酸性鞘磷脂酶通过调节初始CD4+ T细胞向Th17和Treg亚群分化,是皮肌炎的治疗靶点

ASM is a therapeutic target in dermatomyositis by regulating the differentiation of naive CD4 + T cells into Th17 and Treg subsets.

作者信息Yuehong Chen, Huan Liu, Zhongling Luo, Jiaqian Zhang, Min Dong, Geng Yin, Qibing Xie
PMID39026344
发布时间2024-07-18
DOI10.1186/s13395-024-00347-1

实验完整度

包含患者样本的临床相关性分析、ASM基因敲除小鼠的体内功能验证、阿米替林药物干预的体内实验以及体外CD4+ T细胞分化实验,涉及多层级验证。

主要模型

皮肌炎患者血液及肌肉组织样本 实验性自身免疫性肌炎(EAM)小鼠模型 SMPD1基因敲除(SMPD1−/−)小鼠 小鼠脾脏初始CD4+ T细胞体外分化模型

重点核对

ASM基因敲除小鼠基因型确认(PCR引物及条件) EAM模型诱导条件(1.5 mg豚鼠肌球蛋白、完全弗氏佐剂含10 mg/ml结核分枝杆菌) 阿米替林给药剂量(1 mg/kg或10 mg/kg,口服灌胃,造模前2天开始) 体外Th17分化条件(anti-CD3 2 µg/mL、anti-CD28 1 µg/mL,培养4天)

摘要

背景:本研究旨在探讨酸性鞘磷脂酶(ASM)在皮肌炎(DM)病理过程中的参与,使其成为DM的潜在治疗靶点。方法:纳入DM患者和健康对照(HCs),评估血清ASM水平和活性,并探讨ASM与临床指标之间的关联。随后,利用ASM基因敲除小鼠和野生型小鼠建立肌炎小鼠模型,研究ASM在病理中的重要作用,并评估ASM抑制剂阿米替林的治疗效果。此外,我们在体内和体外研究了靶向ASM的潜在治疗机制。结果:共纳入58例DM患者和30例HCs。DM患者ASM水平显著高于HCs,中位数(四分位数)分别为2.63(1.80–4.94)ng/mL和1.64(1.47–1.96)ng/mL。DM患者血清ASM活性显著高于HCs。此外,血清ASM水平与疾病活动度和肌酶水平相关。敲除ASM或用阿米替林治疗可改善疾病严重程度,重新平衡CD4 T细胞亚群Th17和Treg,并减少其分泌的细胞因子的产生。后续研究表明,靶向ASM可调节相关转录因子和关键调节蛋白的表达。结论:ASM通过调节初始CD4+ T细胞的分化参与DM的病理过程,可能成为潜在的治疗靶点。

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
ASM是否参与皮肌炎的病理过程,并可能作为治疗靶点?其机制是否与调节初始CD4+ T细胞分化相关?
核心机制
ASM通过调节初始CD4+ T细胞向Th17和Treg亚群的分化参与DM病理:敲除ASM或抑制其活性可降低Th17细胞并增加Treg细胞,调节相关转录因子RORγT、FOXP3及信号蛋白p-STAT3、p-STAT5的表达。
主要证据
DM患者血清ASM水平和活性升高,且与疾病活动度及肌酶相关;EAM小鼠模型中,ASM敲除或阿米替林治疗改善疾病严重程度,降低Th17、增加Treg,并影响IL-17A、IL-10、IL-6水平及RORγT、p-STAT3等表达。
研究意义
ASM可能是DM的潜在治疗靶点,该研究增进了对阿米替林治疗机制的理解,并为ASM活性升高相关疾病使用阿米替林提供了新机会。

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

临床样本ASM水平及活性检测

比较DM患者与健康对照血清ASM水平和活性,并分析其与临床指标的相关性。

纳入58例DM患者和30例HCs,采用ELISA检测血清ASM水平,使用试剂盒检测ASM活性,通过qRT-PCR和IHC评估肌肉组织ASM表达,并进行相关性分析。

2

EAM小鼠模型建立与验证

建立实验性自身免疫性肌炎(EAM)小鼠模型,复制DM病理特征,评估ASM表达。

使用野生型豚鼠肌球蛋白1.5 mg和含10 mg/ml结核分枝杆菌的完全弗氏佐剂诱导小鼠EAM模型,检测肌肉力量、血清CK、脾脏重量、H&E染色病理评分,并通过qRT-PCR、IHC和活性检测评估ASM表达。

3

ASM基因敲除小鼠实验

验证ASM在EAM病理中的关键作用。

使用SMPD1−/−小鼠和野生型小鼠建立EAM模型,比较疾病严重程度(肌力、血清CK、脾脏、组织学)及CD4 T细胞亚群变化。

4

阿米替林治疗EAM小鼠

评估ASM抑制剂阿米替林对EAM小鼠的治疗效果。

造模前2天开始口服阿米替林(1 mg/kg或10 mg/kg),持续至实验结束,评估疾病严重程度、ASM表达和活性、CD4 T细胞亚群及细胞因子水平。

5

体内CD4 T细胞亚群及细胞因子检测

检测EAM模型中CD4 T细胞亚群失衡及靶向ASM后的调节作用。

通过流式细胞术检测脾脏中Th17和Treg比例,ELISA检测血清、肌肉和脾脏中IL-17A、IL-10、IL-6水平,qRT-PCR检测相关mRNA。

6

机制研究(转录因子及信号蛋白)

探讨靶向ASM调节CD4 T细胞分化的分子机制。

通过qRT-PCR检测肌肉和脾脏中RORγT和FOXP3 mRNA表达,通过Western blot检测肌肉组织中p-STAT3、STAT3、p-STAT5、STAT5蛋白水平。

