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        FGF13在脓毒症肺损伤炎症状态下作为ERK/有氧糖酵解轴的调节因子

        FGF 13 functions as a regulator of the ERK/aerobic glycolysis axis in the inflammatory state during septic lung injury.

        作者信息Junjie Zhu, Jiaqi Wang, Chunhui Jiang, Jie Wang, Jie Zhou, Gaozan Tong, Yuecheng Wu, Zhuoyao Ou, Junbo Ye, Enzhao Shen, Anqi Ke, Fan Li, Meifan Jiang, Jihong Ma, Litai Jin, Xiaokun Li, Weitao Cong
        PMID41644549
        期刊Nat Commun
        发布时间2026-02-05
        DOI10.1038/s41467-026-69014-x
        来源查看原文

        实验完整度

        高

        研究包含细胞模型（HPMECs、THP-1）和体内小鼠模型（LPS和CLP），并进行功能验证（敲低/过表达、抑制剂）和机制验证（Co-IP、质谱、GST pull-down）。

        主要模型

        人肺微血管内皮细胞（HPMECs） THP-1细胞 内皮细胞特异性Fgf13敲除/过表达小鼠 巨噬细胞特异性Fgf13敲除/过表达小鼠

        重点核对

        FGF13在脓毒症患者和小鼠肺内皮细胞和巨噬细胞中表达下调 FGF13作为TAK1/MEK/ERK信号轴支架蛋白，促进HIF-1α介导的有氧糖酵解 SCH772984抑制ERK信号逆转FGF13过表达引起的炎症加重 HIF-1α过表达消除Fgf13敲除对脓毒症肺损伤的保护作用 p53介导炎症状态下FGF13的下调

        摘要

        成纤维细胞生长因子13（FGF13）属于FGF同源因子亚家族，其成员缺乏信号肽。在本研究中，我们证明FGF13在脓毒症患者和脓毒症小鼠肺部的内皮细胞和巨噬细胞中显著下调。然而，FGF13在脓毒症中的作用及其潜在机制在很大程度上是未知的。通过使用条件性Fgf13敲除和FGF13过表达的小鼠，我们发现FGF13通过促进内皮细胞和巨噬细胞的炎症激活来加速脓毒症肺损伤。具体而言，FGF13作为TAK1/MEK/ERK信号中的支架蛋白，在炎症状态下促进缺氧诱导因子（HIF）-1α调节的有氧糖酵解。同时，条件性Fgf13敲除的保护作用在HIF-1α过表达小鼠中被消除。此外，SCH772984（一种ERK信号的选择性拮抗剂）消除了FGF13过表达诱导的肺部炎症加重。我们的研究结果表明，FGF13通过ERK/有氧糖酵解轴促进脓毒症肺损伤时的炎症激活，从而加速脓毒症肺损伤的进展。

        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
        FGF13在脓毒症肺损伤中的表达变化及其作用机制是什么？
        核心机制
        FGF13作为支架蛋白促进TAK1/MEK/ERK信号激活，进而通过HIF-1α促进有氧糖酵解，驱动内皮细胞和巨噬细胞的炎症活化，加重脓毒症肺损伤。
        主要证据
        在LPS和CLP两种脓毒症小鼠模型中，内皮/髓系特异性Fgf13敲除减轻肺损伤，过表达加重；细胞实验显示FGF13促进炎症和糖酵解；Co-IP和质谱确认FGF13与TAK1/MEK/ERK相互作用；HIF-1α过表达和ERK抑制剂实验验证机制。
        研究意义
        FGF13被确定为脓毒症肺损伤炎症进展的调节因子，可能作为潜在的治疗靶点。

        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

        表达谱分析

        鉴定脓毒症中FGFs表达变化及FGF13在肺部的细胞定位

        对正常和LPS处理小鼠肺组织进行RNA-seq，并在人类样本中进行qRT-PCR验证；通过免疫荧光和Western blot检测FGF13表达和细胞类型。

        2

        体外功能研究

        验证FGF13在LPS诱导的内皮细胞和巨噬细胞炎症激活中的作用

        在HPMECs和THP-1细胞中敲低或过表达FGF13，检测粘附分子、炎症因子表达，单核细胞粘附，以及巨噬细胞条件培养基对内皮细胞凋亡和屏障的影响。

        3

        体内功能验证

        在LPS和CLP脓毒症模型中评估内皮/巨噬细胞特异性FGF13敲除或过表达对肺损伤的影响

        生成Fgf13△Endo、CDH5-CreDIO-Fgf13、Fgf13△mye、LyzM-CreDIO-Fgf13小鼠，建立LPS和CLP模型，检测生存率、BALF蛋白/细胞数、肺水肿、出血、组织学、炎症细胞浸润、炎症因子水平。

