Elabela通过抑制TRAF1/NF-κB诱导的氧化性DNA损伤促进糖尿病足溃疡创面愈合

Elabela inhibits TRAF1/NF-κB induced oxidative DNA damage to promote diabetic foot ulcer wound healing.

作者信息Yinghui Hong, Jun Li, Yinsheng Zhong, Shujun Yang, Liying Pei, Zijie Huang, Xuxiang Chen, Hao Wu, Guanghui Zheng, Chaotao Zeng, Haidong Wu, Tong Wang
PMID37664606
期刊iScience
发布时间2023-08-09
DOI10.1016/j.isci.2023.107601

实验完整度

包含体内动物模型(db/db小鼠全层皮肤缺损模型)、体外细胞实验(HUVECs高糖模型)、功能验证(迁移、血管生成)和机制验证(TRAF1/NF-κB通路),并有人类样本验证。

主要模型

db/db小鼠全层皮肤缺损模型 人脐静脉内皮细胞(HUVECs)高糖模型 糖尿病足溃疡患者创面组织

重点核对

db/db小鼠和db/m小鼠来源及周龄(9周,雄性) ELA给药剂量(5 μg/g/d)和给药方式(创面周围多点皮下注射,隔日一次) HUVECs高糖建模浓度(30 mM葡萄糖)和ELA干预浓度(5 μM) TRAF1过表达质粒和si-APJ转染条件(Lipofectamine 3000,转染48-72小时) PMA(NF-κB激活剂)浓度(50 nM)和处理时间(24小时)

摘要

糖尿病足溃疡(DFU)是糖尿病的严重并发症。Elabela(ELA)是apelin受体(APJ)的配体,已被证明能促进血管生成并抑制炎症。本研究旨在阐明ELA在DFU创面愈合中的作用。使用db/m和db/db小鼠构建全层皮肤缺损模型,观察ELA对创面愈合的影响。研究了ELA在高糖培养基中培养的内皮细胞中的功能。在db/db小鼠创面周围注射ELA可加速创面闭合并减少炎症浸润。DNA损伤指标、升高的活性氧(ROS)水平和尾DNA量被ELA下调,但TRAF1过表达后受损。ELA介导的NF-κB磷酸化抑制改善了细胞迁移和血管生成,而这些被APJ沉默阻断。研究结果表明,ELA抑制TRAF1介导的NF-κB信号激活,减少ROS相关的氧化性DNA损伤,并改善内皮功能的保护。

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
Elabela(ELA)是否通过抑制TRAF1/NF-κB信号通路减轻ROS相关的氧化性DNA损伤,从而促进糖尿病足溃疡(DFU)创面愈合?
核心机制
ELA通过APJ受体下调TRAF1,抑制NF-κB信号通路的磷酸化激活,从而减轻ROS积累诱导的氧化性DNA损伤,保护内皮细胞功能,促进创面愈合。
主要证据
在db/db小鼠模型中,ELA治疗加速创面闭合,减少炎症浸润和8-OHdG水平;在HUVECs高糖模型中,ELA减轻ROS和DNA损伤,抑制p53/p21表达和细胞凋亡,促进迁移和血管生成;TRAF1过表达逆转了ELA的保护作用,而APJ沉默部分消除了这些保护效应。
研究意义
研究揭示了ELA/APJ轴在减轻糖尿病创面氧化应激损伤中的新机制,为DFU的治疗提供了潜在的新靶点,并可能作为抗氧化药物开发的候选分子。

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

建立糖尿病小鼠全层皮肤缺损模型并评估ELA的体内疗效

验证ELA在糖尿病状态下对创面愈合的促进作用及其对炎症和DNA损伤的影响。

使用db/m和db/db小鼠构建全层皮肤缺损模型,db/db小鼠随机分为db/db组和db/db+ELA组(每组5只),创面周围多点皮下注射ELA(5 μg/g/d)或PBS,隔日一次,观察至第21天,检测创面闭合率、组织学改变、炎症因子(IL-6、TNF-α)和8-OHdG水平,以及CD31免疫组化染色。