7

体外初始CD4+ T细胞分化实验

验证AMI对初始CD4+ T细胞向Th17分化的直接抑制作用。

从小鼠脾脏分离初始CD4+ T细胞,在Th17分化条件下培养,加入AMI(1µM或10µM),4天后通过流式细胞术检测Th17比例,qRT-PCR检测IL-17A mRNA,Western blot检测p-STAT3蛋白。

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
RPMI-1640培养基univ bio-technology CO., Ltdabs9468
胎牛血清Gibco10099-141
完全弗氏佐剂Chondrex7027
不完全弗氏佐剂Chondrex7002
盐酸阿米替林MedChemExpressHY-B0527A
塑料灌胃管Shanghai Yuyan Instruments CompanyTFEP-001
RNeasy® Mini试剂盒Qiagen74104
抗GAPDH抗体Abcamab181602
抗酸性鞘磷脂酶抗体Abcamab83354
酸性鞘磷脂酶活性检测试剂盒(荧光法)Abcamab190554
人酸性鞘磷脂酶ELISA试剂盒Abcamab277075
ChamQ SYBR qPCR预混液VazymeQ311-02
HiScript® III RT SuperMix 定量PCR预混液(含gDNA去除)VazymeR323-01
抗STAT3抗体Affinity BiosciencesAF6294
抗STAT3磷酸化Y705抗体Affinity BiosciencesAF3293
增强化学发光试剂盒Affinity BiosciencesKF005
Immobilon®-P转印膜,0.45 μmMerck MilliporeIPVH00010
抗STAT5抗体ZEN BIO381427
磷酸化STAT5(Tyr694)抗体ZEN BIO381125
小鼠IL-6 ELISA试剂盒MeimianMM-1011M1
小鼠IL-10 ELISA试剂盒MeimianMM-0176M1
小鼠IL-17A ELISA试剂盒MeimianMM-0759M1
小鼠ASM ELISA试剂盒MeimianMM-46150M1
细胞裂解液BeyotimeP0013
BCA蛋白质定量试剂盒BeyotimeP0010
蛋白酶抑制剂混合物GlpbioGK10014
磷酸酶抑制剂混合物IGlpbioGK10011
磷酸酶抑制剂混合物IIGlpbioGK10012
百日咳毒素GlpbioGC17532
磷酸盐缓冲液(1×)ServicebioG4202
环保型GD固定液ServicebioG1111-100mL
Foxp3/转录因子染色缓冲液套装ThermoFisher Scientific00-5523-00
IC固定缓冲液ThermoFisher Scientific00-822-49
可固定活力染料780 APC-cy7ThermoFisher Scientific50-169-66
透化缓冲液ThermoFisher Scientific00-8333-56
EasySep™小鼠初始CD4+ T细胞分离试剂盒Stemcell Technologies19765
小鼠Th17细胞分化试剂盒R&D SystemsCDK017
抗小鼠CD3 BV510抗体BD Biosciences740147
抗小鼠CD25 BB515抗体BD Biosciences564424
抗小鼠FOXP3 APC抗体BD Biosciences560401
GolgiStop™蛋白转运抑制剂BD Biosciences554724
抗小鼠CD4 Percp-cy5.5抗体ElabscienceE-AB-F1097J
抗小鼠IL-17A PE抗体ElabscienceE-AB-F1199D
植物血凝素(48-68)AbMole115721-95-4
握力计Jinan Yiyan Technology Development Co., LTDyls-13A
全自动生化分析仪(Chemray 800)Rayto Life and Analytical Sciences Co., Ltd--
流式细胞仪(Cytoflex)Beckman--
低温研磨仪(KZ-III-FP)Servicebio--
自动定量病理成像系统(Vectra Polaris)----
酶标仪(CLARIOstar)BMG LABTECH--
凝胶成像仪(ChemiDoc XRS)BIO-RAD--

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
临床样本收集
患者诊断标准(EULAR/ACR),排除标准,样本量(58 DM,30 HC),血清分离条件(室温凝血2小时,2000g离心10分钟),储存温度-80°C。
阅读提示:见Methods 'Study population'和'Detection of serum ASM levels'
EAM模型诱导
小鼠品系(C57BL/6),月龄(7周),每组数量(6只),诱导剂(1.5 mg豚鼠肌球蛋白+完全弗氏佐剂含10 mg/ml结核分枝杆菌),给药方式(口服灌胃),给药剂量(AMI 1 mg/kg或10 mg/kg),给药时间(造模前2天至结束)。
阅读提示:见Methods 'EAM mouse model'
ASM基因敲除小鼠
基因型(SMPD1−/−),来源(Cyagen Bioscience),繁育策略,基因分型方法(PCR),引物序列。
阅读提示:见Methods 'Mice'和'Genotyping strategy'
流式细胞术检测T细胞亚群
抗体及稀释比例(CD3 BV510 1:50,CD4 Percp-cy5.5 1:50,CD25 BB515 1:50,IL-17A PE 1:50,FOXP3 APC 1:50),死活染料FVS780 1:2000,脾脏细胞制备方法。
阅读提示:见Methods 'Flow cytometry'
体外Th17分化
初始CD4+ T细胞分离方法(EasySep试剂盒),分化条件(anti-CD3 2 µg/mL,anti-CD28 1 µg/mL包被),AMI浓度(1µM或10µM),培养时间(4天),Golgi stop处理时间(4小时)。
阅读提示:见Methods 'Spleen naïve CD4+ T cell differentiation'
Western blot检测
细胞刺激条件(PHA 5 µg/mL,30分钟),蛋白上样量(20 µg),抗体信息(p-STAT3、STAT3、p-STAT5、STAT5),显色方法(ECL)。
阅读提示:见Methods 'Western blotting'