TAOK1介导的YAP/TEAD通路调控作为心力衰竭潜在治疗靶点的研究

TAOK1-mediated regulation of the YAP/TEAD pathway as a potential therapeutic target in heart failure.

作者信息Jiani Zhou, Chaoqun Wu, Miaohui Zhao
PMID39121041
期刊PLoS One
发布时间2024-08-09
DOI10.1371/journal.pone.0308619

实验完整度

高

包含体外细胞模型(IL-17处理及基因操作)、体内大鼠模型(阿霉素诱导HF及AAV9介导的TAOK1过表达),并进行了功能验证(焦亡、增殖)和机制验证(NLRP3和YAP/TEAD通路)。

主要模型

IL-17处理的H9C2大鼠心肌细胞系 阿霉素诱导的心力衰竭SD大鼠模型

重点核对

H9C2细胞IL-17处理浓度(10、20、40 ng/mL) TAOK1过表达或敲低处理 BMS-986299(NLRP3激动剂)和MCC950(NLRP3抑制剂)处理 维替泊芬(YAP抑制剂)处理 大鼠HF模型建立:阿霉素给药剂量(20 mg/kg/周,6周)和AAV9-TAOK1注射

摘要

背景:本研究旨在确定白细胞介素(IL)-17、TAO激酶1(TAOK1)和NOD样受体蛋白3(NLRP3)在心肌细胞焦亡和增殖中的作用。方法:采用IL-17处理的H9C2细胞作为体外心力衰竭(HF)模型。对这些细胞进行TAOK1过表达或敲低,并用BMS-986299(NLRP3炎症小体激动剂)、MCC950(NLRP3炎症小体抑制剂)或维替泊芬(Yes相关蛋白[YAP]抑制剂)处理。之后,检测其焦亡、增殖能力以及基因和蛋白表达水平。使用阿霉素诱导的HF大鼠作为体内模型,并进行TAOK1过表达。之后,评估其心肌病理、NLRP3炎症小体介导的焦亡以及YAP/TEAD通路功能。结果:IL-17处理增加了H9C2细胞的焦亡并降低了其增殖能力。此外,IL-17处理诱导了H9C2细胞中NLRP3炎症小体的激活和YAP/TEAD通路的抑制。而且,TAOK1过表达减轻了IL-17介导的对H9C2细胞的影响,而TAOK1敲低则增强了这些影响。此外,BMS-986299或维替泊芬处理影响了H9C2细胞的焦亡、增殖能力和NLRP3炎症小体激活,且不依赖于TAOK1的表达。在阿霉素诱导的HF大鼠模型中,TAOK1过表达减轻了心肌损伤,抑制了NLRP3炎症小体通路的激活,并恢复了YAP/TEAD通路的活性。结论:TAOK1通过调节NLRP3炎症小体和YAP/TEAD通路的活性,在调节IL-17介导的心肌细胞焦亡增加和增殖减少中发挥了关键作用。

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
IL-17和TAOK1如何通过调节NLRP3炎症小体和YAP/TEAD通路影响心肌细胞焦亡和增殖,从而参与心力衰竭的发病机制?
核心机制
IL-17A通过抑制YAP/TEAD通路激活NLRP3炎症小体,导致心肌细胞焦亡增加和增殖减少;TAOK1通过促进YAP/TEAD通路活性,抑制NLRP3炎症小体介导的焦亡并促进心肌细胞增殖。
主要证据
体外H9C2细胞实验中,IL-17处理浓度依赖性诱导焦亡、抑制增殖,降低TAOK1表达;TAOK1过表达逆转NLRP3炎症小体激活和YAP/TEAD抑制,TAOK1敲低则加剧;BMS-986299和维替泊芬处理逆转或模拟了TAOK1的作用。体内大鼠模型中,TAOK1过表达减轻心肌损伤、NLRP3炎症小体激活并恢复YAP/TEAD活性。
研究意义
研究强调了TAOK1在心脏生理中的关键作用,并为其在心力衰竭中的治疗潜力提供了见解。

