琥珀酸-SUCNR1的致病作用:通过M2巨噬细胞诱导肾纤维化的关键功能

The pathogenic role of succinate-SUCNR1: a critical function that induces renal fibrosis via M2 macrophage.

作者信息Min Pu, Jing Zhang, Fuyan Hong, Yan Wang, Chengwei Zhang, Yongcheng Zeng, Zhenzhen Fang, Weiwei Qi, Xia Yang, Guoquan Gao, Ti Zhou
PMID38291510
发布时间2024-01-30
DOI10.1186/s12964-024-01481-5

实验完整度

体内动物实验、体外细胞实验、巨噬细胞耗竭、siRNA敲低、通路抑制剂等多层次验证。

主要模型

C57/BL6小鼠 RAW 264.7巨噬细胞 NRK-49F肾成纤维细胞

重点核对

小鼠口服4%琥珀酸12周是否诱导肾间质纤维化 氯膦酸脂质体耗竭巨噬细胞可否逆转琥珀酸诱导的纤维化 SUCNR1 siRNA敲低是否阻断琥珀酸对巨噬细胞的作用 β-catenin抑制剂ICG-001是否抑制琥珀酸诱导的CTGF表达

摘要

背景:肾纤维化显著促进慢性肾脏病(CKD)肾功能的进行性丧失,其中替代激活的M2巨噬细胞在这一进展中起关键作用。糖尿病和肥胖个体的血清琥珀酸水平持续升高,两者均是CKD的关键致病因素。然而,升高的琥珀酸水平是否能够介导巨噬细胞M2极化并促进肾间质纤维化仍不清楚。方法:给雄性C57/BL6小鼠饮用添加4%琥珀酸的水12周,以评估其对肾间质纤维化的影响。此外,通过使用氯膦酸脂质体耗竭巨噬细胞,在体内证实了巨噬细胞的重要性。进一步,我们使用RAW 264.7和NRK-49F细胞来研究潜在的分子机制。结果:琥珀酸导致肾间质巨噬细胞浸润、促纤维化M2表型激活、促纤维化因子上调以及间质纤维化。氯膦酸脂质体处理显著耗竭巨噬细胞,并阻止了琥珀酸诱导的促纤维化因子增加和纤维化。机制上,琥珀酸通过触发SUCNR1-p-Akt/p-GSK3β/β-catenin信号促进CTGF转录,而SUCNR1 siRNA可抑制该信号。敲低琥珀酸受体(SUCNR1)或预孵育抗CTGF(结缔组织生长因子)抗体可抑制琥珀酸对RAW 264.7和NRK-49F细胞的刺激作用。结论:琥珀酸对肾间质纤维化的因果效应是由促纤维化M2巨噬细胞的激活介导的。琥珀酸-SUCNR1在激活p-Akt/p-GSK3β/β-catenin、CTGF表达以及促进巨噬细胞和成纤维细胞之间的串扰中发挥作用。我们的发现提示,通过促进尿中琥珀酸的排泄和/或使用SUCNR1选择性拮抗剂,是预防代谢性CKD进展的一种有前景的策略。

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
升高的琥珀酸是否通过诱导M2巨噬细胞极化促进肾间质纤维化及其分子机制。
核心机制
琥珀酸通过其受体SUCNR1激活p-Akt/p-GSK3β/β-catenin信号通路,上调巨噬细胞中CTGF的转录和表达,从而促进M2极化及促纤维化因子的释放,通过旁分泌作用刺激肾成纤维细胞增殖和活化。
主要证据
体内实验显示琥珀酸处理小鼠出现肾间质纤维化、巨噬细胞浸润及M2标志物上调;氯膦酸脂质体耗竭巨噬细胞可减轻纤维化。体外实验中,琥珀酸处理RAW 264.7细胞诱导M2极化和CTGF等促纤维化因子表达,其条件培养基促进NRK-49F增殖和活化;SUCNR1 siRNA敲低或抗CTGF抗体可阻断这些效应。
研究意义
本研究首次揭示琥珀酸通过M2巨噬细胞极化诱导肾间质纤维化,为代谢性CKD的早期预测和治疗提供了潜在靶点,包括促进尿中琥珀酸排泄和/或使用SUCNR1选择性拮抗剂。

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

动物模型建立与纤维化评估

验证琥珀酸是否直接诱导小鼠肾间质纤维化。

雄性C57/BL6小鼠随机分为对照组和琥珀酸组,琥珀酸组给予含4%琥珀酸的饮水12周,对照组给予蒸馏水。随后取肾脏进行Masson和Sirius red染色评估纤维化,免疫印迹检测纤连蛋白和α-SMA表达。

