Adipsin通过Csk依赖性信号机制减轻糖尿病心肌病中的心脏微血管损伤

Adipsin alleviates cardiac microvascular injury in diabetic cardiomyopathy through Csk-dependent signaling mechanism.

作者信息Xuebin Zhang, Yu Duan, Xiao Zhang, Mengyuan Jiang, Wanrong Man, Yan Zhang, Dexi Wu, Jiye Zhang, Xinglong Song, Congye Li, Jie Lin, Dongdong Sun
PMID37237266
期刊BMC Med
发布时间2023-05-26
DOI10.1186/s12916-023-02887-7

实验完整度

高

包含体外CMECs模型、动物模型、患者样本,并进行功能验证(凋亡、增殖、迁移、管形成、通透性)和机制验证(Western blot、Co-IP、LC-MS/MS)。

主要模型

小鼠心脏微血管内皮细胞(CMECs) 脂肪组织特异性Adipsin过表达小鼠(AdipsinLSL/LSL-Cre) 2型糖尿病小鼠模型(高脂饮食联合链脲佐菌素) 糖尿病患者和健康个体血清样本

重点核对

Adipsin过表达小鼠的构建及基因型确认(AdipsinLSL/LSL-Cre) 糖尿病模型中高脂饮食(D12492)和STZ注射剂量(50 mg/kg,连续5天) HG + PA处理条件(25 mM葡萄糖、300 μM棕榈酸) Csk敲低方式(AAV9-Csk-shRNA,2.0E+10病毒基因组颗粒/只) 外泌体注射剂量(200 μL,1.0E+10颗粒/kg,每周一次)

摘要

背景:微血管并发症与糖尿病患者不良结局风险显著增加相关,包括冠状微血管损伤,表现为心脏微血管内皮细胞(CMECs)间粘附连接的破坏。然而,导致糖尿病冠状动脉微血管高通透性的具体机制仍不清楚。方法:通过脂肪组织特异性Adipsin过表达小鼠(AdipsinLSL/LSL-Cre)及其对照(AdipsinLSL/LSL)诱导实验性糖尿病。此外,培养的CMECs暴露于高糖/棕榈酸(HG + PA)处理以模拟糖尿病进行机制研究。结果:结果表明,Adipsin过表达显著降低心脏微血管通透性,保持冠状动脉微血管完整性,并增加冠状动脉微血管密度。Adipsin过表达还减轻了糖尿病小鼠的心脏功能障碍。E/A比值(心脏舒张功能指标)经Adipsin改善。Adipsin过表达延缓左心室不良重塑,增强LVEF,并改善心脏收缩功能。富含Adipsin的外泌体被CMECs摄取,抑制CMECs凋亡,并增加CMECs在HG + PA处理下的增殖。富含Adipsin的外泌体还加速伤口愈合,挽救细胞迁移缺陷,并促进对HG + PA刺激的管形成反应。此外,富含Adipsin的外泌体维持内皮细胞边界的粘附连接,并逆转HG + PA损伤破坏的内皮高通透性。机制上,Adipsin阻断HG + PA诱导的Src磷酸化(Tyr416)、VE-钙粘蛋白磷酸化(Tyr685和Tyr731)以及VE-钙粘蛋白内化,从而维持CMECs粘附连接完整性。LC-MS/MS分析和免疫共沉淀分析(Co-IP)揭示Csk是Adipsin的直接下游调节因子。Csk敲低增加Src磷酸化(Tyr416)和VE-钙粘蛋白磷酸化(Tyr685和Tyr731),同时消除Adipsin诱导的VE-钙粘蛋白内化抑制作用。此外,Csk敲低抵消了Adipsin诱导的体外内皮高通透性保护作用以及体内冠状动脉微血管内皮屏障完整性的保护作用。结论:总之,这些发现支持Adipsin在调节CMECs粘附连接完整性中的重要作用,揭示其作为治疗靶点对抗糖尿病冠状动脉微血管功能障碍的潜力。

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
Adipsin在糖尿病冠状动脉微血管损伤中发挥什么作用?其潜在机制是什么?
核心机制
Adipsin通过直接结合Csk,抑制Src磷酸化(Tyr416)及下游VE-cadherin磷酸化(Tyr685和Tyr731),从而抑制VE-cadherin内化,维持CMECs粘附连接完整性,减轻微血管高通透性。
主要证据
在糖尿病小鼠和患者中观察到Adipsin下调;脂肪组织特异性过表达Adipsin减轻微血管损伤并改善心脏功能;Adipsin富集的外泌体在体外抑制CMECs凋亡、促进增殖、迁移和管形成,并逆转通透性;Co-IP证实Adipsin与Csk相互作用,Csk敲低消除其保护效应。
研究意义
Adipsin可能作为治疗糖尿病冠状动脉微血管损伤及后续糖尿病心肌病的潜在治疗靶点。

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

检测Adipsin在糖尿病中的表达变化

明确Adipsin在糖尿病状态下的表达水平及组织分布。

收集糖尿病患者和健康对照血清,ELISA检测Adipsin;构建HFD/STZ诱导的2型糖尿病小鼠模型,检测不同时间点血清Adipsin水平,并在多种组织(BAT、eWAT、iWAT等)中分析Adipsin mRNA和蛋白表达,通过免疫荧光观察心脏组织Adipsin含量。

