Endoglin通过调节TGF-β/ALK/Smads信号通路的激活加重腹膜纤维化

Endoglin aggravates peritoneal fibrosis by regulating the activation of TGF-β/ALK/Smads signaling.

作者信息Qian Huang, Rui Xiao, Jing Lu, Yao Zhang, Liang Xu, Jie Gao, Jing Sun, Haiping Wang
PMID36210850
发布时间2022-09-23
DOI10.3389/fphar.2022.973182

实验完整度

包含体内大鼠PF模型(AAV9-ENG敲低)和体外HPMCs细胞实验(siRNA),并进行了功能验证(纤维化、血管生成、EMT标志物)和机制验证(TGF-β/ALK/Smads通路)。

主要模型

SD大鼠腹膜纤维化模型 人腹膜间皮细胞系HMrSV5 高糖诱导的HPMCs损伤模型

重点核对

AAV9-ENG敲低效率(Western blot和免疫组化验证) ENG siRNA转染效率(Western blot验证) HG浓度选择:2.5%葡萄糖(基于CCK-8结果) 体内实验分组:Control、PDF、AAV9-NC+PDF、AAV9-ENG+PDF,每组n=8 TGF-β/ALK/Smads通路激活检测:p-Smad2、p-Smad3、p-Smad1/5/9

摘要

背景:腹膜纤维化(PF)是长期腹膜透析(PD)患者的一种难治性并发症。转化生长因子-β(TGF-β)是参与PD相关PF的关键促纤维化因子,而endoglin作为TGF-β的辅助受体,在平衡TGF-β信号通路中发挥作用。在此,我们研究了endoglin是否可作为PF的潜在治疗靶点。方法:在体内,我们通过每天腹腔注射含4.25%葡萄糖的腹膜透析液(PDF)6周建立SD大鼠PF模型,并在第14天通过尾静脉注射AAV9-ENG下调endoglin表达,以评估endoglin对腹膜形态及纤维化、血管生成和上皮-间质转化(EMT)相关标志物的影响。在体外,我们在高糖培养基中用ENG siRNA转染人腹膜间皮细胞(HPMCs),以探讨endoglin在PF中的潜在机制。结果:与对照组相比,持续暴露于生物不相容的PDF诱导了更严重的PF,同时endoglin表达显著增加。相反,敲低endoglin改善了腹膜损伤,其特点是腹膜增厚和胶原沉积、血管生成以及EMT的减轻。一致地,在高糖培养基中培养的HPMCs经历了EMT过程,并表现出纤连蛋白、I型胶原、血管内皮生长因子(VEGF)的过表达,而这些前述改变在ENG siRNA转染后得到缓解。此外,我们还发现ENG siRNA抑制了高糖(HG)处理的HPMCs中TGF-β诱导的Smad2/3和Smad1/5/9磷酸化。结论:我们的研究结果首次证实endoglin通过调节TGF-β/ALK/Smads信号通路的激活加重PF,这将为PF提供一个新的潜在治疗靶点。

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
Endoglin是否在腹膜纤维化(PF)中发挥作用,并能否作为潜在治疗靶点?
核心机制
Endoglin通过调节TGF-β/ALK/Smads信号通路的激活(包括Smad2/3和Smad1/5/9磷酸化)加重PF。
主要证据
体内大鼠PF模型显示endoglin上调,敲低endoglin减轻腹膜增厚、胶原沉积、血管生成和EMT;体外HPMCs中,HG诱导endoglin上调及纤维化、血管生成和EMT标志物表达,ENG siRNA敲低后逆转这些变化,并抑制Smad2/3和Smad1/5/9磷酸化。
研究意义
靶向endoglin可能为长期PD患者提供保持腹膜完整性的治疗干预。

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

建立腹膜纤维化动物模型

模拟PD相关PF,观察endoglin表达变化。

SD大鼠每日腹腔注射4.25%葡萄糖PDF 6周建立PF模型;对照组注射等量生理盐水。

2

体内敲低endoglin并评估效果

验证endoglin在PF中的作用。

在建模第14天尾静脉注射AAV9-ENG(或AAV9-NC对照)敲低endoglin,4周后取腹膜组织进行病理和蛋白分析。

3

体外高糖刺激HPMCs

研究endoglin在高糖诱导的腹膜间皮细胞损伤中的作用。

用不同浓度葡萄糖处理HMrSV5细胞,选择2.5%葡萄糖进行后续实验,检测细胞增殖和EMT相关蛋白表达。

4

体外siRNA敲低endoglin

验证endoglin敲低对HG诱导的HPMCs损伤的影响。

用ENG siRNA或NC siRNA转染HPMCs,然后在高糖(2.5%)条件下处理,检测EMT、纤维化、血管生成标志物及TGF-β/ALK/Smads通路蛋白。

5

机制验证:TGF-β/ALK/Smads通路

探讨endoglin调节PF的分子机制。

检测HG处理的HPMCs中TGF-β1、p-Smad2、p-Smad3、p-Smad1/5/9的蛋白水平,以及ENG siRNA敲低后的变化。

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。

验证样本或模型特征
验证细胞功能变化

产品清单

实验环节名称品牌货号
含4.25%葡萄糖的腹膜透析液Baxter Healthcare Ltd.--
AAV9-ENGGenomeditech--
AAV9-NCGenomeditech--
DMEM/F12培养基----
胎牛血清----
青霉素/链霉素----
Lipofectamine 2000Invitrogen--
CCK-8试剂盒Elabscience--
RIPA裂解液----
BCA蛋白定量试剂盒Beyotime Biotechnology--
PVDF膜Millipore--
ECL化学发光试剂Millipore--
Amersham Imager 600成像系统GE--
DAPIBeyotime Biotechnology--
抗endoglin抗体Proteintech10862-1-AP
抗纤连蛋白抗体Proteintech15613-1-AP
抗I型胶原抗体Proteintech14695-1-AP
抗CD31抗体Abcamab182981
抗E-钙黏蛋白抗体Cell Signaling Technology3195T
抗N-钙黏蛋白抗体Proteintech22018-1-AP
抗波形蛋白抗体Abcamab92547
抗α-平滑肌肌动蛋白抗体Proteintech14395-1-AP
抗VEGF抗体Proteintech19003-1-AP
抗TGF-β1抗体Proteintech21898-1-AP
抗磷酸化Smad2抗体Cell Signaling Technology3108T
抗磷酸化Smad3抗体Abcamab52903
抗磷酸化Smad1/5/9抗体Cell Signaling Technology13820T
抗GAPDH抗体AbclonalAC002
DAB显色底物----
二甲苯----
石蜡----
Triton X-100----
牛血清白蛋白----
Alexa Fluor 488标记二抗Invitrogen--

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
大鼠品系、性别、年龄、体重;PDF浓度、剂量、给药方式、频率、持续时间;对照组处理
阅读提示:Materials and methods: Animal and experiments
体内敲低endoglin
AAV9-ENG滴度、注射剂量、注射时间、注射途径;AAV9-NC对照
阅读提示:Materials and methods: Animal and experiments; Construction of AAV9-ENG
体外细胞实验
细胞系、培养基、血清浓度、培养条件;HG浓度、处理时间;siRNA序列、转染试剂、转染条件
阅读提示:Materials and methods: Cell culture and treatment; siRNA transfection
Western blot
蛋白提取方法、抗体稀释比、孵育条件、显色方法
阅读提示:Materials and methods: Western blot analysis
统计分析
重复次数、统计方法、显著性阈值
阅读提示:Materials and methods: Statistical analysis