Legumain缺乏通过调节T细胞受体信号传导阻止动脉粥样硬化形成

Legumain deficiency halts atherogenesis by modulating T cell receptor signaling.

作者信息Xuying Xiang, Feng Zhang, Lei Nie, Xiaoqing Guo, Mengting Qin, Jiaojiao Chen, Dailiang Jiang, Zhentao Zhang, Ling Mao
PMID39473192
发布时间2025-02
DOI10.1111/acel.14391

实验完整度

包含基因敲除小鼠模型、转录组学分析、流式细胞术、免疫组化、TUNEL凋亡检测、Western blot等多种实验层级,并进行体内外功能验证。

主要模型

Lgmn−/−Apoe−/−小鼠 Lgmn+/+Apoe−/−对照小鼠 脾脏CD4+ T细胞

重点核对

Lgmn−/−Apoe−/−小鼠与Lgmn+/+Apoe−/−对照小鼠的构建 高脂饮食喂养12周 主动脉根部斑块面积量化 CD4+ T细胞在斑块、脾脏、淋巴结中的比例 TCR信号通路相关基因表达

摘要

动脉粥样硬化是一种与衰老相关的病理过程,与斑块和血浆中legumain水平升高有关。然而,其潜在机制仍不清楚。本研究旨在探讨legumain在动脉粥样硬化斑块进展中的作用,特别关注CD4+ T细胞的功能和表型变化。将载脂蛋白E缺乏(Apoe−/−)小鼠与legumain缺乏(Lgmn−/−)小鼠杂交,产生Lgmn−/−Apoe−/−小鼠。在高脂饮食喂养的Apoe−/−小鼠的动脉粥样硬化斑块中,CD4+ T细胞聚集。敲除legumain减弱了斑块中CD4+ T细胞的沉积,并减少了动脉粥样硬化病变的数量。Lgmn−/−小鼠血液、淋巴结和脾脏中的CD4+ T细胞水平降低。转录组学分析显示,legumain缺失通过抑制T细胞受体(TCR)信号通路,降低了CD4+记忆T细胞的分化、存活和功能。这些变化伴随着抗凋亡蛋白B细胞淋巴瘤2(Bcl-2)的下调以及白细胞介素(IL)-2和干扰素(IFN)-γ释放的减少。这些结果表明,legumain缺乏可能通过损害CD4+ T细胞的存活、增殖和功能而在动脉粥样硬化的发展中发挥作用。抑制legumain活性可能是治疗动脉粥样硬化的一种创新疗法。

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
legumain在动脉粥样硬化进展中的作用及其对CD4+ T细胞功能和表型的影响。
核心机制
legumain缺乏通过抑制TCR信号通路,下调共刺激分子CD28和CD40L的表达,减少IL-2和IFN-γ的分泌,降低Bcl-2表达,增加氧化应激和细胞凋亡,从而损害CD4+ T细胞的存活、增殖和功能。
主要证据
Lgmn−/−Apoe−/−小鼠动脉粥样硬化斑块面积显著减少,CD4+ T细胞积累减少;转录组学显示TCR信号通路下调;流式细胞术显示CD4+ T细胞凋亡增加、增殖减少;Bcl-2表达降低,ROS水平升高。
研究意义
该研究揭示了legumain在动脉粥样硬化中的新型免疫学分子机制,提示靶向legumain可能成为控制动脉粥样硬化进展的潜在治疗策略。

