Notch信号在血小板中以非经典旁分泌方式增强血栓形成能力

Notch signaling functions in noncanonical juxtacrine manner in platelets to amplify thrombogenicity.

作者信息Susheel N Chaurasia, Mohammad Ekhlak, Geeta Kushwaha, Vipin Singh, Ram L Mallick, Debabrata Dash
PMID36190110
期刊Elife
发布时间2022-10-03
DOI10.7554/eLife.79590

实验完整度

包含体外血小板功能实验、信号通路机制验证(γ-分泌酶、PI3K/AKT)以及小鼠体内血栓模型,多个独立证据层级。

主要模型

人洗涤血小板 小鼠肠系膜小动脉血栓模型 小鼠(瑞士白化)

重点核对

Notch1和DLL-4在血小板中的表达(RT-qPCR, Western blot) DLL-4诱导血小板活化的浓度及时间(15 µg/ml,10 min) γ-分泌酶抑制剂DAPT的浓度(10-40 µM) 抗DLL-4阻断抗体的浓度(2-20 µg/ml) 小鼠模型中DAPT的给药剂量(50 mg/kg)

摘要

背景:Notch信号在包括巨核细胞在内的哺乳动物细胞中决定细胞命运。无核血小板中是否存在功能性Notch信号仍不清楚。方法:通过RT-qPCR、Western分析和流式细胞术检测了人血液中分离的血小板中的Notch1和Delta样配体(DLL)-4的转录本/肽段。通过发光聚集法和流式细胞术分析了血小板聚集、颗粒分泌和血小板-白细胞相互作用。利用纳米颗粒追踪分析仪记录了血小板来源的细胞外囊泡。使用微流控平台定量了固定化胶原上的血小板血栓。通过荧光分光光度法监测了细胞内钙。通过血栓弹力图研究了全血凝血。通过活体显微镜对氯化铁诱导的小鼠肠系膜小动脉血栓进行了成像。结果:我们证明了人血小板中Notch1、其配体DLL-4及其各自转录本的表达。凝血酶上调了Notch1和DLL-4的合成及表面转位。DLL-4反过来通过切割Notch受体并释放其胞内域(NICD)来激发邻近血小板转变为“活化”表型,而这可通过抑制γ-分泌酶和磷脂酰肌醇-3-激酶(PI3K)来阻止。抑制Notch信号也限制了激动剂诱导的血小板活化,并显著损害了小鼠的动脉血栓形成。引人注目的是,通过阻断抗体阻止DLL-4-Notch1相互作用消除了凝血酶诱导的血小板聚集和细胞外囊泡脱落。结论:我们的研究提供了令人信服的证据,支持血小板聚集体内非经典旁分泌Notch信号与生理激动剂协同作用产生闭塞性壁内血栓。因此,Notch通路可能成为潜在的抗血小板/抗血栓治疗靶点。

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
无核血小板中是否存在功能性Notch信号,以及其是否参与血栓形成。
核心机制
DLL-4与Notch1结合后,通过γ-分泌酶切割Notch受体释放NICD,激活PI3K/AKT通路,增强血小板活化。
主要证据
人血小板表达Notch1和DLL-4;DLL-4诱导NICD生成、整合素活化、颗粒分泌、钙内流和EV释放,这些效应可被γ-分泌酶抑制剂DAPT或DBZ及抗DLL-4抗体阻断;小鼠模型中DAPT抑制动脉血栓形成。
研究意义
Notch通路可作为抗血小板/抗血栓治疗的潜在靶点。

