DNA双加氧酶TET2缺乏通过靶向ITGA10经PI3K/AKT信号通路加重脓毒症诱导的急性肺损伤。

DNA dioxygenase TET2 deficiency aggravates sepsis-induced acute lung injury by targeting ITGA10 via the PI3K/AKT signaling pathway.

作者信息Hongxue Fu, Bin Gao, Xin Zhou, Yingting Hao, Chang Liu, Ailin Lan, Jingyi Tang, Fachun Zhou
PMID40389853
发布时间2025-05-19
DOI10.1186/s11658-025-00739-1

实验完整度

高

包含体内CLP小鼠模型、体外LPS刺激HPMECs、功能验证(增殖、迁移、凋亡、炎症)及机制验证(RNA-seq、KEGG、MSP、5-hmC qPCR、荧光素酶报告基因、拯救实验)等多层级证据。

主要模型

CLP诱导的脓毒症ALI小鼠模型(C57BL/6J) LPS刺激的人肺微血管内皮细胞(HPMECs) LPS刺激的人脐静脉内皮细胞(HUVECs) HEK293T细胞

重点核对

LPS刺激HPMECs浓度10 µg/mL,时间12h TET2 siRNA(150 pmol)转染,腺病毒过表达MOI 50 AAV6-shTet2尾静脉注射(2.5×10^12 V.G/只),4周后CLP CLP术后24h收集样本 RNA-seq差异基因筛选标准log2FC>1且调整p≤0.05

摘要

背景:脓毒症诱导的急性肺损伤(ALI)是一种具有高发病率和死亡率的临床疾病,内皮功能受损是其主要病理特征。作为DNA去甲基化酶的成员,ten-eleven translocation蛋白2(TET2)参与多种生物学过程。然而,TET2在脓毒症诱导的ALI内皮功能障碍中的作用仍不清楚。方法:我们使用盲肠结扎穿刺(CLP)建立脓毒症诱导的急性肺损伤小鼠模型,并从TET家族蛋白中筛选出Tet2。结果表明Tet2明显下降。我们使用脂多糖(LPS)刺激人肺微血管内皮细胞(HPMECs)作为体外模型,发现TET2的表达也降低。然后我们使用小干扰RNA和腺病毒敲低或过表达TET2,以研究TET2对HPMECs功能的影响。我们还分析了由腺相关病毒6(AAV6)生成的Tet2缺陷小鼠中脓毒症诱导的ALI症状的变化。接下来,使用RNA测序和KEGG分析来寻找LPS刺激下TET2调控的下游靶基因和信号通路。最后,进行了拯救实验,以分析TET2调控的靶基因和信号通路在LPS处理的HPMECs中的作用。结果:在脓毒症诱导的ALI的体内和体外模型中,TET2和5-hmC水平均显著降低。TET2敲低加剧了LPS诱导的HPMECs功能障碍和凋亡。相反,TET2过表达显著减轻了这些功能障碍并减少凋亡。同时,Tet2缺陷小鼠的肺损伤因炎症和凋亡增加而加重。RNA测序和后续实验表明,TET2过表达可通过降低ITGA10启动子的甲基化水平来增加整合素α10(ITGA10)的表达。这进而激活了PI3K-AKT信号通路。敲低ITGA10削弱了TET2过表达在LPS刺激的内皮细胞中的有益作用。结论:在我们的研究中,我们证明TET2缺乏通过靶向ITGA10经PI3K-AKT通路加重内皮细胞功能障碍并促进急性肺损伤。这些发现表明TET2可能是治疗脓毒症诱导的ALI的一个有前景的治疗靶点。

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
TET2在脓毒症诱导的急性肺损伤中对内皮细胞功能障碍的作用及其机制是什么?
核心机制
TET2通过降低ITGA10启动子甲基化水平、增加5-hmC丰度来上调ITGA10表达,进而激活PI3K-AKT信号通路,减轻内皮细胞功能障碍和凋亡。
主要证据
CLP小鼠模型和LPS刺激的HPMECs中TET2和5-hmC水平降低,且与凋亡负相关;TET2敲低加重HPMECs功能障碍和凋亡,过表达则缓解;体内Tet2缺陷加重肺损伤;RNA-seq和KEGG分析及后续实验证实ITGA10为TET2靶基因,通过PI3K-AKT通路发挥作用。
研究意义
作者提出TET2可能是治疗脓毒症诱导的ALI的有前景的治疗靶点,强调其在炎症反应期间调节内皮细胞功能中的作用。

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

建立脓毒症诱导ALI小鼠模型和体外细胞模型

模拟脓毒症诱导的急性肺损伤,评估TET2和5-hmC水平的变化。

对C57BL/6J小鼠进行CLP手术建立体内模型;用LPS(10 µg/mL)刺激HPMECs建立体外模型。

2

检测TET2和5-hmC水平及与凋亡相关性

验证TET2和5-hmC在ALI中的变化及其与凋亡的关系。

使用dot blot检测5-hmC水平,RT-qPCR和免疫印迹检测TET2表达,免疫荧光检测TET2定位,Spearman相关性分析5-hmC与凋亡的关系。

3

TET2功能丧失和获得实验

研究TET2对LPS诱导的HPMECs功能障碍(增殖、迁移、屏障功能、炎症、凋亡)的影响。

使用siRNA敲低TET2和腺病毒过表达TET2,然后进行CCK-8、EdU、划痕愈合、Transwell、VE-cadherin表达、RT-qPCR检测炎症因子、TUNEL和免疫印迹检测凋亡相关蛋白。

