PDGFR-β信号介导机械应力下血管平滑肌细胞中HMGB1的释放

PDGFR-β signaling mediates HMGB1 release in mechanically stressed vascular smooth muscle cells.

作者信息Ji On Kim, Seung Eun Baek, Eun Yeong Jeon, Jong Min Choi, Eun Jeong Jang, Chi Dae Kim
PMID35294955
期刊PLoS One
发布时间2022-03-16
DOI10.1371/journal.pone.0265191

实验完整度

高

包含细胞机械牵张模型、受体抑制剂筛选、siRNA基因敲低、配体直接刺激及Western blot和ELISA验证,完整覆盖表型、机制和功能验证。

主要模型

大鼠胸主动脉外植体培养的血管平滑肌细胞 机械牵张刺激模型(Flexercell Tension Plus FX-4000T系统)

重点核对

机械牵张条件:3%应变,60次/分钟,0-12小时 PDGFR抑制剂AG1295(10 μm)预处理1小时 PDGFR-α/β siRNA(200 nM)转染48小时 PDGF-AA和PDGF-DD(0-5 ng/ml)刺激10分钟 HMGB1分泌检测使用大鼠HMGB1 ELISA试剂盒

摘要

机械应力下的血管平滑肌细胞(VSMCs)在血管并发症的发展中具有潜在作用。然而,其潜在机制尚不清楚。利用从大鼠胸主动脉外植体培养的VSMCs,我们研究了机械牵张(MS)对高迁移率族蛋白B1(HMGB1)细胞分泌的影响,HMGB1是一种主要的损伤相关分子模式,介导应激血管中的血管并发症。酶联免疫吸附试验(ELISA)证明,在MS(0–3%应变,60次/分钟)刺激的VSMCs中,HMGB1的分泌增加,并且在3% MS下该分泌显著且时间依赖性增加。在3% MS下,HMGB1分泌增加伴随着核HMGB1向胞质转位的增加;该蛋白的乙酰化和磷酸化形式显著增加。在介导机械信号的各种膜受体抑制剂中,AG1295(一种血小板衍生生长因子受体(PDGFR)抑制剂)减弱了MS诱导的HMGB1分泌。其他受体(包括表皮生长因子、胰岛素样生长因子和成纤维细胞生长因子受体)的抑制剂并未抑制这种分泌。此外,在PDGFR-β缺陷细胞中,MS诱导的HMGB1分泌显著减弱,但在转染PDGFR-α siRNA的细胞中则没有。同样,PDGF-DD(而非PDGF-AA)直接增加VSMCs中的HMGB1分泌,表明PDGFR-β信号在该蛋白分泌中的关键作用。因此,靶向VSMCs中PDGFR-β介导的HMGB1分泌可能是治疗与高血压相关的血管并发症的一种有前景的策略。

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
机械牵张如何影响血管平滑肌细胞中HMGB1的分泌,以及PDGFR信号是否参与该过程?
核心机制
机械牵张通过PDGFR-β信号通路促进核HMGB1的乙酰化和磷酸化,导致其向胞质转位并分泌到细胞外。
主要证据
3%机械牵张显著增加HMGB1分泌和核转位,并增加乙酰化和磷酸化HMGB1;AG1295抑制HMGB1分泌;PDGFR-β缺陷细胞中HMGB1分泌减弱,而PDGFR-α缺陷细胞无此效应;PDGF-DD而非PDGF-AA直接刺激HMGB1分泌。
研究意义
靶向VSMCs中PDGFR-β介导的HMGB1分泌可能是治疗与高血压相关的血管并发症的一种有前景的策略。

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

机械牵张诱导HMGB1分泌

检测机械牵张是否影响VSMCs中HMGB1的分泌,并确定最佳牵张条件。

将大鼠主动脉VSMCs培养于BioFlex培养板,分别用0%、1%、3%应变,60次/分钟,刺激0-12小时,收集培养基通过ELISA检测HMGB1分泌。

2

检测HMGB1的核转位及翻译后修饰

探讨机械牵张是否影响核HMGB1向胞质的转位及其乙酰化和磷酸化水平。

VSMCs经3% MS刺激0-1小时,分离核和胞质组分,Western blot检测HMGB1分布;细胞裂解液用HMGB1抗体免疫沉淀,然后用乙酰化和磷酸化抗体检测。

