间皮细胞来源的细胞外囊泡包装的ILK促进腹膜纤维化中的成纤维细胞活化。

Extracellular vesicle-packaged ILK from mesothelial cells promotes fibroblast activation in peritoneal fibrosis.

作者信息Qiang Huang, Yuxiang Sun, Long Peng, Juan Sun, Zixin Sha, Hongchun Lin, Yongjie Li, Canming Li, Huiqun Li, Hongli Shang, Yanxu Chen, Xianrui Dou, Zhaoyong Hu, Zengchun Ye, Hui Peng
PMID37357686
发布时间2023-07
DOI10.1002/jev2.12334

实验完整度

包含细胞实验、动物模型、EV蛋白质组学、单细胞RNA测序、临床样本分析等多层级证据,且进行了功能验证(GW4869、Rab27a敲低)和机制验证(ILK/p38 MAPK通路)。

主要模型

人原代腹膜间皮细胞和成纤维细胞 间皮细胞系MeT5A和成纤维细胞系HFF-1 小鼠腹膜纤维化模型(C57BL/6小鼠,PD液诱导) PD患者样本(流出液、腹膜组织)

重点核对

EV分离采用超速离心法,包括0.22 μm过滤和100,000 × g离心步骤。 间皮细胞用10 ng/mL TGF-β1处理24小时,条件培养基收集48小时。 动物模型:8周龄雄性C57BL/6小鼠,每日腹腔注射4.25% PD液(0.1 mL/g)持续6周。 EVs注射剂量:100 μg/只,每周3次,腹腔注射,从建模第2周开始。 AAV1介导的基因敲低:1×10^14 gv/Kg腹腔注射,在PD液处理前1周。

摘要

进行长期腹膜透析(PD)的患者常出现进行性腹膜纤维化和腹膜功能丧失,导致PD治疗失败。腹膜细胞间的多种细胞通讯在腹膜纤维化中发挥重要作用。细胞外囊泡(EVs)已被证实通过传递蛋白质、核酸或脂质参与细胞间通讯。然而,它们在腹膜纤维化中的作用和功能机制仍有待确定。通过EV蛋白质组学和单细胞RNA测序的综合分析,我们表征了从PD患者流出液中分离的EVs,并揭示了间皮细胞是PD流出液中EVs的主要来源。我们证明转化生长因子-β1(TGF-β1)可以替代PD液刺激间皮细胞释放EVs,进而促进成纤维细胞活化和腹膜纤维化。通过GW4869或Rab27a敲低阻断EVs分泌可显著抑制PD诱导的成纤维细胞活化和腹膜纤维化。机制上,受损间皮细胞产生含有高水平的整合素连接激酶(ILK)的EVs,ILK被递送至成纤维细胞并通过p38 MAPK信号通路激活它们。临床上,ILK在长期PD患者的纤维化腹膜中表达上调。PD流出液中ILK阳性EVs的百分比与腹膜功能障碍和腹膜损伤程度相关。我们的研究强调腹膜EVs介导间皮细胞和成纤维细胞之间的通讯以启动腹膜纤维化。靶向EVs或ILK可能为对抗腹膜纤维化提供新的治疗策略。

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
间皮细胞来源的细胞外囊泡(EVs)是否参与腹膜纤维化,并探究其分子机制和临床相关性。
核心机制
受损间皮细胞分泌富含ILK的EVs,通过p38 MAPK信号通路激活成纤维细胞,促进腹膜纤维化。
主要证据
通过EV蛋白质组学与单细胞测序确认间皮细胞是PD流出液EVs的主要来源;体外共培养和EV处理实验证明间皮EVs促进成纤维细胞活化;小鼠模型中注射TGF-β-EVs加重纤维化,Rab27a敲低抑制纤维化;敲低ILK减轻纤维化;临床样本中ILK表达上调且ILK+ EVs百分比与腹膜功能相关。
研究意义
靶向EVs或ILK可能为对抗腹膜纤维化提供新的治疗策略,ILK+ EVs可作为腹膜功能的生物标志物。

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

EVs的分离与表征

从PD患者流出液中分离EVs并验证其特性。

从PLF、SPD和LPD患者样本中通过超速离心分离EVs,并通过TEM、NTA和Western blot验证EVs的形态、大小和标志物表达。

2

EV蛋白质组学与单细胞测序整合分析

确定PD流出液EVs的细胞来源及长期PD对EV分泌的影响。

对PD流出液EVs进行4D label-free蛋白质组学分析,结合scRNA-seq数据,通过MuSiC反卷积和ssGSEA分析不同细胞类型对EVs的贡献。

3

体外细胞共培养实验

验证间皮细胞来源的EVs对成纤维细胞活化的影响。

将TGF-β1预处理或未处理的间皮细胞与成纤维细胞在Transwell系统中共培养,或直接用分离的EVs处理成纤维细胞,检测成纤维细胞活化标志物(fibronectin, COL1A1, α-SMA)。