2

体外评估ELA对高糖条件下HUVECs功能的影响

确定ELA对高糖环境下内皮细胞增殖、迁移和血管生成能力的影响。

使用CCK-8检测不同葡萄糖浓度和ELA浓度下的细胞活力;采用划痕实验和Transwell实验检测迁移;Matrigel血管生成实验评估管形成能力。

3

RNA测序筛选ELA调控的差异表达基因并富集分析

识别ELA在高糖条件下调控的基因及涉及的信号通路。

对HUVECs在正常糖(BL)、高糖(HG)、高糖+ELA(ELA)条件下进行mRNA测序,筛选差异表达基因,进行GO和KEGG富集分析。

4

验证ELA对ROS和DNA损伤的影响

确定ELA是否减轻高糖诱导的ROS积累和氧化性DNA损伤。

使用荧光探针DCFH-DA检测ROS水平;彗星实验评估DNA损伤(尾DNA含量和OTM);ELISA检测细胞培养上清中8-OHdG;Western blot检测p53和p21蛋白表达。

5

验证TRAF1和NF-κB通路在ELA保护中的作用

确定TRAF1和NF-κB信号是否是ELA保护效应的关键机制。

通过qPCR和Western blot检测TRAF1表达和NF-κB p65磷酸化水平;使用PMA激活NF-κB,观察对ELA保护作用的影响;通过TRAF1过表达质粒转染,评估对DNA损伤、凋亡和血管生成的影响。

6

验证APJ受体介导ELA的保护作用

确定ELA的保护作用是否通过其受体APJ介导。

使用siRNA沉默APJ(si-APJ),检测TRAF1表达、NF-κB磷酸化、DNA损伤、凋亡和迁移的变化。

7

临床样本验证TRAF1/NF-κB表达变化

验证TRAF1/p-NF-κB p65在人体DFU组织中的表达差异,评估临床相关性。

收集DFU患者和非糖尿病创伤患者创面组织,进行HE染色和Western blot检测TRAF1、p-NF-κB p65、NF-κB p65表达。

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
ElabelaGL Biochem585575
佛波醇12-十四酸酯13-乙酸酯MedChemExpressHY-18739
ECM培养基ScienCell--
D-葡萄糖Sigma--
兔抗β-actin抗体Cell Signaling Technology4967
兔抗GAPDH抗体Cell Signaling Technology2118
兔抗磷酸化NF-κB p65抗体Cell Signaling Technology3033
兔抗NF-κB p65抗体Cell Signaling Technology8242
兔抗TRAF1抗体Cell Signaling Technology4715
兔抗磷酸化IκBα抗体Cell Signaling Technology2859
小鼠抗IκBα抗体Cell Signaling Technology9247
兔抗p53抗体Cell Signaling Technology2527
兔抗p21抗体Proteintech10335-1-AP
兔抗apelin受体抗体Proteintech20341-1-AP
兔抗TRAF1抗体Abcamab300076
山羊抗兔IgG HRP连接抗体Cell Signaling Technology7074
山羊抗小鼠IgG HRP连接抗体Cell Signaling Technology7076
小鼠IL-6 ELISA试剂盒ElabscienceE-MSEL-M0001
小鼠TNF-α ELISA试剂盒ElabscienceE-MSEL-M0002
8-OHdG ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-0028c
人脐静脉内皮细胞iCellh110
BKS-db小鼠(Lepr wt/wt)TopBiotech Co., LtdIMSR_GPT:T002407
BKS-db小鼠(Lepr KO/KO)TopBiotech Co., LtdIMSR_NM-KO-190663
Lipofectamine 3000转染试剂InvitrogenL3000
质粒提取试剂盒MagenP1114
TRIzol试剂Sigma--
RIPA裂解液Beyotime--
BCA蛋白定量试剂盒Beyotime--
PVDF膜Merck Millipore--
HiPure质粒提取试剂盒Magen--
CCK-8试剂盒Tongren--
凋亡检测试剂盒BD--
基质胶Corning--
Keygentec彗星试剂盒Keygentec--
活性氧检测试剂盒Beyotime--

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
体内动物模型
小鼠品系、周龄、性别;ELA剂量和给药方式;创面大小;观察时间点
阅读提示:详见STAR★Methods中“Construction and intervention of diabetic skin defect mouse model”
细胞培养与处理
HUVECs代次;高糖浓度(30 mM);ELA浓度(5 μM);处理时间(48小时)
阅读提示:详见STAR★Methods中“Cell lines and culture”及图2图例
机制验证
TRAF1过表达质粒序列;si-APJ序列;转染试剂和浓度;PMA浓度和时间
阅读提示:详见STAR★Methods中“Plasmid, siRNA construction and transfection”和“Drugs”,及图4-6图例
临床样本
DFU患者和对照组的样本量、年龄、性别匹配;组织处理方式
阅读提示:详见STAR★Methods中“Ethics, animals and human specimens”及图7图例