2

评估Adipsin过表达对心脏微血管损伤的影响

验证Adipsin过表达是否缓解糖尿病诱导的心脏微血管损伤。

使用AdipsinLSL/LSL-Cre小鼠及对照,诱导糖尿病后,通过扫描电镜观察微血管铸型、透射电镜观察硝酸镧渗漏、CD31免疫荧光染色评估微血管密度。

3

评估Adipsin过表达对心脏功能的影响

验证Adipsin过表达是否改善糖尿病小鼠的心脏功能障碍和不良重塑。

通过超声心动图检测E/A比值、LVEF、LVFS、LVIDs、LVIDd;称重评估心脏肥大;Masson三色染色评估心肌纤维化。

4

体外验证Adipsin富集外泌体的功能效应

探究Adipsin富集外泌体对CMECs增殖、凋亡、迁移、管形成和通透性的影响。

分离原代CMECs,HG + PA处理模拟糖尿病;提取Adipsin富集外泌体并鉴定;用外泌体处理CMECs,检测TUNEL、Annexin V-FITC、EdU、CCK-8、划痕实验、Transwell迁移、管形成、FITC-dextran通透性和TEER,以及VE-cadherin分布。

5

探索Adipsin保护作用的分子机制

揭示Adipsin抑制VE-cadherin内化和维持粘附连接的潜在机制。

检测Adipsin对Src磷酸化、VE-cadherin磷酸化和膜表达的影响;通过LC-MS/MS和Co-IP鉴定Adipsin结合蛋白Csk;用siRNA敲低Csk,评估对Src磷酸化、VE-cadherin磷酸化和内化的影响。

6

体内验证Csk在Adipsin保护效应中的作用

确认Csk在Adipsin介导的微血管保护中的必要性。

通过AAV9-Csk-shRNA在体内敲低Csk,观察Adipsin过表达对微血管屏障完整性(扫描电镜、硝酸镧渗漏)的影响。

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
ELISA试剂盒Elabscience Biotechnology Co., LtdE-EL-H6007
小鼠Adipsin ELISA试剂盒Elabscience Biotechnology Co., LtdE-EL-M0335c
高脂饮食Research DietsD12492
链脲佐菌素Sigma-AldrichS0130
基因组PCRBimakeB40015
胶原酶II----
胰蛋白酶----
外泌体分离试剂盒Invitrogen4484450
透射电镜JEM-2000EX--
纳米颗粒追踪分析Nanosight-NS300--
扫描电镜HITACHIS4800
透射电镜HITACHIFE-2000
FITC标记的葡聚糖Sigma-Aldrich46945
Transwell小室Corning3413
EVOM电阻仪World Precision Instruments Inc--
Lipofectamine 2000转染试剂----
Opti-MEM培养基----
RIPA裂解缓冲液BeyotimeP0013B
Pierce Protein A/G磁珠----
Transwell小室Corning3422
结晶紫BeyotimeC0121
基质胶Corning354248
Annexin V-FITC凋亡检测试剂盒BeyotimeC1062
碘化丙啶----
流式细胞仪Beckman CoulterCytoFLEX
TUNEL凋亡检测试剂盒BeyotimeC1088
DAPI染色液BeyotimeC1006
CCK-8试剂盒Sigma96992
酶标仪Molecular DevicesSpectraMax
Triton X-100BeyotimeP0096
山羊血清BeyotimeC0265
TRIzol试剂Invitrogen15596018
NanoDrop 2000分光光度计Thermo Scientific--
PrimeScript RT试剂盒(含gDNA Eraser)TakaraRR047A
TB Green Premix Ex Taq II预混液TakaraRR820A
StepOnePlus实时荧光定量PCR仪Thermo Fisher Scientific4376600
血清蛋白提取试剂盒BestbioBB-31954
RIPA裂解缓冲液BeyotimeP0013E
BCA蛋白浓度测定试剂盒BeyotimeP0010
PVDF膜----
AAV9-Csk-shRNATsingke Biotechnology Co., Ltd--
Hamilton微量注射器----

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
高脂饮食(D12492)喂养时间、STZ注射剂量(50 mg/kg)及注射天数(5天)、血糖标准(空腹血糖≥16.6 mmol/L)、小鼠品系(AdipsinLSL/LSL-Cre及对照)、性别(雄性)
阅读提示:Methods - Animal studies,Additional file 1: Fig. S1
CMECs分离与处理
CMECs分离方法(胶原酶II和胰蛋白酶消化时间)、HG + PA处理浓度(25 mM葡萄糖、300 μM棕榈酸)、对照组条件(5 mM葡萄糖、溶剂对照)、甘露醇渗透压对照
阅读提示:Methods - Isolation of mouse primary cardiac microvascular endothelial cells
外泌体分离与鉴定
脂肪组织来源(皮下和附睾)、孵育时间(24小时)、离心步骤(500g、2000g、10000g、100000g)、超速离心时间(70分钟)、外泌体鉴定方法(TEM、NTA、Western blot标记物)
阅读提示:Methods - Isolation and identification of adipose tissue-derived exosomes
体外功能实验
siRNA转染浓度(50 nM)、转染时间(24-48小时)、通透性检测使用FITC-dextran(70 kDa)及浓度、TEER测量时间点、管形成实验细胞密度(2.0E+5)、Matrigel体积(250 μL)
阅读提示:Methods - siRNA transfection, Permeability assay in vitro, TEER, Tube formation assay
体内Csk敲低
AAV9-Csk-shRNA剂量(2.0E+10病毒基因组颗粒/只)、注射部位(左心室壁3个位点)、注射时间(STZ注射后)
阅读提示:Methods - Animal studies,Additional file 1: Fig. S2