AQP2通过调节TLR4/NFκB-p65通路促进脑出血后星形胶质细胞活化

AQP2 Promotes Astrocyte Activation by Modulating the TLR4/NFκB-p65 Pathway Following Intracerebral Hemorrhage.

作者信息Shuwen Deng, Xiqian Chen, Qiang Lei, Wei Lu
PMID35386692
发布时间2022-03-21
DOI10.3389/fimmu.2022.847360

实验完整度

涵盖患者血清分析、大鼠体内ICH模型、原代细胞与细胞系体外实验,并通过过表达/敲低及通路抑制剂进行功能与机制验证。

主要模型

ICH患者血清样本 胶原酶诱导的大鼠ICH模型 大鼠星形胶质细胞系CTX-TNA2 大鼠小胶质细胞系HAPI

重点核对

患者血清AQP2水平与健康对照比较(n=32 vs n=30) 大鼠ICH模型:胶原酶IV注射,剂量0.5 U,时间点12、24、48h,每组n=9 体外ICH模型:Hemin处理浓度25、50、75 μM,处理24h AQP2过表达或敲低后检测GFAP、TLR4、NFκB-p65、IL-1β表达 TLR4抑制剂TAK-242处理浓度300 nM,处理24h

摘要

小胶质细胞和星形胶质细胞活化及相关细胞因子分泌在脑出血(ICH)后的继发性脑损伤中发挥关键作用。我们评估了水通道蛋白(AQP)2在ICH后免疫反应中的作用。我们前瞻性收集了33例ICH患者的数据,分析了这些患者及年龄匹配的健康对照者血清AQP2水平,并对患者血清AQP2水平与临床因素进行了相关性分析。在大鼠ICH模型中,利用胶质纤维酸性蛋白(GFAP)和AQP2双重荧光染色研究星形胶质细胞与AQP2的关系,并检测了GFAP和AQP2的mRNA相对表达水平。在大鼠星形胶质细胞系CTX-TNA2中,检测了Toll样受体(TLR)4/核因子κB(NFκB)-p65通路激活和GFAP水平。用AQP2过表达质粒或沉默RNA处理的星形胶质细胞培养基处理后,评估AQP2对小胶质细胞极化的间接影响。我们发现ICH患者血清AQP2表达较低。性别和血中性粒细胞计数影响ICH患者入院时血清AQP2浓度。较低的血清AQP2水平与ICH后90天改良Rankin量表评分呈负相关,但与入院时美国国立卫生研究院卒中量表(NIHSS)评分无关。在大鼠中观察到AQP2过表达并定位于GFAP标记的星形胶质细胞。在大鼠星形胶质细胞系CTX-TNA2中,AQP2过表达通过TLR/NFκB-p65信号通路激活诱导星形胶质细胞活化,GFAP上调,并促进白细胞介素-1β分泌。AQP2过表达星形胶质细胞的培养基促进了永生大鼠(HAPI)小胶质细胞系的促炎M1表型。因此,血清AQP2与ICH后预后呈负相关,可能是早期ICH炎症的标志物。AQP2过表达促进星形胶质细胞活化和促炎分泌,影响星形胶质细胞-小胶质细胞串扰,并间接诱导小胶质细胞极化,这可能加剧ICH后的炎症。

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
AQP2在脑出血后星形胶质细胞活化和免疫反应中的作用及其潜在机制。
核心机制
AQP2过表达通过激活TLR4/NFκB-p65信号通路促进星形胶质细胞活化和IL-1β分泌,并通过星形胶质细胞-小胶质细胞串扰间接诱导小胶质细胞向促炎M1表型极化。
主要证据
在胶原酶诱导的大鼠ICH模型和Hemin处理的星形胶质细胞中观察到AQP2与GFAP共定位和上调;过表达或敲低AQP2调节GFAP、TLR4、NFκB-p65和IL-1β表达;TLR4抑制剂TAK-242阻断AQP2介导的星形胶质细胞活化;AQP2过表达星形胶质细胞条件培养基促进HAPI细胞M1极化。
研究意义
AQP2可能是早期ICH炎症的血清标志物,靶向AQP2可能减轻ICH后的炎症损伤和神经功能障碍。

