DPSCs通过PINK1/Parkin依赖性线粒体自噬调节滑膜巨噬细胞极化和胞葬作用

DPSCs modulate synovial macrophage polarization and efferocytosis via PINK1/Parkin-dependent mitophagy.

作者信息Jinjin Ma, Xinyu Wang, Dalei Sun, Jiali Chen, Linyi Zhou, Kaiao Zou, Xinxin Ni, Hongting Jin, Jun Lin
PMID40629418
发布时间2025-07-09
DOI10.1186/s13287-025-04468-2

实验完整度

包含体内大鼠模型(组织学、免疫荧光)、体外细胞共培养、功能验证(胞葬实验)、机制验证(Western blot、TEM、自噬流检测、线粒体自噬抑制)等多层级证据。

主要模型

SD大鼠TMJOA模型 RAW264.7巨噬细胞 DPSCs

重点核对

TMJOA诱导:关节内注射50 μL含0.5 mg MIA、25 μL NS和25 μL CFA的混合物,诱导2周 DPSCs治疗:模型建立后,每周关节内注射50 μL DPSCs悬液,持续4周 体外共培养:DPSCs(2×10⁶/孔)与RAW264.7细胞(2×10⁵/孔)共培养24小时 线粒体自噬抑制:RAW264.7细胞用Mdivi-1(25 μmol/L)预处理3小时 胞葬实验:凋亡中性粒细胞与巨噬细胞以10:1比例共培养48小时

摘要

背景:滑膜炎是颞下颌关节骨关节炎(TMJOA)的关键因素,可能是该疾病的早期体征。值得注意的是,滑膜炎及其巨噬细胞成分是开发治疗干预的靶点。牙髓干细胞(DPSCs)来源于神经嵴,与颌面组织同源,因此在原位颌面再生医学中引起了极大的兴趣。然而,关于DPSCs在颞下颌关节(TMJ)滑膜巨噬细胞中作用的研究相对较少。目的:本研究旨在评估DPSCs对TMJOA大鼠模型滑膜炎的调节和修复能力,并阐明其对滑膜巨噬细胞的具体作用机制。方法:在体内,设立三组:对照组(无诱导且无治疗)、OA组(OA大鼠但未治疗)和DPSCs治疗组(OA大鼠接受DPSCs治疗)。通过关节内注射完全弗氏佐剂和碘乙酸钠诱导大鼠进行性TMJOA。2周后,将DPSCs注射入关节腔作为治疗干预。同时,向对照组和OA组大鼠关节内注射生理盐水。治疗4周后,进行组织学分析以评估滑膜炎的修复情况。此外,建立了由巨噬细胞和DPSCs组成的体外共培养体系。采用mRFP-GFP-LC3慢病毒转染、Mito-Tracker Red和Lyso-Tracker Green染色、透射电子显微镜和Western blot分析等技术对各组进行评估。此外,将凋亡的原代中性粒细胞与极化巨噬细胞共培养,以观察巨噬细胞在不同处理条件下对凋亡原代中性粒细胞的吞噬能力。结果:在大鼠模型中,与OA组相比,DPSCs组细胞浸润和胶原沉积减少,抗炎CD206水平升高,炎症性CD86水平降低,并在体内和体外增强巨噬细胞吞噬凋亡细胞的能力。值得注意的是,DPSCs在上调自噬体表达、促进与线粒体和溶酶体的共定位以及调节线粒体自噬蛋白表达方面表现出增强的功效。此外,抑制M1巨噬细胞中的线粒体自噬部分减弱了DPSCs诱导的M2极化效应和吞噬作用。结论:DPSCs通过增强巨噬细胞的M2极化和胞葬功能显著缓解TMJOA大鼠的滑膜炎。本研究强调了DPSCs通过调节线粒体自噬调节滑膜巨噬细胞功能,作为TMJOA治疗策略的潜力。

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
DPSCs是否通过调节滑膜巨噬细胞的极化和胞葬作用来缓解TMJOA中的滑膜炎,以及其具体机制是否涉及线粒体自噬。
核心机制
DPSCs通过增强PINK1/Parkin依赖性线粒体自噬,促进巨噬细胞从M1向M2极化,并增强其胞葬功能,从而减轻滑膜炎症。
主要证据
体内大鼠模型显示DPSCs减少炎性细胞浸润和胶原沉积,增加CD206并减少CD86;体外共培养显示DPSCs增强自噬流、线粒体-溶酶体共定位及PINK1/Parkin表达,并增强巨噬细胞对凋亡中性粒细胞的吞噬;Mdivi-1抑制线粒体自噬后,部分逆转了DPSCs的M2极化和吞噬增强效应。
研究意义
该研究表明DPSCs通过调节滑膜巨噬细胞功能,有望成为TMJOA的一种治疗策略,为临床转化提供了基础。

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TMJOA大鼠模型并评估DPSCs对滑膜炎的组织学修复

验证DPSCs是否在体内减轻滑膜炎症和纤维化。

通过关节内注射MIA和CFA诱导TMJOA,2周后关节腔注射DPSCs悬液或生理盐水,4周后取关节组织进行HE和Masson染色,评估滑膜厚度、细胞浸润和胶原沉积,并进行滑膜炎评分。

