中性粒细胞胞外陷阱通过进入巨噬细胞并触发AIM2炎症小体依赖性焦亡促进肝脏炎症/纤维化进展

Neutrophil extracellular traps facilitate liver inflammation/fibrosis progression by entering macrophages and triggering AIM2 inflammasome-dependent pyroptosis.

作者信息Yu Zhang, Rong Wu, Xi Zhan, Xuan-Yi Wang, Lin-Wei Xiang, Ya-Qian Duan, Yan You, Jian-Bo Zhang, Rui Wu, Yun-Yuan Zhang, Liang Duan
PMID39568027
发布时间2024-11
DOI10.1186/s12964-024-01944-9

实验完整度

包含临床样本分析、体外细胞实验、体内动物模型等多层级实验,并通过基因沉默、抑制剂及中和抗体进行了功能验证和机制验证。

主要模型

THP-1来源巨噬细胞 RAW264.7巨噬细胞 LX-2肝星状细胞 CCl4诱导慢性肝损伤小鼠模型

重点核对

NETs刺激巨噬细胞时使用的浓度2 μg/mL及处理时间24小时 NETs降解剂DNase I的剂量(体外100 U/mL,体内100 U/只) AIM2炎症小体抑制剂ODN A151的剂量100 μg/只 CCl4小鼠模型给药方案(1 μL/g体重,腹腔注射,每周两次,4/6/8周) CCl4模型中各组小鼠数量n=5

摘要

背景:黑色素瘤缺失因子2(AIM2)炎症小体依赖性焦亡和中性粒细胞胞外陷阱(NETs)已被认为与慢性肝病(CLD)有关。然而,发生AIM2炎症小体依赖性焦亡的特异性肝内细胞类型以及它们之间的相互作用如何增强肝脏炎症/纤维化仍不清楚。方法:分析了慢性肝炎患者(CHs)活检组织和血液标本中AIM2炎症小体依赖性焦亡相关指标和NETs的表达及相关性。进行了基于细胞的实验以研究它们之间的相互作用。通过体外和体内实验分析了它们对肝脏炎症/纤维化进展的影响及其临床重要性。结果:在活检组织和血液标本中检测到AIM2炎症小体依赖性焦亡指标和NETs水平升高。循环NETs与焦亡相关指标呈正相关,且两者均与疾病严重程度相关。共聚焦成像显示AIM2主要定位于肝脏巨噬细胞,表明肝脏巨噬细胞是发生焦亡的主要细胞类型。在体外,NETs被巨噬细胞直接吞噬,随后刺激AIM2炎症小体依赖性巨噬细胞焦亡,这放大了肝星状细胞(HSCs)的活化并增加了胶原沉积。给予NETs降解剂DNase I或AIM2炎症小体激活抑制剂ODN A151在体内有效缓解了慢性肝脏炎症/纤维化进展。结论:NETs诱导的巨噬细胞AIM2炎症小体依赖性焦亡促进肝脏炎症/纤维化进展。所鉴定的NET–AIM2炎症小体级联反应可作为肝脏炎症/纤维化进展的新型治疗靶点。

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
肝脏内发生AIM2炎症小体依赖性焦亡的细胞类型以及NETs与焦亡的相互作用如何促进肝脏炎症/纤维化进展?
核心机制
NETs被巨噬细胞吞噬后,其dsDNA激活AIM2炎症小体,触发巨噬细胞焦亡,释放IL-1β等炎症因子,进而激活肝星状细胞,促进肝脏炎症和纤维化。
主要证据
临床样本显示AIM2与巨噬细胞标志物共定位,NETs与焦亡指标、肝损伤指标正相关;体外实验证实NETs诱导巨噬细胞焦亡,条件培养基激活LX-2细胞;体内实验显示DNase I或ODN A151减轻肝损伤和纤维化。
研究意义
研究揭示了NETs通过AIM2炎症小体依赖性焦亡促进慢性肝病进展的新机制,并提示NET–AIM2通路可作为肝脏炎症/纤维化的潜在治疗靶点。

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

临床样本检测AIM2焦亡和NETs水平

评估慢性肝炎患者中AIM2炎症小体依赖性焦亡和NETs的水平及其相关性

收集慢性肝炎患者和健康对照的血清及肝活检组织,通过ELISA检测GSDMD、IL-1β、IL-18和MPO-DNA水平,通过IHC和IF染色检测焦亡指标和NETs标志物,并分析其与疾病严重程度的相关性。

2

体外实验验证NETs诱导巨噬细胞焦亡

验证NETs是否能诱导巨噬细胞发生AIM2炎症小体依赖性焦亡

使用纯化的NETs(2 μg/mL)或PMA刺激的中性粒细胞与巨噬细胞共培养,通过FCM检测caspase-1/PI双染,Western blot检测焦亡相关蛋白,ELISA检测IL-1β和IL-18分泌。

3

机制验证:NETs吞噬和AIM2炎症小体激活

验证巨噬细胞通过吞噬NETs激活AIM2炎症小体,并确认dsDNA是关键成分

使用IF观察NETs被巨噬细胞吞噬,并检测AIM2与ASC共定位;使用DNase I消化NETs的dsDNA,评估对焦亡的影响;使用siRNA敲低AIM2,检测对焦亡及炎症因子释放的抑制。

