-33/ST2轴减轻小鼠DSS诱导的结肠炎,降低肥大细胞活化

HucMSC-Ex alleviates DSS-induced colitis in mice by decreasing mast cell activation via the IL-33/ST2 axis.

作者信息Zhiping Wei, Xiaohua Tang, Chengxue Yi, Dickson Kofi Wiredu Ocansey, Fei Mao, Zhenwei Mao
PMID39006299
发布时间2024-06-25
DOI10.62347/EXZE5413

实验完整度

包含临床样本检测、体外共培养模型、体内小鼠模型、分子表达检测及功能验证,多层级证据支撑。

主要模型

DSS诱导的结肠炎小鼠模型 Caco-2和LAD2共培养模型 IBD患者结肠组织

重点核对

DSS浓度3%诱导小鼠结肠炎 hucMSC-Ex给药剂量为总蛋白1 mg,尾静脉注射3次(第3、6、9天) 共培养模型中hucMSC-Ex浓度为400 μg/mL LAD2细胞数量为2×10^6 FD4通透性检测揭示肠道屏障功能

摘要

背景:炎症性肠病(IBD)是一种慢性炎症性疾病,其治疗面临挑战。人脐带间充质干细胞来源外泌体(hucMSC-Ex)在IBD炎症修复过程中的确切机制尚不清楚。肠道黏膜肥大细胞在肠道内聚集并对IBD发挥调节功能,因此成为解决这一肠道疾病的新靶点。方法:建立葡聚糖硫酸钠(DSS)诱导的结肠炎小鼠模型,并给予hucMSC-Ex以研究其对肠道肥大细胞调节的影响。同时建立人克隆结直肠腺癌细胞系(Caco-2)和人肥大细胞系(LAD2)的体外共培养模型,以进一步探索hucMSC-Ex的作用。结果:我们观察到IBD患者和小鼠肠道中肥大细胞聚集。在结肠炎小鼠中,肥大细胞相关类胰蛋白酶、白细胞介素-33(IL-33)和肿瘤发生抑制因子2受体(ST2或IL1RL1)表达上调,与肠道紧密连接蛋白相关的肠黏膜屏障功能减弱。hucMSC-Ex治疗显著减少了肥大细胞浸润和肠道损伤。在共培养模型中,大量肥大细胞与上皮屏障相互作用,触发IL-33/IL1RL1(ST2)通路激活,随后释放炎症因子和胰蛋白酶。这种破坏导致紧密连接蛋白表达异常,而补充hucMSC-Ex可缓解这种异常。结论:我们的结果表明,hucMSC-Ex可能通过IL-33/IL1RL1(ST2)轴减少肥大细胞介质的释放,从而减轻其对肠道屏障功能的有害影响。

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
hucMSC-Ex是否通过调节肥大细胞活化及IL-33/ST2轴来减轻DSS诱导的小鼠结肠炎并修复肠道屏障?
核心机制
hucMSC-Ex可能通过抑制IL-33/IL1RL1(ST2)通路,减少肥大细胞释放炎症介质和类胰蛋白酶,从而减轻其对肠道紧密连接蛋白的破坏,修复肠屏障。
主要证据
在DSS结肠炎小鼠中,hucMSC-Ex减少肥大细胞浸润、类胰蛋白酶释放、IL-33和ST2表达,恢复紧密连接蛋白水平;在体外共培养模型中,hucMSC-Ex降低LAD2细胞ST2、IL-33、IL-6和TPSAB1表达,并恢复Caco-2细胞紧密连接蛋白表达。
研究意义
该研究为hucMSC-Ex作为肥大细胞稳定剂在IBD预防和治疗中的临床应用提供了新的实验依据。

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

hucMSC-Ex的分离与鉴定

获取并验证hucMSC-Ex的纯度与特性

从人脐带组织分离培养hucMSCs,收集无外泌体FBS培养上清,通过超速离心提取外泌体,利用NTA、TEM和Western blot鉴定其形态、大小及标志物。

2

DSS诱导结肠炎小鼠模型建立及hucMSC-Ex干预

评估hucMSC-Ex对结肠炎小鼠的治疗效果

雄性BALB/C小鼠随机分为NC、DSS和hucMSC-Ex组,DSS组和hucMSC-Ex组自由饮用3% DSS溶液诱导结肠炎,hucMSC-Ex组通过尾静脉注射hucMSC-Ex,观察体重、DAI评分、结肠长度、组织病理及炎症因子表达。