4

体内动物模型实验

验证间皮EVs对PD液诱导的腹膜纤维化的促进作用。

建立PD液诱导的腹膜纤维化小鼠模型,注射对照EVs或TGF-β-EVs,通过组织学、免疫组化和Western blot评估纤维化程度。

5

阻断EVs分泌实验

验证抑制EVs分泌能否减轻腹膜纤维化。

通过AAV1介导的Rab27a敲低阻断EV分泌,检测腹膜纤维化程度和腹膜功能。

6

机制研究:ILK及p38 MAPK通路

阐明介导EVs促进成纤维细胞活化的关键分子机制。

通过蛋白质组学筛选出ILK,验证其在EVs中的富集和传递,并通过过表达/敲低ILK及抑制剂OSU-T315研究其对成纤维细胞活化和p38 MAPK通路的影响。

7

临床样本分析

评估ILK在腹膜纤维化患者中的表达及其与临床指标的相关性。

通过免疫组化检测纤维化腹膜中ILK表达,通过流式细胞术检测PD流出液中ILK+ EVs的比例,并与腹膜功能指标(D/P Cre)及TGF-β1水平进行相关性分析。

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
0.22 μm过滤器Merck MilliporeSLGP033RB
SW28 Ti转子Beckman Coulter--
Earle's M199培养基GibcoC11150500BT
胎牛血清Gibco10270106
青霉素和链霉素Gibco15140122
胰岛素-转铁蛋白-硒ThermoFisher41400-045
DMEM培养基GibcoC11995500BT
70 μm细胞筛网Falcon352350
抗UPK3B抗体AbsciAB35546
RIPA裂解液BeyotimeP0013B
蛋白酶和磷酸酶抑制剂BeyotimeP1045
BCA试剂盒BeyotimeP0010
PVDF膜Roche3010040001
HRP标记兔二抗BosterBA1054
HRP标记鼠二抗BosterBA1050
增强化学发光底物ElabscienceE-BC-R3470
抗CD9抗体CST13403S
抗CD63抗体Proteintech25682-1-AP
抗CD81抗体CST56039S
抗TSG101抗体Proteintech28283-1-AP
抗Calnexin抗体Proteintech10427-2-AP
抗纤连蛋白抗体Abcamab2413
抗COL1A1抗体CST72026S
抗α-SMA抗体Sigma-AldrichA5228
抗FAP抗体Abcamab207178
抗PDGFRB抗体CST3169S
抗ILK抗体Abcamab76468
抗β-actin抗体CST8457S
抗GAPDH抗体CST5174S
抗β-Tubulin抗体CST2146S
TRIzol试剂Invitrogen15596018
PrimeScript RT试剂盒TakaraRR047A
罗氏LightCycler 480Roche--
DiO染料InvitrogenV-22886
PKH26染料Sigma-AldrichMINI26
含DAPI的抗荧光淬灭封片剂BeyotimeP0131
抗细胞角蛋白7抗体Santa Cruzsc-23876
抗波形蛋白抗体CST5741S
抗兔Alexa Fluor 488CST4412S
抗鼠Alexa Fluor 488CST4408S
抗兔Alexa Fluor 555CST4413S
抗兔Alexa Fluor 594CST8889S
抗鼠Alexa Fluor 594CST8890S
AAV1病毒WZ biosciences--
抗α-SMA抗体ServicebioGB111364
硫酸盐微球InvitrogenA37304
固定/透化试剂eBioscience88-8824-00
TGF-β1 ELISA试剂盒MEIMIANMM-0090H1
Prism 8GraphPad--

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
EV分离
超速离心条件:100,000 × g, 90 min,使用0.22 μm过滤器;样本来源和体积(400 mL)。
阅读提示:Methods: 2.3 EV isolation
细胞培养与处理
间皮细胞用TGF-β1浓度(10 ng/mL)处理时间(24 h);EVs处理浓度(30 μg/mL);GW4869浓度(20 μM)。
阅读提示:Methods: 2.3, 2.10
动物模型
小鼠品系(C57BL/6)、性别(雄性)、周龄(8周);PD液浓度(4.25%)、剂量(0.1 mL/g)、频率(每日)、持续时间(6周);EVs剂量(100 μg/次)、频率(每周3次)、给药途径(腹腔注射)。
阅读提示:Methods: 2.15, Figure legends 4a
EV分泌阻断
AAV1-shRab27a使用剂量(1×10^14 gv/Kg),注射时间(PD液处理前1周)。
阅读提示:Methods: 2.15, Figure 5a
机制验证
ILK siRNA或过表达质粒转染间皮细胞的条件;OSU-T315抑制剂浓度。
阅读提示:Methods: 2.10, Results 3.6, Figure 6e
临床样本分析
样本分组(PLF, SPD, LPD)及数量;ILK+ EVs流式检测的条件;相关性分析指标(D/P Cre, TGF-β1)。
阅读提示:Methods: 2.18, 2.19, Results 3.8