TNFSF14/LIGHT通过PI3Kγ/SGK1通路依赖的M2巨噬细胞极化促进心脏纤维化和心房颤动易感性

TNFSF14/LIGHT promotes cardiac fibrosis and atrial fibrillation vulnerability via PI3Kγ/SGK1 pathway-dependent M2 macrophage polarisation.

作者信息Yirong Wu, Siyao Zhan, Lian Chen, Mingrui Sun, Miaofu Li, Xuanting Mou, Zhen Zhang, Linhao Xu, Yizhou Xu
PMID37580750
发布时间2023-08-14
DOI10.1186/s12967-023-04381-3

实验完整度

包含患者样本分析(PCR芯片、ELISA)、体内小鼠模型(rLIGHT注射、电生理、组织学)、体外细胞实验(BMDM、CF共培养)及机制验证(抑制剂、RNA测序),多个独立证据层级。

主要模型

AF患者外周血单个核细胞 C57BL/6小鼠rLIGHT注射模型 小鼠骨髓来源巨噬细胞(BMDMs) 小鼠原代心脏成纤维细胞(CFs)

重点核对

AF患者PBMCs中LIGHT和TNFRSF14 mRNA表达升高,血清LIGHT蛋白水平升高 rLIGHT尾静脉注射剂量(10 μg/周,4周)及AF诱导性检测方法 BMDM M2极化标志物(CD163、CD206、ARG1)表达及TGF-β1分泌 PI3Kγ抑制剂IPI549和SGK1抑制剂GSK650394的处理浓度和预处理时间

摘要

背景:肿瘤坏死因子超家族蛋白14(TNFSF14),也称为LIGHT,是免疫和纤维化疾病的重要调节因子。然而,其在心脏纤维化和心房颤动(AF)中的具体作用尚未完全阐明。本研究旨在探讨LIGHT对心肌纤维化和AF发生发展的影响。方法:使用来自AF和窦性心律患者的PBMCs进行PCR芯片分析,以识别主要差异表达基因,随后通过ELISA评估其血清蛋白水平。在小鼠尾静脉注射重组LIGHT(rLIGHT)4周后,检测心脏的形态学、功能和电生理变化。体外使用rLIGHT刺激骨髓来源巨噬细胞(BMDMs)制备巨噬细胞条件培养基(MCM),然后用MCM培养小鼠心脏成纤维细胞(CFs)。使用qRT-PCR、western blotting和免疫染色检测相关蛋白和基因的表达。结果:AF患者PBMCs中LIGHT和TNFRSF14的mRNA水平高于健康对照。此外,AF患者血清LIGHT蛋白水平高于健康对照,并与左心房逆向重塑相关。进一步,我们证明rLIGHT注射促进心脏巨噬细胞浸润和M2极化,此外还促进心房纤维化和AF诱导性,分别通过MASSON染色和心房burst起搏检测。心脏样本的RNA测序揭示PI3Kγ/SGK1通路可能参与这些病理过程。因此,我们在体外证实了rLIGHT促进BMDM M2极化和TGF-β1分泌的假说,且这一过程可被PI3Kγ和SGK1抑制剂抑制。同时,在LIGHT刺激的MCM培养的CFs中观察到胶原合成增加和肌成纤维细胞转化增强,而在PI3Kγ和SGK1抑制剂处理组中这些变化得到改善。结论:外周血中LIGHT蛋白水平可作为AF的预后标志物并评估其严重程度。LIGHT通过促进巨噬细胞M2极化促进心脏纤维化和AF诱导性,其中PI3Kγ和SGK1的激活不可或缺。

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
LIGHT是否参与心肌纤维化和心房颤动的发生发展,其潜在机制是什么?
核心机制
LIGHT通过激活PI3Kγ/SGK1通路促进巨噬细胞M2极化,进而分泌TGF-β1等细胞因子,诱导心脏成纤维细胞向肌成纤维细胞转化和胶原合成,导致心肌纤维化和AF易感性。
主要证据
患者PBMCs和血清中LIGHT水平升高;rLIGHT注射小鼠心脏巨噬细胞浸润和M2极化增加,心房纤维化和AF诱导性增强;体外BMDM在rLIGHT刺激下M2极化及TGF-β1分泌增加,被PI3Kγ/SGK1抑制剂阻断;MCM处理CFs促进胶原合成和肌成纤维细胞转化。
研究意义
LIGHT可作为AF的预后标志物,并可能是治疗AF及其他炎症和纤维化相关心血管疾病的潜在靶点。

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

患者样本分析

评估LIGHT在AF患者中的表达水平及其与临床特征的关系

收集AF患者和SR对照的外周血,分离PBMCs进行PCR芯片分析,用ELISA检测血清LIGHT蛋白水平,并进行ROC曲线和相关性分析。

2

体内动物模型建立

验证LIGHT对心脏功能和AF诱导性的影响

6-8周龄C57BL/6小鼠尾静脉注射重组LIGHT(10 μg/周)或生理盐水4周,通过超声心动图、心内电生理检测和AF诱导评估心脏功能和AF易感性。

3

组织学与分子分析

评估LIGHT诱导的心脏纤维化和巨噬细胞极化

通过H&E、Masson三色染色评估纤维化;通过免疫组化和Western blot检测巨噬细胞标志物(F4/80、CD163、CD206、iNOS)和纤维化相关蛋白(collagen I/III、α-SMA、TGF-β1)。