        4

        代谢分析

        检测FGF13对炎症状态下内皮细胞和巨噬细胞有氧糖酵解的影响

        使用Seahorse分析ECAR，检测葡萄糖摄取、乳酸产生，并通过PFK15抑制糖酵解验证对炎症的影响。

        5

        机制探究

        阐明FGF13调节有氧糖酵解的分子机制

        通过质谱鉴定FGF13相互作用蛋白MAPK1，Co-IP、免疫荧光、GST pull-down验证FGF13与TAK1/MEK/ERK相互作用，检测ERK/HIF-1α信号通路和HIF-1α表达。

        6

        体内机制验证

        验证HIF-1α和ERK信号在FGF13加重脓毒症肺损伤中的作用

        在Fgf13敲除小鼠中通过AAV过表达HIF-1α，观察是否逆转保护作用；使用ERK抑制剂SCH772984处理FGF13过表达小鼠，观察肺损伤指标的改善。

        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。

        验证样本或模型特征
        RNA测序实时荧光定量PCR免疫荧光染色蛋白质印迹苏木精-伊红染色
        验证细胞功能变化
        单核细胞粘附实验TUNEL染色VE-钙黏蛋白染色
        验证分子表达变化
        蛋白质印迹实时荧光定量PCR酶联免疫吸附测定
        验证代谢改变
        Seahorse XF糖酵解压力测试2-NBDG摄取实验葡萄糖和乳酸检测
        验证机制链路
        免疫共沉淀质谱分析GST pull-down实验免疫荧光染色
        评估体内效果
        脓毒症模型（CLP和LPS）生存分析支气管肺泡灌洗液分析肺湿干比MPO和F4/80染色
        数据分析与统计
        统计分析Kaplan-Meier生存分析