2

巨噬细胞耗竭实验

确认巨噬细胞在琥珀酸诱导的纤维化中的作用。

对琥珀酸组小鼠注射氯膦酸脂质体以耗竭巨噬细胞,对照组注射对照脂质体。检测F4/80免疫组化、促纤维化因子mRNA水平和纤维化程度。

3

体外巨噬细胞极化与功能验证

验证琥珀酸对巨噬细胞M2极化和促纤维化因子表达的直接影响。

使用RAW 264.7细胞(ATCC),以500 μM琥珀酸处理24小时或48小时,检测细胞活力(CCK8)、M1/M2标志物及促纤维化因子的mRNA和蛋白水平,以及CTGF释放。

4

巨噬细胞-成纤维细胞旁分泌作用

验证琥珀酸处理的巨噬细胞条件培养基是否通过旁分泌影响成纤维细胞。

收集琥珀酸处理的RAW 264.7细胞条件培养基(CM),加入NRK-49F细胞孵育48小时,检测增殖(CCK8、EdU)和活化标志(纤连蛋白、α-SMA)。

5

SUCNR1敲低实验

验证SUCNR1在琥珀酸诱导的巨噬细胞M2极化和促纤维化作用中的必要性。

使用SUCNR1 siRNA转染RAW 264.7细胞36小时,随后给予琥珀酸处理,检测SUCNR1表达、M1/M2标志物、促纤维化因子及条件培养基对NRK-49F的影响。

6

CTGF中和实验

验证CTGF在巨噬细胞条件培养基刺激成纤维细胞中的关键作用。

在NRK-49F细胞孵育条件培养基前,用抗CTGF抗体预处理2小时,检测细胞增殖和活化。

7

信号通路机制研究

揭示琥珀酸-SUCNR1调控CTGF表达的分子通路。

检测琥珀酸处理的小鼠肾脏和RAW 264.7细胞中β-catenin、p-Akt、p-GSK3β的表达,并利用β-catenin抑制剂ICG-001和SUCNR1 siRNA验证通路。

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
Masson三色和天狼星红试剂盒Solarbio LIFE SCIENCE, Beijing, China--
RIPA裂解液Beyotime, ChinaP0013
BCA蛋白定量试剂盒Thermo Scientific, Waltham, MA--
抗纤连蛋白抗体BOSTERBA1772
抗α-SMA抗体BOSTERBM3902
抗F4/80抗体CST70076T
抗CTGF抗体BeyotimeAF6582
抗GAPDH抗体Proteintech60004-1
抗β-actin抗体Santa Cruzsc1616
抗β-tubulin抗体Abcamab179513
抗SUCNR1抗体NovusNBP1-00861SS
抗β-catenin抗体Proteintech51067-2-AP
抗非磷酸化β-catenin抗体CST8814S
抗p-Akt抗体CST9271
抗Akt抗体CST4691
抗p-GSK3β抗体CST9323
抗GSK3β抗体CST9832
抗p-LRP6抗体CST2568
Trizol试剂Invitrogen--
Nanodrop 2000紫外分光光度计Thermo Scientific--
Evo M-MLV反转录预混试剂盒Accurate Biology, Changsha, ChinaAG11706
SYBR Green PCR预混液Accurate Biology, Changsha, ChinaAG11704
CFX96 touch实时荧光定量PCR仪BIO-RAD--
EZ-press细胞到cDNA试剂盒EZBioscience--
引物TIANYIHUIYUAN, China--
CCK8试剂APExBIO, Houston, USA--
EdU试剂盒Sangon Biotech, Shanghai, China--
奥林巴斯BX63显微镜Olympus--
DMEM培养基Gibco--
胎牛血清Gibco--
DMEM/F12培养基Gibco--
ICG-001MCE, USAHY-14428
抗CTGF抗体Selleck, USAA2042
小鼠CTGF ELISA试剂盒Elabscience, Bethesda, MDE-EL-M0340

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
4%琥珀酸饮水浓度、12周处理时间、小鼠性别(雄性)和品系(C57/BL6),每组样本量(n=5)
阅读提示:Methods中的Animal experiments
巨噬细胞耗竭
氯膦酸脂质体剂量(150 μl/只)、注射频率(每周两次)、给药方式(腹腔注射)
阅读提示:Methods中的Animal experiments
细胞处理
琥珀酸浓度(500 μM)、处理时间(24或48小时)、细胞系(RAW 264.7)
阅读提示:Methods中的Cell culture and treatment
信号通路抑制
ICG-001浓度(2 μM)、预处理时间(1小时)、溶剂(DMSO)
阅读提示:Methods中的Cell culture and treatment
siRNA敲低
siRNA来源(锐博生物)、转染时间(36小时)、目标基因(SUCNR1)
阅读提示:Methods中的SUCNR1 siRNA transfection