聚肌胞苷酸通过JAK/STAT信号通路调节牙龈卟啉单胞菌诱导的细胞凋亡

Polyinosinic-polycytidylic acid modulates Porphyromonas gingivalis-induced cell apoptosis via the janus kinase/ signal transducer and activator of transcription signaling pathway.

作者信息Shengnan Zhang, Jianru Liu, Xiangying Ouyang, Wenyi Liu, Yuanbo Wang, Jinsheng Zhong
PMID40224116
发布时间2025-04
DOI10.1016/j.jds.2024.09.021

实验完整度

包含体外HUVECs细胞模型、APOE-/-小鼠体内模型、TUNEL凋亡检测、Western blot蛋白表达分析、流式细胞术凋亡定量及STAT抑制剂功能验证。

主要模型

人脐静脉内皮细胞(HUVECs) APOE-/-小鼠动脉粥样硬化模型

重点核对

P. gingivalis W83菌株,MOI=100:1感染HUVECs 24小时 Poly (I:C)预处理浓度10 μg/mL,处理24小时 APOE-/-小鼠经尾静脉注射P. gingivalis(10^7 CFU/0.1 mL PBS),每周两次,持续12周 Poly (I:C)腹腔注射剂量5 μg/g体重 STAT1抑制剂Fludarabine浓度100 μM,预处理2小时

摘要

背景/目的:牙龈卟啉单胞菌(P. gingivalis)已被证明可诱导内皮细胞凋亡并促进动脉粥样硬化的进展。虽然聚肌胞苷酸(Poly (I:C))已知可激活针对感染的先天免疫应答,但其对P. gingivalis诱导的动脉粥样硬化的潜在干扰仍不清楚。本研究旨在阐明Poly (I:C)在介导牙龈卟啉单胞菌诱导的人脐静脉内皮细胞(HUVECs)凋亡中的作用及其潜在机制。材料与方法:建立小鼠动脉粥样硬化模型和P. gingivalis诱导的菌血症模型,以研究Poly (I:C)对P. gingivalis诱导的主动脉根部细胞凋亡的影响,以及凋亡相关蛋白Caspase 3、Caspase 9、Bax和Bcl-2的表达水平。随后,体外培养HUVECs,比较在P. gingivalis刺激下(有无Poly (I:C)处理)细胞凋亡及这些凋亡相关蛋白的表达情况;此外,评估了JAK/STAT信号通路的激活状态。结果:给予Poly (I:C)可减少小鼠主动脉根部细胞的凋亡,增强抗凋亡蛋白Bcl-2的表达,并降低Bax、Caspase 3和9的水平。此外,Poly (I:C)对体外培养的HUVECs表现出类似的作用。另外,Poly (I:C)处理激活了JAK/STAT信号通路,而STAT抑制剂可减弱其作用。结论:Poly (I:C)减弱了P. gingivalis诱导的细胞凋亡,且JAK/STAT信号通路参与该机制。

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
Poly (I:C)是否以及如何影响牙龈卟啉单胞菌诱导的血管内皮细胞凋亡?
核心机制
Poly (I:C)通过激活JAK/STAT信号通路,调节凋亡相关蛋白Bcl-2和Bax的表达,从而抑制细胞凋亡。
主要证据
在APOE-/-小鼠模型中,Poly (I:C)预处理减少主动脉根部凋亡细胞(TUNEL染色),并降低Bax、Caspase 3/9表达,升高Bcl-2;在HUVECs中,Poly (I:C)预处理降低凋亡率(流式细胞术),并增加p-JAK1/2、p-STAT1表达;STAT1抑制剂Fludarabine可逆转Poly (I:C)的抗凋亡作用。
研究意义
Poly (I:C)可能成为干预牙龈卟啉单胞菌诱导的动脉粥样硬化的潜在治疗候选药物。

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

建立动脉粥样硬化小鼠模型并评估主动脉根部凋亡

研究Poly (I:C)对P. gingivalis诱导的体内主动脉根部细胞凋亡的影响。

APOE-/-小鼠喂养高脂饮食,随机分为PBS+PBS、PBS+P. gingivalis、Poly (I:C)+P. gingivalis三组。P. gingivalis经尾静脉注射(10^7 CFU),Poly (I:C)腹腔注射(5 μg/g)。12周后取心脏,对主动脉根部进行TUNEL染色和免疫组化检测Caspase 3、Bax、Bcl-2。