        产品清单

        实验环节名称品牌货号
        细胞培养人肺微血管内皮细胞ScienCell Research Laboratories3000
        THP-1细胞ProcellCL-0233
        HEK293T细胞ProcellCL-0005
        佛波醇12-肉豆蔻酸酯13-乙酸酯SelleckS7791
        细胞刺激脂多糖Sigma AldrichL6386
        信号通路抑制PFK15SelleckS7289
        SCH772984SelleckS7101
        葡萄糖摄取检测2-NBDGGLPBIOGC10289
        ELISA小鼠IL-1β ELISA试剂盒ProteintechKE10003
        小鼠TNF-α ELISA试剂盒ProteintechKE10002
        小鼠IL-6 ELISA试剂盒ProteintechKE10007
        乳酸检测试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering InstituteA019-2-1
        细胞代谢分析XF96细胞外通量分析仪Seahorse Bioscience--
        葡萄糖和乳酸检测葡萄糖和L-乳酸检测试剂盒Cayman--
        GST pull-downHA标签蛋白纯化试剂盒BeyotimeP9808
        GST琼脂糖珠BeyotimeP2138
        免疫印迹HRP标记的山羊抗小鼠二抗Abcamab205719
        HRP标记的山羊抗兔二抗Abcamab205718
        化学发光HRP底物MilliporeWBKLS0500
        ImageQuant 800成像系统Amersham--
        ImageQuant 5.2软件Molecular Dynamics--
        抗FGF13抗体ThermofisherMA5-27705
        抗ICAM-1抗体Affinity BiosciencesAF6088
        抗VCAM-1抗体HUABIOET1601-18
        抗iNOS抗体Cell Signaling Technology13120
        抗Bcl-2抗体Cell Signaling Technology3498
        抗Bax抗体Cell Signaling Technology14796
        抗cleaved-caspase 3抗体Cell Signaling Technology9664
        抗HIF-1α抗体Affinity BiosciencesBF8002
        抗磷酸化MEK1/2抗体HUABIOET1609-50
        抗MEK1/2抗体HUABIOET1602-3
        抗磷酸化ERK1/2抗体Cell Signaling Technology4370
        抗ERK1/2抗体Cell Signaling Technology4695
        抗Flag抗体HUABIOHA601080
        抗HA抗体Cell Signaling Technology3724
        抗GST抗体Cell Signaling Technology2622
        抗磷酸化TAK1抗体Affinity BiosciencesAF4379
        抗p53抗体Cell Signaling Technology2524
        抗TAK1抗体Affinity BiosciencesAF7616
        抗β-actin抗体Cell Signaling Technology3700
        免疫共沉淀固定化抗体磁珠MilliporeLSKMAGAG10
        抗TAK1抗体Santa Cruz Biotechnologysc-7967
        抗MEK1/2抗体Santa Cruz Biotechnologysc-81504
        抗ERK1/2抗体Cell Signaling Technology4695
        抗MEK1抗体Santa Cruz Biotechnologysc-6250
        免疫荧光抗AQP5抗体Proteintech20334-1-AP
        抗SPC-Ⅱ抗体Proteintech10774-1-AP
        抗CD34抗体HUABIOET1606-11
        抗MPO抗体Abcamab208670
        抗F4/80抗体Cell Signaling Technology30325
        抗CD86抗体Santa Cruz Biotechnologysc-28347
        抗VE-钙黏蛋白抗体Abcamab33168
        山羊抗兔IgG H&LAbcamab150077
        山羊抗小鼠IgG H&LAbcamab150113
        山羊抗兔IgG H&LAbcamab150083
        山羊抗小鼠IgG H&LAbcamab150115
        DAPI----
        BALF蛋白浓度Pierce BCA蛋白测定试剂Thermo Fisher Scientific23228
        动物模型构建AAV-lung-CMV-DIO-Fgf13-P2A-EGFP-tWPAOBIO technology--
        AAV-lung-CMV-DIO-hif-1α-P2A-EGFP-tWPAOBIO technology--
        AAV-lung-CMV-DIO-EGFP-tWPAOBIO technology--
        动物模型LyzM-Cre小鼠Jackson Laboratories004781
        质粒构建脂质体2000Invitrogen11668-019
        Opti-MEM培养基Gibco51985034
        RNA干扰Si-p53Santa Cruz Biotechnologysc-29435
        RNA-seqTrizol试剂盒Invitrogen12183555
        Agilent 2100生物分析仪Agilent Technologies--
        NEBNext Ultra RNA文库制备试剂盒New England BiolabsE7530
        AMPure XP磁珠----
        qRT-PCRTRI试剂SigmaT9424
        iScript cDNA合成试剂盒Bio-Rad1708890
        质谱分析碧云天快速银染试剂盒BeyotimeP0017S
        蛋白A/G琼脂糖珠MeckLSKMAGAG10
        LTQ Velos Pro质谱仪Thermo Fisher Scientific--
        细胞成像ZEISS LSM 980 Airyscan2共聚焦显微镜ZEISS--
        Leica TCS SP8共聚焦显微镜Leica--
        组织学成像Motic显微镜MoticPA53 BIO

        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
        细胞培养和刺激
        HPMECs、THP-1细胞来源和培养条件；LPS浓度和刺激时间；PMA诱导浓度和时间；腺病毒转染条件
        阅读提示：见Methods章节'Cell culture'
        动物模型
        小鼠品系、性别、年龄、体重；CLP手术细节（结扎百分比、穿刺针大小）；LPS剂量和给药方式；模型持续时间
        阅读提示：见Methods章节'Sepsis model'和'Mice cohorts and treatment'
        体内基因操作
        AAV病毒载体类型、注射剂量、注射途径；Cre小鼠品系；敲除和过表达验证方法
        阅读提示：见Methods章节'Mice cohorts and treatment'及结果部分
        信号通路抑制剂处理
        SCH772984和PFK15的浓度、处理时间和给药方式（体外和体内）
        阅读提示：见Methods章节'Cell culture'和'Sepsis model'
        代谢检测
        Seahorse分析的具体参数（细胞数、培养基、底物浓度）；2-NBDG浓度和孵育时间；葡萄糖和乳酸检测方法
        阅读提示：见Methods章节'Extracellular metabolic flux analysis'和'Glucose Influx and Lactate Efflux Kinetics'
        机制研究
        Co-IP使用的抗体和珠子；质谱分析的具体参数；GST pull-down实验条件
        阅读提示：见Methods章节'Immunoprecipitation'、'Mass spectrometry analysis'和'GST-Pull-down assay'

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