TREM2依赖的小胶质细胞激活通过PPARγ和CD36在视网膜变性中保护感光细胞

TREM2-dependent activation of microglial cell protects photoreceptor cell during retinal degeneration via PPARγ and CD36.

作者信息Wenchuan Zhou, Jincan He, Guiyan Shen, Ya Liu, Peiquan Zhao, Jing Li
PMID39187498
发布时间2024-08-26
DOI10.1038/s41419-024-07002-z

实验完整度

包含两种独立小鼠模型(MNU诱导和rd10)及多种验证(TUNEL、免疫荧光、Western blot、RNA-seq、ELISA、flow cytometry),并进行功能验证(PPARγ激动剂、CD36抑制剂)和机制探索。

主要模型

MNU诱导的C57BL/6J小鼠视网膜变性模型 Trem2−/−小鼠MNU诱导视网膜变性模型 rd10小鼠视网膜变性模型 RhoP23H/WT小鼠视网膜变性模型

重点核对

MNU剂量:60 mg/kg体重,单次腹腔注射 Trem2−/−小鼠与WT小鼠的基因型对照 GW1929(PPARγ激动剂)剂量:30 mg/kg,腹腔注射两次 SSO(CD36抑制剂)剂量:50 mg/kg,口服灌胃 检测时间点:MNU处理后1天和3天

摘要

视网膜变性是一组具有进行性视力丧失的破坏性疾病,常导致失明。对视网膜小胶质细胞的研究在阻止变性进展方面具有巨大的治疗潜力。本研究探讨了在视网膜变性期间,激活的小胶质细胞TREM2介导的保护功能的机制。在C57BL/6J(WT)和Trem2敲除(Trem2−/−)小鼠中建立了N-甲基-N-亚硝基脲(MNU)诱导的视网膜变性。我们发现MNU处理导致感光细胞凋亡和小胶质细胞浸润同时发生。在感光细胞变性过程中观察到疾病相关小胶质细胞特征基因的显著上调。MNU处理后,Trem2−/−小鼠表现出加剧的感光细胞死亡、减少的小胶质细胞迁移和吞噬、降低的小胶质细胞PPARγ激活和CD36表达。PPARγ的药物激活促进了小胶质细胞迁移,改善了感光细胞变性,并恢复了MNU处理的Trem2−/−小鼠中CD36的表达。抑制CD36活性加重了MNU处理的WT小鼠的感光细胞变性。我们的发现表明,在视网膜变性期间,小胶质细胞的保护作用依赖于Trem2的表达,并通过PPARγ的激活和随之而来的CD36表达上调来实现。我们的研究将TREM2信号传导与PPARγ激活联系起来,并为视网膜变性的管理提供了一个潜在的治疗靶点。

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
在视网膜变性过程中,TREM2介导的小胶质细胞激活如何发挥保护作用,其下游机制是什么?
核心机制
TREM2通过激活PPARγ信号通路上调CD36表达,促进小胶质细胞迁移和吞噬功能,从而保护感光细胞。
主要证据
Trem2−/−小鼠在MNU处理后感光细胞死亡增加、小胶质细胞浸润减少、PPARγ激活和CD36表达降低;PPARγ激动剂GW1929可促进小胶质细胞迁移并恢复CD36表达,而CD36抑制剂SSO则加重感光细胞变性。
研究意义
该研究将TREM2信号与PPARγ激活联系起来,为视网膜变性提供了潜在的治疗靶点。

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

诱导视网膜变性模型

建立MNU诱导的视网膜变性小鼠模型,模拟感光细胞退化过程。

对C57BL/6J野生型和Trem2−/−小鼠进行单次腹腔注射MNU(60 mg/kg体重)以诱导视网膜变性。

2

评估感光细胞死亡和小胶质细胞激活

观察视网膜变性过程中感光细胞凋亡和小胶质细胞的动态变化。

在不同时间点(12小时至7天)使用TUNEL染色检测感光细胞凋亡,使用IBA1染色检测小胶质细胞浸润,并测量外核层厚度。

3

分析DAM特征基因表达

确定视网膜变性过程中小胶质细胞是否表达疾病相关小胶质细胞(DAM)特征基因。

使用RNA-seq和qPCR分析WT和rd10小鼠视网膜中DAM特征基因(如Trem2、Axl、Lgals3等)的表达,并通过Western blot验证蛋白水平。