4

转录组分析

揭示LIGHT调控心脏重塑的潜在信号通路

对小鼠心脏组织进行RNA测序,鉴定差异表达基因并进行GO和KEGG富集分析,发现PI3K-Akt信号通路富集,并验证PI3Kγ和SGK1表达变化。

5

体外巨噬细胞极化实验

验证LIGHT是否通过PI3Kγ/SGK1通路诱导M2极化

用rLIGHT刺激BMDMs,并用IPI549和GSK650394预处理,检测M2极化标志物(CD163、CD206、ARG1)和TGF-β1、IL-10分泌。

6

体外成纤维细胞共培养实验

确定LIGHT是否通过巨噬细胞分泌因子影响成纤维细胞表型

用BMDM条件培养基(MCM)处理心脏成纤维细胞,检测胶原合成和肌成纤维细胞转化标志物。

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
重组LIGHT蛋白MedChemExpressHY-P73837
Eganelisib(IPI549)MedChemExpressHY-100716
GSK650394MedChemExpressHY-15192
抗磷酸化Akt (Ser473)抗体Cell Signalling Technology4060
抗Akt抗体Cell Signalling Technology4691
抗PIK3CG抗体ABclonalA0266
抗SGK1抗体ABclonalA3936
抗磷酸化Smad2/Smad3抗体ABclonalAP1343
抗Smad2抗体HUABIOET1604-2
抗Smad3抗体HUABIOET1607-4
抗PI3K p85α抗体HUABIOET1608-70
抗F4/80抗体Proteintech28463-1-AP
抗CD3抗体Proteintech17617-1-AP
抗CD163抗体Proteintech16646-1-AP
抗ARG1抗体Proteintech66129-1-Ig
抗CD206抗体Proteintech60143-1-Ig
抗iNOS抗体Proteintech18985-1-AP
抗MCP1抗体Proteintech66272-1-Ig
抗TGFβ1抗体Proteintech21898-1-AP
抗collagen I抗体Proteintech14695-1-AP
抗collagen III抗体Proteintech68320-1-Ig
抗α-SMA抗体Proteintech14395-1-AP
抗β-actin抗体Proteintech20536-1-AP
抗GAPDH抗体Proteintech10494-1-AP
Zombie Green™ 可固定活力试剂盒BioLegend423111
Brilliant Violet 421™抗人CD14抗体BioLegend325628
Brilliant Violet 605™抗人CD3抗体BioLegend317322
PE抗人LTβR抗体BioLegend322008
PE/CY7抗人HVEM抗体BioLegend318810
APC抗人LIGHT抗体BioLegend392708
APC抗小鼠F4/80抗体BioLegend123116
Brilliant Violet 421™抗小鼠CD206抗体BioLegend141717
Vevo 2100超声系统Visual Sonics--
1.1F八极导管iWorx Systems--
iWorx IX-RA-834记录仪iWorx Systems--
数字切片扫描仪LeicaAperio Versa 8
mRNA-seq文库制备试剂盒VazymeNR612-02
DMEM培养基GIBCO--
胎牛血清Invitrogen GIBCO--
青霉素-链霉素Invitrogen GIBCO--
巨噬细胞集落刺激因子NovoproteinC756
II型胶原酶WorthingtonLS004177
CCK-8试剂DojindoCK04
人LIGHT ELISA试剂盒R&D SystemsDLIT00
小鼠TGF-β1 ELISA试剂盒ABclonalRK0057
小鼠IL-10 ELISA试剂盒ABclonalRK00016
小鼠IL-4 ELISA试剂盒ABclonalRK00036
小鼠TNF-α ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-M3063
小鼠NT-proBNP ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-M0834c
小鼠IL-1β ELISA试剂盒Thermo Fisher Scientific88-7013-77
RNA快速纯化试剂盒YishanES-RN001
组织RNA纯化试剂盒PlusYishanES-RN001
HiFiScript cDNA合成试剂盒CwbioCW2569M
UltraSYBR混合物CwbioCW2601H
ABI 7500实时荧光定量PCR检测系统Thermo Fisher Scientific--
NanoDrop分光光度计Thermo Fisher Scientific--
PVDF膜Millipore--
ECL底物Thermo Fisher Scientific--
剥离缓冲液BeyotimeP0025

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
患者样本收集
AF患者和SR对照的数量、排除标准、外周血采集和处理方法
阅读提示:Methods: Clinical sample collection and processing and PBMC separation
动物模型
小鼠品系、周龄、体重、rLIGHT剂量、给药途径和持续时间
阅读提示:Methods: Animal experiments
细胞培养与处理
BMDM和CF的分离方法、培养条件、rLIGHT浓度、抑制剂浓度和处理时间
阅读提示:Methods: Cell isolation and culture, Preparation of macrophage-conditioned medium for CF treatment
AF诱导方案
burst刺激参数(CL范围、持续时间)、AF定义标准
阅读提示:Methods: Intracardiac electrophysiological examination and induction of AF
分子检测
RNA提取、qRT-PCR引物、Western blot抗体、ELISA试剂盒等详细信息
阅读提示:Methods: qRT-PCR and PCR array, Western blot analysis, ELISA