2

分析滑膜巨噬细胞极化和胞葬作用的变化

确定DPSCs是否影响滑膜巨噬细胞的M1/M2极化和吞噬凋亡细胞的能力。

通过免疫荧光染色检测CD86和CD206表达,并用TUNEL染色检测凋亡细胞,分析CD206+巨噬细胞与TUNEL+细胞的共定位。

3

体外共培养验证DPSCs对巨噬细胞极化和胞葬作用的影响

在体外模拟炎症环境,验证DPSCs对巨噬细胞极化和吞噬功能的直接调节作用。

LPS/IFN-γ刺激RAW264.7细胞成为M1型,与DPSCs共培养,检测CD86/CD206表达和吞噬PKH67标记的凋亡中性粒细胞的能力。

4

生物信息学分析提示自噬相关通路

寻找与滑膜炎巨噬细胞相关的关键信号通路。

从GEO下载GSE49604数据集,使用GEO2R分析差异表达基因,并通过GO和KEGG富集分析。

5

评估线粒体自噬在DPSCs调节巨噬细胞极化中的作用

验证DPSCs是否通过增强线粒体自噬来促进M2极化和胞葬功能。

通过Western blot检测自噬相关蛋白(P62、Beclin1、LC3B)和PINK1/Parkin表达,使用mRFP-GFP-LC3转染和MitoTracker/LysoTracker染色检测自噬流和线粒体-溶酶体共定位,并使用Mdivi-1抑制线粒体自噬观察效应。

6

体内验证线粒体自噬相关蛋白表达

确认在体内模型中DPSCs对滑膜自噬相关蛋白表达的影响。

通过免疫组化染色检测滑膜组织中P62、Beclin1和LC3的表达。

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
完全弗氏佐剂Sigma-Aldrich--
30G胰岛素针Becton, Dickinson and Company--
P62抗体HUABioR1309-8
Beclin1抗体ABcloneA7353
LC3B抗体NovusbioNB100-2220
CD206抗体Proteintech18704-1-AP
CD86抗体Proteintech13395-1-AP
Col2抗体Abcamab39012
MMP13抗体Abcamab39012
TUNEL BrightGreen凋亡检测试剂盒Vazyme Biotech--
Olympus BX43荧光显微镜Olympus--
DMEM培养基----
胎牛血清----
青霉素----
链霉素----
脂多糖Sigma-Aldrich--
干扰素-γPeproTech--
α-MEM培养基----
Mdivi-1Abcam--
RIPA裂解液Beyotime--
Beclin1抗体Proteintech11306-1-AP
P62抗体Abcamab211324
LC3B抗体NovusbioNB100-2220
Parkin抗体Proteintech14060-1-AP
PINK1抗体Proteintech23274-1-AP
Arginase-1抗体Proteintech16001-1-AP
GAPDH抗体Abcamab181602
增强化学发光系统ASPENAS1059
锇酸Sinopharm--
乙醇Sinopharm--
Epon 812树脂Sinopharm--
超薄切片机Leica--
透射电子显微镜Thermo Fisher Scientific--
Ad-mRFP-GFP-LC3腺病毒载体Hanbio Biotechnology--
共聚焦激光扫描显微镜Zeiss--
Mito-Tracker Red(线粒体红色荧光探针)Beyotime--
Lyso-Tracker Green(溶酶体绿色荧光探针)Beyotime--
PKH67染料Sigma-Aldrich--
RPMI-1640培养基Hyclone--
Dil染料Beyotime--
GraphPad Prism 8.0GraphPad Software--

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
动物模型建立
诱导剂配方:50 μL MIA (0.5 mg) + 25 μL NS + 25 μL CFA;注射方式;诱导周期2周;大鼠品系(SD)、周龄、性别
阅读提示:Methods-Animal model
DPSCs治疗
DPSCs来源、细胞代数、注射细胞数、注射体积(50 μL)、注射频率(每周一次,持续4周)
阅读提示:Methods-Animal model
体内组织学分析
组织固定时间(4% PFA 3天)、脱钙时间(14% EDTA 90天)、切片厚度(3 μm)、染色类型(HE、Masson)、滑膜炎评分标准
阅读提示:Methods-Histology and immunohistochemical/immunofluorescence staining
体外细胞培养和共培养
RAW264.7细胞来源;LPS浓度(100 ng/mL)、IFN-γ浓度(10 ng/mL);DPSCs细胞数(2×10⁶/孔)、RAW264.7细胞数(2×10⁵/孔);共培养时间(24小时)
阅读提示:Methods-Cell culture, RAW264.7 cells and DPSCs co-culture system
线粒体自噬抑制
Mdivi-1浓度(25 μmol/L)、预处理时间(3小时)
阅读提示:Methods-RAW264.7 cells and DPSCs co-culture system
自噬流检测
mRFP-GFP-LC3腺病毒MOI(50)、转染时间(4小时)、总培养时间(72小时)
阅读提示:Methods-Autophagy detection through mRFP-GFP-LC3 adenovirus transfection
线粒体和溶酶体共定位分析
Mito-Tracker Red浓度(100 nM)和孵育时间(20分钟)、Lyso-Tracker Green浓度(50 nM)和孵育时间(15分钟)
阅读提示:Methods-Autophagy detection through lysosome and mitochondria colocalization
胞葬功能检测
中性粒细胞凋亡诱导条件(无血清培养48小时);共培养比例(10:1);共培养时间(48小时)
阅读提示:Methods-Efferocytosis assay
Western blot
一抗信息(Beclin1、P62、LC3B、Parkin、PINK1、Arg-1、GAPDH)及稀释比例;二抗信息
阅读提示:Methods-Western blot