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

体外细胞模型建立及IL-17效应评估

评估IL-17对心肌细胞焦亡、增殖及TAOK1表达的影响

用不同浓度IL-17处理H9C2细胞,通过FC、CCK-8、EdU染色、qRT-PCR、WB和IF检测焦亡、增殖及TAOK1表达。

2

TAOK1功能验证(体外)

验证TAOK1对IL-17介导的细胞焦亡、增殖及NLRP3/YAP-TEAD通路的影响

在IL-17处理的H9C2细胞中过表达或敲低TAOK1,检测焦亡、增殖、NLRP3炎症小体相关蛋白(NLRP3、ASC、N-GSDMD)及YAP/TEAD通路蛋白。

3

NLRP3炎症小体调控机制(体外)

探究NLRP3炎症小体在TAOK1调控心肌细胞焦亡和增殖中的作用

使用NLRP3激动剂BMS-986299和抑制剂MCC950处理IL-17处理的H9C2细胞,检测TAOK1表达、焦亡、增殖、NLRP3通路蛋白及YAP/TEAD通路。

4

YAP/TEAD通路调控机制(体外)

探究YAP/TEAD通路在TAOK1调控NLRP3炎症小体介导焦亡中的作用

使用YAP抑制剂维替泊芬处理IL-17处理的TAOK1过表达细胞,检测焦亡、增殖、NLRP3相关蛋白及IL-1β/IL-18水平。

5

体内大鼠模型验证

验证TAOK1过表达对阿霉素诱导HF大鼠心肌损伤、NLRP3炎症小体和YAP/TEAD通路的影响

建立阿霉素诱导的HF大鼠模型,尾静脉注射AAV9-TAOK1过表达载体,通过H&E、TUNEL、免疫组化、WB和ELISA评估心肌病理、心肌损伤、NLRP3表达、通路蛋白及血清炎症因子。

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
DMEM培养基Gibco--
胎牛血清Sigma--
TAOK1-siRNAGenePharma--
TAOK1过表达质粒Invitrogen--
Lipofectamine 3000转染试剂Invitrogen--
BMS-986299Macklin--
MCC950Macklin--
维替泊芬MedChemExpress--
FAM FLICA™ Caspase-1试剂盒Bio-RadICT097
EdU染色试剂盒Beyotime BiotechnologyC0075S
CCK-8试剂Dojindo--
TRIzol试剂Invitrogen--
逆转录试剂盒Takara--
SYBR Green qPCR预混液DBI Bioscience--
RIPA裂解液Beyotime--
PVDF膜Millipore--
电化学发光试剂Millipore--
IL-1β ELISA试剂盒Elabscience--
IL-18 ELISA试剂盒Elabscience--
阿霉素----
AAV9-TAOK1载体Genechem--
H&E染色试剂盒Guangzhou ServiceBio--
TUNEL检测试剂盒Beyotime Bio--
抗NLRP3抗体ServiceBio--
二抗DAKOK5007

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
细胞培养与处理
H9C2细胞系来源、培养基组分、IL-17浓度(10-40 ng/mL)、转染载体(siRNA/过表达质粒)、药物处理(BMS-986299、MCC950、维替泊芬)及时间
阅读提示:Methods 2.1, 2.2
体外功能检测
焦亡检测(FLICA+/PI+)、增殖检测(EdU、CCK-8)、基因/蛋白表达检测(qRT-PCR、WB、IF)、ELISA(IL-1β/IL-18)
阅读提示:Methods 2.3-2.9
动物模型建立
大鼠品系、体重、随机分组(n=8)、阿霉素剂量(20 mg/kg/周,6周)、AAV9注射(剂量、时间)、处死方法
阅读提示:Methods 2.10
组织学分析
H&E染色、TUNEL、免疫组化步骤及抗体、DAB显色
阅读提示:Methods 2.11-2.13