晚期糖基化终末产物诱导角质形成细胞活化:银屑病皮肤免疫反应的一种机制。

Advanced Glycation End Products-Induced Activation of Keratinocytes: A Mechanism Underlying Cutaneous Immune Response in Psoriasis.

作者信息Pan Kang, Jianru Chen, Shiyu Wang, Shaolong Zhang, Shuli Li, Sen Guo, Pu Song, Ling Liu, Gang Wang, Tianwen Gao, Weigang Zhang, Chunying Li
PMID37989127
发布时间2023
DOI10.1159/000534639

实验完整度

包含患者样本(血清、皮肤)、原代角质形成细胞体外实验、PBMC共培养及siRNA敲低等功能验证和机制验证。

主要模型

正常人表皮角质形成细胞(NHKs) 银屑病患者外周血单个核细胞(PBMCs) 银屑病患者皮损和血清样本

重点核对

AGEs处理浓度:100 mg/L BSA-AGEs 处理时间:细胞增殖检测48h,qRT-PCR和Western blot 24h,ELISA检测分泌48h siRNA敲低STAT1、STAT3和RAGE IL-36α中和抗体(2 pg/mL)或IL-36R拮抗剂(100 ng/mL)处理 患者样本数量:30例血清、5例皮肤和PBMCs

摘要

银屑病是一种常见的炎症性皮肤病,其中表皮角质形成细胞通过既是皮肤银屑病免疫反应的应答者又是加速器而发挥重要作用。晚期糖基化终末产物(AGEs)是一类促炎代谢物,通常在心脏代谢疾病中积累。最近的研究也观察到银屑病患者血清和皮肤中AGEs水平升高,但AGEs在银屑病炎症中的作用尚未得到充分研究。在本研究中,我们首先检测到银屑病患者皮损表皮角质形成细胞中AGEs的异常积累。此外,AGEs通过上调角蛋白17(K17)介导的p27KIP1抑制促进角质形成细胞增殖,随后加速细胞周期进程。更重要的是,AGEs促进角质形成细胞产生白介素-36α(IL-36α),这可以增强辅助性T细胞17(Th17)免疫反应。此外,AGEs诱导角质形成细胞中K17和IL-36α的表达依赖于信号转导和转录激活因子1/3(STAT1/3)信号通路的激活。最后,AGEs对角质形成细胞的作用由AGEs受体(RAGE)介导。综上所述,这些发现支持AGEs增强角质形成细胞的先天免疫功能,这有助于银屑病炎症的形成。我们的研究提示AGEs是银屑病与心脏代谢合并症之间潜在致病联系。

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
AGEs是否通过激活角质形成细胞的先天免疫功能参与银屑病皮肤免疫反应?
核心机制
AGEs通过RAGE激活STAT1/3信号通路,上调K17表达,抑制p27KIP1促进细胞周期进展,同时诱导IL-36α产生,增强Th17细胞反应。
主要证据
体外NHKs实验显示BSA-AGEs促进增殖和IL-36α分泌;siRNA敲低STAT1/3或RAGE逆转这些效应;患者皮损中AGEs和IL-36α积累,PBMCs共培养实验证实IL-36α介导Th17反应。
研究意义
研究提示AGEs是银屑病与心脏代谢合并症之间的潜在致病联系,为银屑病发病机制提供新视角。

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

检测银屑病患者AGEs水平

验证AGEs在银屑病患者中的系统性和皮肤积累情况。

通过ELISA检测30例银屑病患者和30例健康对照血清AGEs水平,并分析其与PASI评分的相关性;通过免疫荧光检测5例患者皮损和5例健康皮肤中AGEs分布。

2

评估AGEs对角质形成细胞增殖的影响

研究AGEs是否促进角质形成细胞增殖及其机制。

用BSA-AGEs处理NHKs,通过CCK8、resazurin、EdU和流式细胞术检测细胞活力和周期,Western blot检测K17、p27KIP1、Rb等蛋白表达。

3

检测AGEs对IL-36家族表达的影响

探究AGEs是否促进角质形成细胞产生IL-36α。

通过qRT-PCR和ELISA检测NHKs中IL-36α、β、γ的mRNA和分泌水平;免疫荧光检测皮损中IL-36α表达;分析患者血清IL-36α水平及与AGEs的相关性。

4

验证AGE预处理的角质形成细胞对Th17细胞的影响

确定AGE诱导的IL-36α是否增强Th17细胞反应。

用BSA-AGE处理的NHKs上清液培养银屑病患者PBMCs,加入IL-36α中和抗体或IL-36R拮抗剂,通过流式检测Th17细胞比例(RORγt+和IL-17A+),ELISA检测IL-17A分泌。

5

验证STAT1/3信号通路的作用

确定STAT1/3通路是否介导AGEs对K17和IL-36α的诱导。

Western blot检测BSA-AGEs处理NHKs后p-STAT1/3水平;使用siRNA敲低STAT1或STAT3,检测K17、p27KIP1、IL-36α表达变化。