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

临床样本分析

评估ICH患者血清AQP2水平及其与临床因素和预后的关系。

收集33例ICH患者和33例健康对照的血清,用ELISA检测AQP2浓度,并进行相关性分析和ROC曲线分析。

2

大鼠ICH模型建立与验证

在体内模型中观察AQP2表达及其与星形胶质细胞活化的关系。

通过立体定位注射胶原酶IV诱导大鼠ICH,在12、24、48h后取脑组织,进行免疫组化、免疫荧光和qPCR检测。

3

体外ICH模型验证

在细胞水平研究Hemin处理后AQP2表达和星形胶质细胞活化。

用不同浓度Hemin处理原代星形胶质细胞、CTX-TNA2和HAPI细胞,检测AQP2、GFAP、TLR4、NFκB-p65、IL-1β表达及小胶质细胞表型。

4

AQP2功能验证(过表达/敲低)

验证AQP2对星形胶质细胞活化和小胶质细胞极化的直接影响。

用AQP2过表达质粒或siRNA转染星形胶质细胞,检测GFAP、TLR4、NFκB-p65、IL-1β表达;收集条件培养基处理小胶质细胞,检测M1/M2标志物。

5

机制验证(TLR4抑制剂)

验证TLR4/NFκB-p65通路在AQP2介导的星形胶质细胞活化中的作用。

用AQP2过表达质粒转染星形胶质细胞后,加入TLR4抑制剂TAK-242,检测GFAP、TLR4、NFκB-p65、IL-1β表达及小胶质细胞表型。

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
AQP2 ELISA试剂盒JianglaibioJL34136
异氟烷RWDR510-22
立体定位仪RWD68526
IV型胶原酶Sigma-AldrichC5138
DMEM培养基Life Technologies11965118
胎牛血清Gibco16000-044
青霉素-链霉素Gibco15140122
血红素Sigma-Aldrich51280
CCK-8试剂盒Elabscience BiotechnologyE-CK-A362
PepMute转染试剂SignaGen--
TAK-242MedChemExpress243984-11-4
抗AQP2抗体ABclonal TechnologyA16209
抗GFAP抗体Proteintech60190-1-Ig
抗CD68抗体Abcamab201340
Alexa Fluor 594山羊抗小鼠IgGInvitrogenA-11030
Alexa Fluor 488山羊抗大鼠IgGInvitrogenA-11034
DAPI染色液Sigma-Aldrich28718-90-3
BCA蛋白定量试剂盒Shanghai Epizyme Biomedical TechnologyZJ101
抗IL-1β抗体Proteintech16806-1-AP
抗TLR4抗体Proteintech19811-1-AP
抗NFκB-p65抗体Proteintech66535-1-Ig
抗磷酸化NF-κB p65 (S536)抗体Wuhan Servicebio TechnologyGB113882
抗CD206抗体Abcamab64693
抗CD86抗体Santa Cruz Biotechnologysc28347
抗β-actin抗体Proteintech66009-1-Ig
HRP标记的山羊抗小鼠IgG(H+L)ProteintechSA00001-1
TRIzol试剂Invitrogen--
cDNA合成试剂盒Invitrogen--

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
临床样本分析
患者纳入标准(年龄18-80岁,发病到入院<24h,CT在发病6h内),血清采集时间(发病24h内),ELISA检测范围,排除标准(读数>500 pmol/L)
阅读提示:Materials and Methods: Clinical Research, Healthy Controls, Analysis of Serum Levels of AQP2
大鼠ICH模型
大鼠品系、年龄、体重,胶原酶IV剂量和注射坐标,分组和时间点(12/24/48h),每组样本量(qPCR n=6,IHC/IF n=3)
阅读提示:Materials and Methods: Animals and ICH Model
体外ICH模型
细胞系来源,Hemin浓度(25/50/75 μM)和处理时间(24h),原代细胞制备方法,培养基成分
阅读提示:Materials and Methods: Cell Culture and Cell Viability Assay
AQP2功能实验
过表达质粒构建(pcDNA3.1(+)-AQP2),siRNA序列(si-AQP2-3),转染试剂(PepMute),转染时间(24h),Hemin处理(如有),收获时间(48h)
阅读提示:Materials and Methods: Plasmid and siRNA Transfection of Astrocytes
机制验证
TLR4抑制剂TAK-242浓度(300 nM)和处理时间(24h),以及加药顺序
阅读提示:Materials and Methods: Plasmid and siRNA Transfection of Astrocytes; Results: AQP2 Mediates Hemin-Induced Inflammatory Response