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

血小板中Notch1和DLL-4的表达检测

验证无核血小板中是否存在Notch1和DLL-4及其转录本。

通过RT-qPCR检测Notch1及DLL-4的mRNA,通过Western blot和流式细胞术检测蛋白表达及其表面转位。

2

DLL-4诱导的Notch信号激活验证

验证DLL-4是否能通过γ-分泌酶切割Notch1产生NICD并激活下游信号。

用DLL-4处理血小板,检测NICD水平,并评估γ-分泌酶抑制剂的影响。

3

DLL-4对血小板功能的影响

评估DLL-4是否能诱导血小板活化,包括整合素激活、颗粒分泌、钙内流和EV释放。

用DLL-4或DLL-1处理血小板,检测PAC-1结合、P-选择素表达、ATP释放、细胞内钙和EV释放。

4

旁分泌信号在血栓形成中的作用验证

验证DLL-4和Notch1在相邻血小板表面的相互作用是否增强血栓形成。

使用抗DLL-4阻断抗体或对照组IgG预处理血小板,检测凝血酶诱导的血小板聚集和EV释放。

5

体内血栓形成实验

验证抑制Notch信号是否影响体内动脉血栓形成。

在氯化铁诱导的小鼠肠系膜小动脉血栓模型中,使用DAPT或对照,通过活体显微镜观察血栓形成时间、生长速率和闭塞时间。

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。

验证细胞功能变化
验证分子表达变化
验证免疫效应
验证机制链路
评估体内效果

产品清单

实验环节名称品牌货号
兔单克隆抗Notch1抗体Cell Signaling Technology4380
兔多克隆抗DLL4抗体Novus BiologicalsNB600 892
兔单克隆抗切割Notch1抗体Cell Signaling Technology4147
小鼠单克隆抗磷酸化(Ser473)-AKT抗体Cell Signaling Technology4051
兔多克隆抗AKT抗体Cell Signaling Technology9272
兔多克隆抗磷酸化(Tyr467)-PI3K抗体ElabscienceE-AB-20966
小鼠单克隆抗PI3K抗体Santa Cruz Biotechnologysc-1637
小鼠单克隆抗磷酸化酪氨酸抗体Santa Cruz Biotechnologysc-7020
兔多克隆抗肌动蛋白抗体Sigma-AldrichA2066
PE标记小鼠抗人CD62P抗体BD Biosciences550561
FITC标记小鼠抗人PAC-1抗体BD Biosciences340507
FITC标记小鼠抗人CD14抗体BD Biosciences555397
APC标记小鼠抗人CD41a抗体BD Biosciences559777
DyLight 488标记大鼠抗小鼠GPIbβ抗体Emfret AnalyticsX488
兔血清IgGSigma-AldrichI5006
Alexa Fluor 488标记山羊抗兔IgGInvitrogenA11008
HRP标记山羊抗兔IgGBangalore Genei114038001 A
HRP标记山羊抗小鼠IgGBangalore Genei114068001 A
DLL-1重组蛋白Sino Biological11635-H08H
DLL-4重组蛋白Sino Biological10171-H02H
凝血酶受体激活肽Sigma-AldrichS1820
牛血清白蛋白VWR Life Science0332-500 G
凝血酶Sigma-AldrichT6884
胶原Chrono-log385
DAPTSigma-AldrichD5942
DBZSelleckchemYO-01027
LY-294002Sigma-AldrichL9908
Ro-31-8425Calbiochem557514
嘌呤霉素Calbiochem540222
前列腺素E1Sigma-AldrichP5515
二甲基亚砜Sigma-AldrichD5879
焦碳酸二乙酯AmrescoE174
乙二醇四乙酸Sigma-AldrichE-4378
氯化锰Sigma-AldrichM3634
高岭土Haemonetics6300
Cell Titer-Glo发光细胞活力检测试剂盒PromegaG7570
Chrono-lume荧光素酶试剂Chrono-log395
高容量逆转录试剂盒Applied Biosystems4368814
钙黄绿素AMInvitrogenC3100MP
Fura-2 AMCalbiochem344905
SYBR Green SuperMixBio-Rad170-8882
TRIzol试剂Invitrogen15596026
Alexa Fluor 488标记纤维蛋白原InvitrogenF13191
聚偏二氟乙烯膜MilliporeIPVH00010
Immobilon Western化学发光HRP底物MilliporeWBKLS0100
BD FACS裂解液BD Biosciences349202
Restore Western blot剥离缓冲液Thermo Fisher Scientific21059
脱脂奶粉Millipore70166

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
血小板制备
人血液采集、ACD抗凝、离心条件(100×g、800×g)、洗涤缓冲液成分和血小板浓度(2-4×10^8 cells/ml)
阅读提示:Methods - Platelet preparation
血小板聚集
洗涤血小板浓度、搅拌速度(1200 rpm)、温度(37°C)、激动剂浓度(凝血酶0.1-1 U/ml、TRAP 2-2.5 µM、胶原2-2.5 µg/ml)
阅读提示:Methods - Platelet aggregation
DLL-4处理
DLL-4浓度(15 µg/ml)和处理时间(10 min)、DAPT预处理浓度(10 µM)和时间(10 min)
阅读提示:Methods - Secretion from platelet α-granules and dense bodies, Study of platelet integrin activation and fibrinogen binding
γ-分泌酶抑制
DAPT和DBZ的浓度(10-40 µM)及作用时间(10 min)
阅读提示:Methods - Secretion from platelet α-granules and dense bodies, Study of platelet integrin activation and fibrinogen binding
钙测量
Fura-2 AM负载浓度(2 µM)、孵育时间(45 min)、细胞外钙浓度(1 mM)、EGTA浓度(1 mM)
阅读提示:Methods - Measurement of intracellular free calcium
细胞外囊泡分析
PEVs分离离心条件(800×g、1200×g)、NTA分析参数
阅读提示:Methods - Isolation and analysis of platelet-derived extracellular vesicles (PEVs)
体内血栓模型
小鼠品系(瑞士白化)、年龄(4-5周)、体重(8-10 g)、DAPT剂量(50 mg/kg)、给药途径(腹腔注射)、氯化铁浓度(10%)、损伤时间(3 min)
阅读提示:Methods - Intravital imaging of thrombus formation in murine mesenteric arterioles
离体血栓形成
胶原包被浓度(100 µg/ml)、剪切率(1500 s^-1)、灌注时间(5 min)、DAPT浓度(20 µM)
阅读提示:Methods - Study of platelet thrombus formation on immobilized collagen matrix under arterial shear