体外研究:HIF-1α依赖性糖酵解增强低氧条件下的NETosis

In vitro study: HIF-1α-dependent glycolysis enhances NETosis in hypoxic conditions.

作者信息Yi Ye, Yanjun Wang, Qiying Xu, Juanli Liu, Ziqi Yang, Tana Wuren, Ri-Li Ge
PMID40356921
发布时间2025-04-28
DOI10.3389/fimmu.2025.1583587

实验完整度

包含原代中性粒细胞和dHL-60细胞两种模型,通过Western blot、流式、免疫荧光和ELISA验证,并采用LW6和Bay-876进行功能抑制实验。

主要模型

人外周血中性粒细胞 DMSO诱导的dHL-60细胞

重点核对

低氧条件:1% O2,5% CO2,94% N2,处理4小时 HIF-1α抑制剂LW6浓度:10 μM 糖酵解抑制剂Bay-876浓度:10 μM PMA阳性对照浓度:100 nM

摘要

背景:缺氧在调节免疫应答中起关键作用,尤其是在中性粒细胞中,后者是先天免疫系统的重要组成部分。缺氧诱导因子(HIF)-1α是缺氧适应中的关键转录因子,调节细胞代谢和炎症反应。然而,HIF-1α依赖性糖酵解对低氧条件下中性粒细胞胞外诱捕网(称为NETosis)形成的影响仍不清楚。方法:我们采用两种成熟的中性粒细胞模型,即从人全血中分离的中性粒细胞和DMSO诱导的dHL-60细胞,探讨HIF-1α在低氧条件下调节糖酵解及其对NETosis的影响。我们利用蛋白质印迹法、免疫荧光染色、ELISA和流式细胞术评估低氧条件下关键糖酵解酶和NETosis标志物的表达。此外,研究了用LW6抑制HIF-1α和用Bay-876阻断糖酵解途径的效果。结果:HIF-1α依赖性糖酵解通过上调关键糖酵解酶,显著增强低氧条件下的NETosis。用LW6药理学抑制HIF-1α和用Bay-876阻断糖酵解显著减少了NETosis,强调了代谢重编程在低氧期间中性粒细胞功能中的关键作用。结论:本研究为低氧应激下代谢重编程与NETosis之间的相互作用提供了新的见解。我们确定HIF-1α依赖性糖酵解是NETs形成的关键驱动因素,增进了我们对低氧相关炎症性疾病机制的理解。这些发现还表明,靶向代谢途径可能为调节低氧相关疾病中的免疫应答提供潜在的治疗策略。

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
低氧条件下HIF-1α依赖性糖酵解是否影响中性粒细胞NETosis的形成?
核心机制
低氧通过稳定HIF-1α,上调糖酵解酶(GLUT1、HK2、PFK1、GAPDH、ENO1、PKM2、LDHA)的表达,增强糖酵解,进而促进NETosis;乳酸可能通过激活PADI4促进组蛋白瓜氨酸化,但文献未直接证明。
主要证据
在dHL-60细胞中,低氧诱导HIF-1α和citH3表达增加,Western blot和流式细胞术显示NETosis增加;LW6抑制HIF-1α或Bay-876抑制糖酵解均显著降低citH3、PADI4和NE水平,并减少NETs形成。
研究意义
揭示HIF-1α依赖性糖酵解是NETosis的关键驱动因素,为低氧相关炎症性疾病提供潜在治疗策略。

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

中性粒细胞分离与鉴定

获取高纯度人外周血中性粒细胞用于低氧实验。

从健康供体外周血分离中性粒细胞,并通过流式细胞术鉴定CD15表达和活力。

2

HL-60细胞分化为中性粒细胞样细胞

建立可长期实验的中性粒细胞模型。

用1.3% DMSO诱导HL-60细胞6天,通过Giemsa染色和CD11b表达验证分化。

3

低氧诱导NETosis

验证低氧是否促进NETosis。

将中性粒细胞或dHL-60细胞暴露于低氧或常氧4小时,用SYTOX Green和DAPI染色观察NETs。

4

时间依赖性实验

评估低氧暴露时间对NETosis的影响。

dHL-60细胞在低氧下处理0-4小时,检测HIF-1α和citH3表达。

5

抑制HIF-1α

验证HIF-1α在低氧诱导NETosis中的作用。

用LW6预处理dHL-60细胞,然后在低氧下培养4小时,检测NETosis标志物。

6

抑制糖酵解

验证糖酵解在低氧诱导NETosis中的作用。

用Bay-876处理dHL-60细胞,在低氧下培养4小时,检测糖酵解酶和NETosis标志物。

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
多形核细胞分离液Cosmo Bio USAAXS-1114683
RPMI 1640培养基Gibco11835030
IMDM培养基PricellaCM-0110
佛波醇12-肉豆蔻酸酯13-乙酸酯Sigma-AldrichP1585
LW6MedChemExpressHY-13671
Bay-876MedChemExpressHY-100017
多聚-L-赖氨酸Shanghai jing An biological technology co., LTDJ24001
24孔板Wuxi NEST Biotechnology Co., Ltd702011
SYTOX Green核酸染料Thermo Fisher ScientificS7020
含DAPI的抗淬灭封片液Solarbio Life ScienceC0065
Zombie Aqua固定活力试剂盒BioLegend423101
FITC标记抗人CD11b抗体BioLegend982614
APC标记抗人CD15抗体BioLegend301904
抗组蛋白H3(瓜氨酸R2+R8+R17)抗体Abcamab5103
Alexa Fluor700标记二抗Thermo ScientificA-21038
FITC标记抗髓过氧化物酶抗体Abcamab11729
APC标记抗人CD11b抗体BioLegend301310
人中性粒细胞弹性蛋白酶/弹性蛋白酶-2 ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-H1946
RIPA裂解液Solarbio Life ScienceR0010
PVDF膜Millipore--
HIF-1α兔单克隆抗体CSTD2U3T
组蛋白H3单克隆抗体Proteintech68345-1-Ig
抗葡萄糖转运蛋白GLUT1抗体Abcamab115730
抗己糖激酶II抗体Abcamab209847
抗PFKFB3抗体Abcamab181861
GAPDH单克隆抗体Proteintech60004-1-Ig
ENO1多克隆抗体Proteintech11204-1-AP
抗PKM抗体Abcamab150377
抗乳酸脱氢酶抗体Abcamab52488
β-肌动蛋白兔多克隆抗体Proteintech20536-1-AP
SuperKine超敏ECL底物AbbkineBMU102-CN/BMU103-CN
低氧工作站HariolabDefendor HW 2000
BD FACSAria III流式细胞仪BD Biosciences--
尼康DS-U3显微镜系统Nikon--

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
中性粒细胞分离
健康供体数量(n=6),血液收集后处理时间(2-4小时),梯度离心条件(500×g, 30分钟)
阅读提示:Materials and Methods 2.1
HL-60细胞分化
DMSO浓度(1.3%),分化时间(6天),培养密度(3×10^5至5×10^5 cells/mL)
阅读提示:Materials and Methods 2.3
低氧处理
低氧条件(1% O2, 5% CO2, 94% N2),处理时间(4小时),气体流速(20 L/min)
阅读提示:Materials and Methods 2.5
药物处理
LW6浓度(10 μM),Bay-876浓度(10 μM),预处理时间(30分钟)
阅读提示:Materials and Methods 2.5
NETosis检测
SYTOX Green浓度(10 nM),孵育时间(15分钟),PFA固定时间(至少20分钟),流式抗体浓度(1:100)
阅读提示:Materials and Methods 2.6, 2.7