4

评估Trem2缺失对感光细胞和小胶质细胞的影响

确定TREM2在视网膜变性中的保护作用及其对小胶质细胞功能的影响。

比较MNU处理WT和Trem2−/−小鼠的感光细胞凋亡、小胶质细胞浸润和炎症反应。

5

转录组分析小胶质细胞基因表达变化

鉴定Trem2缺失导致的小胶质细胞基因表达差异,揭示潜在机制。

使用CD11b磁珠分选小胶质细胞,进行低起始量RNA-seq,分析Trem2−/−与WT小胶质细胞的差异表达基因,并进行GO和KEGG富集分析。

6

验证PPARγ信号通路的作用

确定PPARγ激活是否能改善Trem2缺失引起的感光细胞变性和小胶质细胞功能障碍。

对MNU处理的Trem2−/−小鼠给予PPARγ激动剂GW1929,评估感光细胞凋亡、小胶质细胞迁移和CD36表达;同时使用PPARγ拮抗剂GW9662处理WT小鼠验证其必要性。

7

验证CD36的下游效应

确定CD36是否为PPARγ介导的小胶质细胞保护作用的关键下游分子。

使用CD36抑制剂SSO处理MNU处理的WT小鼠和GW1929处理的Trem2−/−小鼠,观察小胶质细胞迁移和感光细胞变性的变化。

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。

产品清单

实验环节名称品牌货号
GW1929MedChemExpressHY-15655
GW9662MedChemExpressHY-16578
GW0742MedChemExpressHY-13928
硫代琥珀酰亚胺油酸钠MedChemExpressHY-112847A
抗IBA1抗体Wako019-19741
抗IBA1抗体Wako011-27991
抗CD68抗体Bio-RadMCA1957
抗TREM2抗体Abcamab305103
Alexa Fluor 594抗小鼠I-A/I-E抗体Biolegend107650
含DAPI的抗淬灭剂ThermoFisherS36938
TUNEL标记试剂盒Roche11684795910
油红O染色试剂盒BeyotimeC0158S
BODIPY染色试剂盒BeyotimeC2053S
IL-6 ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-M0044
IL-1β ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-M0037
IL-10 ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-M0046
PVDF膜Bio-Rad1620177
QuickBlock封闭液BeyotimeP0252
抗CD36抗体CST28109S
抗AXL抗体Abcamab215205
抗CD11c抗体CST97585
抗β-actin抗体Proteintech66009-1-Ig
HRP标记的山羊抗兔IgGProteintechSA00001-2
HRP标记的山羊抗小鼠IgGProteintechSA00001-1
ChemiDoc成像系统Bio-Rad1705061
神经组织解离试剂盒Miltenyi Biotec130-094-802
CD11b微珠Miltenyi Biotec130-093-634
MACS分离柱Miltenyi Biotec130-042-401
Annexin V-FITC/PI凋亡检测试剂盒Absinabs50001
BD FACSCelesta流式细胞仪Becton Dickinson--
Bioanalyzer 2100Agilent Technologies--
Illumina NovaSeq 6000Illumina--
TRIzol试剂ThermoFisher Scientific--
RNA Clean & Concentrator-5ZYMO Research--
PrimeScript RT试剂Takara--
TB Green Premix Ex Taq IITakara--

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
MNU剂量:60 mg/kg体重,单次腹腔注射;小鼠品系:C57BL/6J WT和Trem2−/−;鼠龄:8-10周
阅读提示:Materials and methods: Animal husbandry, the induction of retinal degeneration and treatments
药物处理
GW1929剂量:30 mg/kg,腹腔注射两次;GW9662剂量:4 mg/kg,腹腔注射两次;SSO剂量:50 mg/kg,口服灌胃
阅读提示:Materials and methods: Animal husbandry, the induction of retinal degeneration and treatments
组织处理
固定:4% PFA 1小时;脱水:20%和40%蔗糖;切片厚度:10 μm
阅读提示:Materials and methods: Retinal tissue processing
免疫荧光染色
一抗浓度:anti-IBA1 (1:500), anti-CD68 (1:100), anti-TREM2 (1:200), MHC II (1:200);封闭:10%血清;透化:0.2% Triton X-100
阅读提示:Materials and methods: Immunohistochemistry
Western blot
上样量:10 μg总蛋白;抗体浓度:anti-CD36 (1:1000), anti-TREM2 (1:1000), anti-AXL (1:1000), anti-CD11c (1:1000), anti-β-actin (1:20000)
阅读提示:Materials and methods: Western blot analysis
流式分析
细胞染色:Annexin V-FITC和PI;上机:BD FACSCelesta;分析软件:FlowJo 10.8.1
阅读提示:Materials and methods: Flow cytometry
RNA-seq
差异基因标准:|log2FC| > 1, adjusted p-value < 0.05;测序平台:Illumina NovaSeq 6000;数据库:GEO GSE270758
阅读提示:Materials and methods: RNA sequencing and data analysis