3

筛选介导HMGB1分泌的膜受体

确定哪种生长因子受体介导MS诱导的HMGB1分泌。

VSMCs分别用AG1024、AG1295、AG1478、PD173074等抑制剂预处理1小时,然后3% MS刺激1小时,ELISA检测HMGB1分泌。

4

检测PDGFR磷酸化

检测机械牵张是否激活PDGFR-α和PDGFR-β。

VSMCs经3% MS刺激1小时,Western blot检测总PDGFR和磷酸化PDGFR水平,并计算磷酸化与总蛋白及β-actin的比值。

5

siRNA敲低验证PDGFR亚型作用

确定PDGFR-α和PDGFR-β各自在MS诱导HMGB1分泌中的作用。

VSMCs分别转染PDGFR-α或PDGFR-β siRNA(200 nM,48小时),然后3% MS刺激1小时,Western blot检测敲低效率,ELISA检测HMGB1分泌。

6

配体直接刺激验证PDGFR-β作用

验证激活PDGFR-β是否直接诱导HMGB1分泌。

VSMCs分别用PDGF-AA(PDGFR-α配体)和PDGF-DD(PDGFR-β配体)刺激10分钟,检测PDGFR磷酸化和HMGB1分泌。

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。

细胞培养与机械牵张刺激
蛋白表达与修饰检测
分泌与功能检测
基因敲低

产品清单

实验环节名称品牌货号
DMEM培养基Gibco BRL--
胎牛血清Gibco BRL--
抗生素-抗真菌溶液Gibco BRL--
BioFlex培养板Dunn LabortechnikBF-3001C
Flexercell Tension Plus FX-4000T系统Flexcell International Corp.--
HMGB1抗体Proteintech10829-1-AP
PDGFR-α抗体Cell Signaling Technology3164S
PDGFR-β抗体Cell Signaling Technology3169S
磷酸化PDGFR-α抗体Cell Signaling Technology2992S
磷酸化PDGFR-β抗体Cell Signaling Technology3166S
β-肌动蛋白抗体Santa Cruz Biotechnology Inc.sc-47778
Lamin B1抗体Santa Cruz Biotechnology Inc.sc-374015
NE-PER试剂Thermo Fisher Scientific78835
Puredown蛋白G琼脂糖GenDEPOTP9202-050
IP裂解缓冲液Thermo Fisher Scientific87787
AG1024Calbiochem65678-07-1
AG1295Calbiochem71897-07-9
AG1478Calbiochem175178-82-2
PD173074Calbiochem219580-11-7
重组PDGF-AAR&D Systems Inc.221-AA
重组PDGF-DDR&D Systems Inc.1159-SB
辣根过氧化物酶标记的IgG二抗Santa Cruz Biotechnology Inc.--
硝酸纤维素膜Amersham Pharmacia Biotech--
ECL蛋白印迹检测试剂Thermo Fisher Scientific--
Lipofectamine 2000转染试剂Invitrogen--
Opti-MEM培养基Gibco BRL--
大鼠HMGB1 ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-R0505

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
大鼠胸主动脉VSMCs的原代培养条件,包括培养时间、培养基和血清浓度。
阅读提示:Materials and methods - Cell culture
机械牵张刺激
牵张参数:应变幅度、频率、持续时间。
阅读提示:Materials and methods - Mechanical stretch 和 Figure 1 图注
抑制剂处理
抑制剂类型、浓度和预处理时间。
阅读提示:Materials and methods - Chemicals and antibodies 和 Figure 4 图注
siRNA敲低
siRNA序列、浓度、转染试剂和转染时间。
阅读提示:Materials and methods - Small interfering RNA (siRNA) preparation and transfection 和 Figure 6 图注
配体刺激
PDGF-AA和PDGF-DD的浓度和刺激时间。
阅读提示:Materials and methods - Chemicals and antibodies 和 Figure 7 图注
蛋白检测
抗体信息、免疫沉淀步骤、Western blot条件和内参选择。
阅读提示:Materials and methods - Western blot analysis 和 immunoprecipitation