6

验证RAGE介导AGEs效应

确认RAGE是AGEs作用于角质形成细胞的关键受体。

使用siRNA敲低RAGE,检测BSA-AGEs诱导的STAT1/3磷酸化、K17、p27KIP1和IL-36α表达变化。

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。

产品清单

实验环节名称品牌货号
角质形成细胞生长培养基GibcoMEPI500CA
人角质形成细胞生长添加剂GibcoS0015
牛血清白蛋白BioVision2221-BSA
BSA-AGEsBioVision2221
STAT1 siRNASanta Cruz Biotechnologysc-44123
STAT3 siRNASanta Cruz Biotechnologysc-29493
RAGE siRNASanta Cruz Biotechnologysc-36374
Lipofectamine 3000转染试剂InvitrogenL3000015
淋巴细胞分离液Dakewe7111011
IL-36α中和抗体R&D SystemsMAB10781
IL-36R拮抗剂MedChemExpressHY-P71965
重组人IL-36αR&D Systems1078-IL-025/CF
人AGEs定量ELISA试剂盒Enzyme-linked Biotechnologyml062867
人IL-36α定量ELISA试剂盒NeoBioscienceEHC057a
人IL-36β定量ELISA试剂盒NeoBioscienceEHC058b
人IL-36γ定量ELISA试剂盒NeoBioscienceEHC056g
人IL-17A定量ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-H5812c
Model 680酶标仪Bio-Rad--
AGEs兔单克隆抗体Abcamab23722
IL-36α兔单克隆抗体Abcamab269271
p-STAT1兔单克隆抗体Cell Signaling Technology9167
p-STAT3兔单克隆抗体Cell Signaling Technology9145
兔单克隆抗体IgG同型对照Abcamab172730
山羊抗兔IgG绿色488荧光二抗Abcamab150077
山羊抗兔IgG红色Cy3荧光二抗Abcamab6939
DAPIAbcamab104139
激光共聚焦显微镜Carl ZeissLSM510
CCK8试剂盒7 Sea BiotechC008
刃天青转化检测试剂盒RHINO BIOQDY-002-C
Annexin V-FITC/PI凋亡试剂盒7 Seas BiotechA005
Cell-Light EdU Apollo567体外试剂盒RiboBioC10310-1
高内涵成像系统Pathway 855BD--
RNase A和碘化丙啶染色液7Sea biotechC001
BD流式细胞仪BD Biosciences--
RIPA裂解液BeyotimeP0013C
核浆蛋白提取试剂盒BeyotimeP0027
BCA蛋白定量试剂盒Thermo Fisher Scientific23227
SDS-PAGE凝胶Bio-Rad--
聚偏二氟乙烯膜Millipore--
细胞角蛋白17抗体Abcamab109725
视网膜母细胞瘤蛋白抗体Cell Signaling Technology9309
磷酸化Rb抗体Cell Signaling Technology8516
p27KIP1抗体Cell Signaling Technology3686
STAT1抗体Cell Signaling Technology14994
磷酸化STAT1抗体Cell Signaling Technology9167
STAT3抗体Cell Signaling Technology12640
磷酸化STAT3抗体Cell Signaling Technology9145
RAGE抗体Abcamab37647
β-actin抗体Cell Signaling Technology3700
Lamin A/C抗体Cell Signaling Technology4777
山羊抗兔IgG抗体,过氧化物酶偶联Sigma-AldrichAP132P
山羊抗小鼠IgG抗体,过氧化物酶偶联Sigma-AldrichAP124P
Western blot成像系统Bio-Rad871BRO7308
Trizol试剂Invitrogen15596018
PrimerScript逆转录试剂盒TaKaRaAK4301
SYBR Premix Ex Taq IITaKaRaAKA1008
实时荧光定量PCR系统Bio-RadiQTM5
FITC抗人CD4抗体BioLegend357406
固定/破膜浓缩液Invitrogen00-5523-00-2511819
破膜缓冲液Invitrogen00-5523-00-2511274
PE抗人RORγt抗体eBioscience12-6988-82
PE抗大鼠IgG2α同型对照eBioscience12-4321-80
APC抗人IL-17A抗体BioLegend512334
APC抗小鼠IgG1同型对照BioLegend400141

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
样本类型:30例银屑病患者和30例健康对照血清;5例银屑病患者皮损及周围皮肤;5例健康对照皮肤;5例银屑病患者PBMCs。疾病严重度通过PASI评分。患者无其他自身免疫病,且采样前1个月未接受系统治疗。
阅读提示:Materials and Methods: Patients and Clinical Samples
角质形成细胞培养和处理
NHKs来自健康包皮,培养于无血清培养基(MEPI500CA)添加人角质形成细胞生长添加剂(S0015),使用第2-3代细胞。BSA-AGEs处理浓度100 mg/L或200 mg/L。
阅读提示:Materials and Methods: Keratinocyte Culture and Treatment
细胞增殖和周期检测
CCK8和resazurin检测处理48小时;EdU检测处理24小时;细胞周期检测处理24小时。
阅读提示:Materials and Methods: Cell Viability Assay, EdU Proliferation Assay, Cell Cycle Analysis; Figure 2 legends
分子表达检测
qRT-PCR和Western blot检测处理24小时;ELISA检测培养上清处理48小时。
阅读提示:Materials and Methods: Western Blot Assay, qRT-PCR, ELISA; Figure 3和5-7图注
PBMC共培养实验
PBMCs来自银屑病患者,用NHKs上清液培养48小时,加入IL-36α中和抗体(2 pg/mL)或IL-36R拮抗剂(100 ng/mL)或rhIL-36α(1 μg/mL)。
阅读提示:Materials and Methods: PBMC Isolation and Treatment; Figure 4图注
siRNA敲低实验
使用STAT1 siRNA、STAT3 siRNA和RAGE siRNA转染NHKs,转染后用BSA-AGEs处理。
阅读提示:Materials and Methods: Keratinocyte Culture and Treatment; Figure 6和7图注