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

建立基因敲除小鼠模型

研究legumain缺乏对动脉粥样硬化发展的影响。

将Lgmn−/−小鼠与Apoe−/−小鼠杂交产生Lgmn−/−Apoe−/−小鼠,并以Lgmn+/+Apoe−/−作为对照。

2

评估动脉粥样硬化斑块病变

确定legumain缺乏对斑块形成的影响。

通过主动脉根部HE染色量化斑块面积,并检测CD3+ T细胞和巨噬细胞浸润。

3

检测CD4+ T细胞在外周和斑块的分布

评估legumain缺乏对CD4+ T细胞数量的影响。

通过流式细胞术和免疫组化检测脾脏、淋巴结、血液和主动脉中CD4+ T细胞的比例和绝对数量。

4

转录组分析

探究legumain缺乏对CD4+ T细胞基因表达的影响。

从脾脏分离CD4+ T细胞,进行RNA测序,并进行KEGG和GSEA通路富集分析。

5

验证TCR信号通路相关基因表达

验证转录组分析中发现的TCR信号通路下调。

通过qRT-PCR检测CD28、CD40L等基因表达,并分析CD4+ T细胞亚群(naive、EM、CM)比例。

6

检测细胞增殖和凋亡

确定legumain缺乏对CD4+ T细胞存活的影响。

通过Ki-67染色和Annexin V凋亡检测评估增殖和凋亡,并通过TUNEL染色检测组织中的凋亡细胞。

7

评估CD4+ T细胞功能和细胞因子分泌

评估legumain缺乏对CD4+ T细胞功能的影响。

体外刺激CD4+ T细胞,检测活化标志物(CD25、CXCR3、CXCL10)和细胞因子(IFN-γ、IL-2、IL-10)的表达。

8

检测凋亡相关蛋白和氧化应激

探究legumain缺乏导致CD4+ T细胞凋亡的分子机制。

检测Bcl-2家族成员表达,并通过流式细胞术检测ROS和线粒体ROS水平,Western blot检测胞浆和线粒体细胞色素c。

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
高脂饮食Special Diet Services Ltd.--
总胆固醇检测试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering InstituteA111-1-1
甘油三酯检测试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering InstituteA110-1-1
高密度脂蛋白胆固醇检测试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering InstituteA112-1-1
低密度脂蛋白胆固醇检测试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering InstituteA113-1-1
红细胞裂解液SolarbioR1010
细胞过滤器Corning352350
染色缓冲液BD Pharmingen554656
可固定活力染色510试剂BD Pharmingen564406
转录因子缓冲液套装BD Pharmingen562574
Annexin V凋亡检测试剂盒ElabscienceE-CK-A212
Dynabeads未接触小鼠CD4细胞分离试剂盒Thermo Fisher Scientific11416D
白细胞介素-2MCEHY-P7077
CD3抗体Biolegend100340
活性氧检测试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering InstituteE004-1-1
MitoSOX红MCEHY-D1055
线粒体提取试剂盒SolarbioSM0020
DAPIBeyotimeC1005
高效免疫组化检测系统试剂盒Absinabs957
TUNEL检测试剂盒ElabscienceE-CK-A420
TRIzol试剂Invitrogen15596026
HiScript IV逆转录预混液试剂盒VazymeR423-01
ChamQ SYBR qPCR预混液试剂盒VazymeQ311-02

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
小鼠模型
小鼠品系:Lgmn−/−Apoe−/−和Lgmn+/+Apoe−/−;性别:雄性;周龄:文中未明确说明;高脂饮食喂养时间:12周。
阅读提示:Methods - Mice
动脉粥样硬化斑块量化
主动脉根部切片厚度:6.0μm;分析切片位置:主动脉瓣膜出现后连续切片中的中间3张;染色方法:H&E。
阅读提示:Methods - Histological analysis; Figure 1
流式细胞术
抗体:CD3、CD4、CD8、CD44、CD62L、CD25、Bcl-2、Ki-67、Foxp3;孵育时间:20分钟,4°C;细胞内染色需预处理。
阅读提示:Methods - Flow cytometry; Table S2
CD4+ T细胞体外激活
刺激条件:CD3抗体(5μg/mL),IL-2(10ng/mL);培养时间:24小时(对于qRT-PCR)。
阅读提示:Methods - Cell activation and functional analysis
细胞因子检测
检测指标:IFN-γ、IL-2、IL-10;样本:血浆和培养上清。
阅读提示:Methods - Cell activation and functional analysis; Figure 5