4

验证焦亡巨噬细胞对肝星状细胞活化的影响

探究NETs诱导的巨噬细胞焦亡是否通过释放IL-1β和IL-18激活肝星状细胞

用NETs处理的巨噬细胞条件培养基刺激LX-2细胞,检测α-SMA和COL1A1表达;使用IL-1β中和抗体或IL-1受体拮抗剂阻断IL-1β信号,观察对HSC活化的影响。

5

体内验证NETs和AIM2炎症小体在肝纤维化中的作用

验证降解NETs或抑制AIM2炎症小体能否缓解CCl4诱导的慢性肝损伤和纤维化

CCl4诱导慢性肝损伤小鼠模型,腹腔注射DNase I或ODN A151,通过组织学染色、IHC、羟脯氨酸检测及血清ELISA评估肝损伤和纤维化程度。

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--
RPMI 1640培养基Gibco--
胎牛血清Cellmax--
青霉素/链霉素BosterPYG0016
佛波醇12-肉豆蔻酸酯13-乙酸酯SolarbioP1010
TRIzol试剂Takara--
ABScript反转录酶AbclonalRK20429
通用SYBR Green快速qPCR预混液ABclonalRK21203
人外周血中性粒细胞分离试剂盒SolarbioP9040
脱氧核糖核酸酶ISigma-Aldrich--
Triton X-100SolarbioT8200
山羊血清BosterAR0009
DAPI染色液BosterAR1177
抗荧光淬灭封片剂BosterAR1109
抗AIM2抗体Santa Cruz Biotechnologysc-293174
抗ASC抗体Abcamab309497
抗中性粒细胞弹性蛋白酶抗体Cell Signaling Technology89241S
抗髓过氧化物酶抗体Proteintech66177-1-Ig
抗瓜氨酸化组蛋白H3抗体Abcamab5103
抗α平滑肌肌动蛋白抗体Proteintech80008-1-RR
Dylight 594标记的山羊抗小鼠/兔二抗AbbkineA23410/A23420
Dylight 488标记的山羊抗小鼠/兔二抗AbbkineA23210/A23220
抗F4/80抗体Invitrogen14-4801-81
抗CD68抗体Invitrogen11-0689-41
抗AIM2抗体Abcamab93015
RIPA裂解液Keygen BiotechKGB5302-50
抗AIM2抗体----
抗GSDMD抗体----
抗裂解IL-1β抗体Cell Signaling Technology83186S/63124S
抗裂解IL-18抗体Cell ApplicationsCA1339
抗裂解caspase-1抗体Cell Signaling Technology4199S
抗COL1A1抗体Proteintech66761-1-AP
抗α平滑肌肌动蛋白抗体AiFang BiologicalAF06495
抗β-肌动蛋白抗体ServicebioGB15001
辣根过氧化物酶标记的二抗----
增强化学发光试剂NCLP10100
羟脯氨酸检测试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering InstituteA032-2-1
人GSDMD ELISA试剂盒JianglaiJL46090
人IL-1β ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-H0149
人IL-18 ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-H0253
小鼠IL-1β ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-M0037
小鼠IL-18 ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-H0730
细胞死亡检测ELISA试剂盒Roche11774425001
FLICA 660 Caspase-1检测试剂盒Immunochemistry Technologies--
碘化丙啶----
脂多糖----
佛波醇12-肉豆蔻酸酯13-乙酸酯(100 ng/mL)----
橄榄油AladdinO108686
ODN A151MCEHY-150751
IL-1β中和抗体Abcamab2105
IL-1受体拮抗剂MCEHY-P7029
IL-18中和抗体MCEHY-P7525
抗GSDMD抗体Proteintech20770-1-AP
抗IL-1β抗体AiFang BiologicalAF0279
抗IL-18抗体Proteintech10663-1-AP
抗α平滑肌肌动蛋白抗体Proteintech14395-1-AP
日立7600-110全自动生化分析仪Hitachi7600-110
光学显微镜OlympusBX53
共聚焦显微镜OlympusFV12-IXCOV
酶标仪KHBST-960
Image-Pro Plus 6.0软件----
ImageJ分析软件----
GraphPad统计软件GraphPadversion 10.1.2
STRING数据库----
Cytoscape软件--version 3.10.2

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
临床样本检测
样本量:HC 55例,CH 184例;组织HC 9例,CH 15例;血清ALT/AST/TP测定方法
阅读提示:Materials and methods: Patients and clinical samples
NETs诱导及巨噬细胞焦亡检测
NETs浓度2 μg/mL,处理时间24小时;PMA浓度100 ng/mL刺激中性粒细胞4小时;共培养时间48小时;DNase I浓度100 U/mL
阅读提示:Materials and methods: Human neutrophil isolation, NETs formation and treatment assay; 图3
AIM2基因沉默
siRNA序列及转染条件需查阅补充表S1
阅读提示:Materials and methods: AIM2 gene silencing; 补充文件1:表S1
HSC活化实验
LX-2细胞血清饥饿时间12小时;CM处理时间24小时;IL-1β中和抗体或IL-1RA处理浓度未明确说明
阅读提示:Materials and methods: Conditioned medium; Results: 图5
动物模型
小鼠品系、性别、周龄:C57BL/6雄性6-8周;CCl4剂量、给药方式和频率:1 μL/g腹腔注射,每周两次,4-8周;DNase I剂量100 U/只,ODN A151剂量100 μg/只;每组n=5
阅读提示:Materials and methods: CCl4-induced chronic liver injury mouse models; 图6