4

体内Tet2敲低实验

验证Tet2缺陷对脓毒症诱导ALI小鼠模型的影响。

通过AAV6-shTet2尾静脉注射敲低Tet2,4周后进行CLP手术,检测肺损伤指标(H&E、肺通透性、BALF、炎症因子、凋亡)。

5

机制探索:RNA-seq和KEGG分析

筛选TET2调控的下游靶基因和信号通路。

对TET2 siRNA和NC siRNA处理的HPMECs进行RNA-seq,KEGG富集分析,确定PI3K-AKT通路,筛选ITGA7、ITGA10、ITGA11等候选基因。

6

验证ITGA10为TET2靶基因

证实TET2直接调控ITGA10表达。

通过RT-qPCR和免疫印迹验证ITGA10表达与TET2正相关;荧光素酶报告基因检测启动子活性;MSP和位点特异性5-hmC qPCR检测启动子甲基化和5-hmC水平。

7

验证PI3K-AKT通路激活

证明TET2通过ITGA10激活PI3K-AKT信号通路。

在体内外模型中检测PI3K和AKT的磷酸化水平,并在TET2过表达细胞中敲低ITGA10,观察通路激活和细胞功能变化。

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
杜氏改良 Eagle 培养基Procell--
胎牛血清Gibco--
青霉素/链霉素Procell--
脂多糖SigmaAldrich--
小干扰RNAGenePharma--
GP转染试剂GenePharma--
腺病毒构建体(AD-Admax-h-TET2-3xflag-EGFP)----
Tet2 shRNA腺相关病毒6GenePharma--
TRIzol试剂VazymeR401-0
NanoDrop 2000分光光度计Thermo Fisher--
逆转录试剂盒ABclonalRK20433
SYBR Green快速qPCR预混液ABclonalRK21203
CFX96实时荧光定量PCR仪Applied Biosystems--
DNA提取试剂盒ForegeneDE-05011
Hybond-N+尼龙膜ServicebioG6014
Scientz03-II紫外交联仪----
RIPA裂解液BeyotimeP0013B
BCA蛋白定量试剂盒BeyotimeP0010S
ECL化学发光液Zenbio17047
CCK-8试剂盒BeyotimeC0037
EdU细胞增殖检测试剂盒(Alexa Fluor 488)BeyotimeC0071S
Triton X-100BeyotimeP0096
Hoechst33342染料BeyotimeC1027
Transwell小室(8 μm孔径)Corning--
IL-1β和IL-6 ELISA试剂盒ABclonal--
一步法TUNEL凋亡检测试剂盒BeyotimeC1088
Illumina Novaseq X Plus测序平台Illumina--
双荧光素酶报告基因检测系统PromegaE1910
EZ DNA甲基化试剂盒----
BisulPlus™位点5mC和5hmC检测PCR试剂盒EpiGentekP1067
显微镜Olympus--
DAPI染色液BeyotimeC1005
伊文思蓝染料ProteintechCM05086
GraphPad Prism软件--version

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
体外细胞模型
HPMECs细胞系来源(Sciencell, cat. no. 3000);LPS刺激浓度10 µg/mL,时间12h;细胞培养条件(10% FBS、89% DMEM、1% 青霉素/链霉素)。
阅读提示:材料与方法:细胞培养和转染;结果第2节
TET2敲低和过表达
siRNA浓度150 pmol;转染试剂GP-transfect-Mate;腺病毒过表达MOI 50;转染效率验证。
阅读提示:材料与方法:细胞培养和转染;补充图S1
体内动物模型
小鼠品系C57BL/6J(雄性,6-8周,18-22g);AAV6-shTet2尾静脉注射剂量2.5×10^12 V.G/只;CLP手术;术后24h收集样本。
阅读提示:材料与方法:小鼠模型体内研究;结果第4节
RNA-seq分析
HPMECs经TET2 siRNA或NC siRNA处理后LPS刺激24h;差异基因筛选标准log2FC>1且调整p≤0.05。
阅读提示:材料与方法:RNA-seq;结果第5节
ITGA10验证
荧光素酶报告基因实验(HEK293T细胞,MOI 80);MSP和5-hmC qPCR引物序列;TET2过表达后检测ITGA10启动子甲基化和5-hmC水平。
阅读提示:材料与方法:荧光素酶活性检测、甲基化特异性PCR、位点特异性5-hmC qPCR;结果第5节
PI3K-AKT通路检测
免疫印迹检测p-PI3K、p-AKT水平;体内外样本;TET2敲低或过表达后检测磷酸化水平变化。
阅读提示:材料与方法:免疫印迹;结果第5节