3

肥大细胞浸润评估

验证结肠炎中肥大细胞聚集及hucMSC-Ex的影响

通过免疫荧光检测CD117和FcεRIα、IHC检测TPSAB1、甲苯胺蓝染色、qPCR检测MCP-6,评估肥大细胞浸润和活化。

4

肠道屏障功能检测

评估hucMSC-Ex对结肠炎小鼠肠道通透性的修复作用

使用FITC-Dextran (FD4)检测肠道通透性,通过qPCR、Western blot和免疫荧光检测紧密连接蛋白(Occludin、Claudin-1、ZO-1)表达。

5

体外共培养模型验证机制

在细胞水平验证hucMSC-Ex对肥大细胞活化和屏障功能的影响

建立Caco-2和LAD2共培养体系,加入hucMSC-Ex,检测LAD2中ST2、IL-33、IL-6、TPSAB1表达,以及Caco-2中紧密连接蛋白表达。

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
青霉素-链霉素-两性霉素BSolarbioP7630
α-MEM培养基HycloneSH30265.01
胎牛血清Excell BioFSP500
0.22 μm滤器MilliporeSLGP033R
100 kDa超滤管MilliporeUFC9100
纳米颗粒跟踪分析仪ZetaView--
透射电子显微镜Hitachi--
抗CD9抗体Affinity Biosciences LTD.AF5139
抗CD81抗体Santa Cruz Biotechnologysc-18877
抗Calnexin抗体Affinity Biosciences LTD.AF5362
Caco-2专用培养基ProcellCM-0050
DMEM培养基HycloneSH30022.01
葡聚糖硫酸钠MP Biomedicals0216011080
异硫氰酸荧光素-葡聚糖Sigma-Aldrich60842-46-8
RIPA裂解液SolarbioR0010
BCA蛋白浓度测定试剂盒VazymeE112-01
上样缓冲液InvitrogenB0007
PVDF膜MilliporeIPFL00010
TBST缓冲液SolarbioT1081
抗Occludin抗体Proteintech66378-1-Ig
抗ZO-1抗体Proteintech21773-1-AP
抗Claudin-1抗体Proteintech28674-1-AP
抗β-actin抗体Santa Cruz Biotechnologysc-47778
山羊抗兔IgGImmunowayRS0002
山羊抗小鼠IgGImmunowayRS0001
TRIzol 试剂Vazyme7E510A1
逆转录试剂盒VazymeR312-01/02
SYBR Green检测VazymeQ511-02
甲苯胺蓝染色液SolarbioG3670
抗TPSAB1抗体Proteintech13343-1-AP
5%牛血清白蛋白SolarbioSW3015
生物素标记二抗BOSTER Biological TechnologySA1020
PE标记抗小鼠CD117抗体BioLegend105826
FITC标记抗小鼠FcεRIα抗体BioLegend134305
含DAPI的抗淬灭封片剂Absinabs9235

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
DSS结肠炎模型建立
小鼠品系:BALB/C雄性,6-8周龄;DSS浓度:3%;hucMSC-Ex给药剂量:总蛋白1 mg,尾静脉注射,第3、6、9天
阅读提示:参见Materials and methods: Establishment of IBD mouse model
体外共培养模型
Caco-2和LAD2共培养条件;LAD2数量:2×10^6;hucMSC-Ex浓度:400 μg/mL;培养时间:24小时
阅读提示:参见Materials and methods: Cell culture and co-culture; Figure 5A
肠道通透性检测
FD4浓度:10 mg/mL(0.1 mg/g)灌胃;检测波长:激发490 nm,发射520 nm
阅读提示:参见Materials and methods: Determination of intestinal barrier function
分子表达检测
Western blot抗体稀释比例:Occludin 1:5000,ZO-1 1:1000,Claudin-1 1:1000,β-actin 1:1000;qRT-PCR引物序列见Table 1
阅读提示:参见Materials and methods: Western blot, QRT-PCR; Table 1