2

体外培养HUVECs并验证Poly (I:C)对凋亡的影响

在体外模型中验证Poly (I:C)对P. gingivalis诱导的HUVECs凋亡的抑制作用。

HUVECs培养至80-90%融合,用10 μg/mL Poly (I:C)或PBS预处理24小时,然后以MOI=100:1加入P. gingivalis共培养24小时。通过Western blot检测凋亡相关蛋白(Caspase 3/9、Bax、Bcl-2)表达,通过流式细胞术(Annexin V-FITC/PI双染)检测细胞凋亡。

3

检测JAK/STAT信号通路激活及STAT1抑制实验

探索Poly (I:C)抗凋亡作用的潜在机制是否涉及JAK/STAT信号通路。

Western blot检测p-JAK1/2和p-STAT1的表达。使用STAT1抑制剂Fludarabine(100 μM)预处理HUVECs 2小时,再依次加入Poly (I:C)和P. gingivalis,检测p-STAT1及凋亡相关蛋白表达,以验证STAT1在Poly (I:C)抗凋亡中的作用。

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
内皮细胞培养基ScienCell--
胎牛血清ScienCell--
内皮细胞生长补充剂ScienCell--
聚肌胞苷酸Sigma--
氟达拉滨(STAT1激活抑制剂)Selleck--
二甲基亚砜Solarbio--
高脂饮食(D12109C)FBSH--
TUNEL染色试剂盒Beyotime--
抗Caspase 3抗体abcepta--
抗Bcl-2抗体Zenbio--
抗Bax抗体Abclonal--
光学显微镜Olympus--
Annexin-V-FITC凋亡检测试剂盒Elabscience Biotechnology--
抗Caspase 9抗体Abclonal--
抗磷酸化JAK1抗体Zenbio--
抗磷酸化JAK2抗体Zenbio--
抗JAK1抗体Zenbio--
抗JAK2抗体Affinity Bioscience--
抗Bcl-2抗体Zenbio--
抗Caspase 3抗体abcepta--
抗β-微管蛋白抗体ZSGB-Bio--
抗磷酸化STAT1 (Tyr701)抗体Abclonal--
抗磷酸化STAT1 (Tyr701)抗体Affinity Bioscience--
抗STAT1抗体Affinity Bioscience--

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
HUVECs培养基、血清浓度、生长补充剂浓度、培养温度和CO2浓度、细胞代数
阅读提示:Methods中的Cell culture部分
细菌培养
P. gingivalis菌株、培养条件、离心参数(6000 rpm, 4°C, 10分钟)、PBS洗次数、OD600=0.5对应的浓度(约10^8 CFU/ml)
阅读提示:Methods中的Bacterial culture and challenge部分
细胞刺激
Poly (I:C)浓度(10 μg/mL)、预处理时间(24小时)、MOI(100:1)、共培养时间(24小时)
阅读提示:Methods中的Stimulation protocol部分
STAT抑制实验
Fludarabine浓度(100 μM)、预处理时间(2小时)、DMSO对照
阅读提示:Methods中的Stimulation protocol部分和Figure 4图注
动物模型
小鼠品系(APOE-/-)、性别(雄性)、年龄(8周龄)、数量(18只)、饮食(高脂饮食D12109C)、分组(PBS+PBS、PBS+P. gingivalis、Poly (I:C)+P. gingivalis)、P. gingivalis注射方式(尾静脉,10^7 CFU/0.1 mL PBS,每周两次)、Poly (I:C)注射方式(腹腔,5 μg/g体重,感染前2小时)、实验周期(12周)
阅读提示:Methods中的Animals and diets部分
凋亡检测
TUNEL染色试剂盒(Beyotime)及操作步骤
阅读提示:Methods中的TUNEL straining部分
免疫组化
组织处理(脱蜡、水化、封闭时间、一抗孵育条件、二抗孵育、DAB显色)、抗体(Caspase 3, Bcl-2, Bax)
阅读提示:Methods中的Immunohistochemistry (IHC) and imaging部分
流式细胞术
Annexin-V-FITC凋亡检测试剂盒、胰酶消化(不含EDTA)、PBS洗涤、孵育时间(室温20分钟)
阅读提示:Methods中的Flow cytometry部分
Western blot
蛋白提取、电泳、转膜、抗体孵育、显色、内参(β-Tubulin)、定量软件(ImageJ)
阅读提示:Methods中的Western blot analysis部分