机化性肺炎的综合多组学特征分析

Integrated multi-omics profiling landscape of organising pneumonia.

作者信息Ying Tang, Cuilin Chu, Siyuan Bu, Qin Sun, Airan Liu, Jianfeng Xie, Sen Qiao, Lingyan Huang, Hongmei Wang
PMID39083563
发布时间2024-08
DOI10.1002/ctm2.1782

实验完整度

包含多组学分析(scRNA-seq、空间转录组、蛋白质组、代谢组)、OP小鼠模型、细胞实验(siCD36敲低、C16 Cer处理)及功能验证(铁死亡指标、线粒体形态、纤维化标志物)。

主要模型

OP患者肺组织及健康对照 C57小鼠OP模型(盐酸诱导) FABP4+肺泡巨噬细胞 THP-1、RAW264.7细胞及Beas2B、MLE-12上皮细胞

重点核对

CD36在OP巨噬细胞中的表达降低 siCD36敲低效率验证 C16 Cer浓度及处理时间 铁死亡指标检测(Fe2+、MDA、GSH) DPP7和FABP4对上皮细胞纤维化的影响

摘要

背景:机化性肺炎(OP)是间质性肺炎和肺癌中最常见且最致命的疾病之一。脂质代谢重编程是许多疾病新近公认的标志,包括癌症、心血管疾病以及肝纤维化和硬化。由鞘氨醇和脂肪酸组成的神经酰胺水平升高与急慢性肺病的发生发展有关。然而,它们在OP中的病理生理意义尚不清楚。本研究旨在探讨脂质代谢重编程在OP中的作用,重点关注炎症和纤维化。方法:采用包括单细胞RNA测序、Visium CytAssist空间转录组学、蛋白质组学、代谢组学和质谱在内的综合多组学分析方法来分析组织。利用OP小鼠模型,并在巨噬细胞中研究了分子机制。结果:结果揭示了OP与脂质代谢重编程之间的显著关联,其特征在于多个脂质代谢相关基因的异常表达,包括CD36、SCD1和CES1,主要在巨噬细胞中。肺泡巨噬细胞中CD36缺乏导致C16/24神经酰胺表达增加,这些神经酰胺在线粒体中积累,导致线粒体自噬或线粒体功能障碍。OP中肺泡巨噬细胞的数量显著减少,这可能是由于通过CD36下调而涉及GSH/SLC3A2/GPX4的铁死亡信号通路所致。此外,巨噬细胞分泌的DPP7和FABP4影响上皮细胞纤维化。结论:CD36通过调节脂质代谢抑制OP组织肺泡巨噬细胞中涉及SLC3A2/GPX4的铁死亡通路,从而代表CD36的一种新的抗铁死亡和抗纤维化作用,该作用至少部分由神经酰胺介导。

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
脂质代谢重编程在OP中的作用及其对炎症和纤维化的影响
核心机制
CD36通过调节脂质代谢抑制肺泡巨噬细胞中SLC3A2/GPX4介导的铁死亡通路,至少部分通过神经酰胺介导
主要证据
多组学分析显示OP与脂质代谢重编程相关;CD36缺失导致C16/24神经酰胺积累,引发线粒体自噬和功能障碍;CD36下调抑制SLC3A2/GPX4轴促进铁死亡;巨噬细胞分泌DPP7和FABP4促进上皮细胞纤维化
研究意义
为理解OP的机制提供了重要贡献,可能为OP的治疗提供新靶点

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

多组学分析揭示OP脂质代谢重编程

表征OP组织中的细胞组成和分子改变,关注脂质代谢

对OP和对照肺组织进行scRNA-seq、空间转录组、蛋白质组和代谢组分析,鉴定差异表达基因和代谢物

2

OP小鼠模型验证脂质代谢异常

验证OP中巨噬细胞脂质代谢改变和CD36下调

建立盐酸诱导的C57小鼠OP模型,提取肺泡巨噬细胞检测脂质代谢物、脂滴染色和CD36、CES1、SCD1表达

3

评估CD36敲低对巨噬细胞铁死亡的影响

验证CD36缺失促进巨噬细胞铁死亡

在肺泡巨噬细胞和RAW264.7细胞中敲低CD36,检测铁死亡相关蛋白和指标,观察线粒体形态

4

C16 Cer处理对巨噬细胞铁死亡的影响

验证C16 Cer在CD36缺失诱导的巨噬细胞铁死亡中的作用

用C16 Cer处理肺泡巨噬细胞,检测铁死亡指标、蛋白表达和线粒体形态

5

巨噬细胞分泌因子对上皮细胞纤维化的影响

验证巨噬细胞分泌的DPP7和FABP4促进上皮细胞纤维化

用siCD36处理巨噬细胞收集条件培养基,或用DPP7和FABP4刺激Beas2B和MLE-12细胞,检测纤维化标志物

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
Hanks平衡盐溶液----
胶原酶I/IV----
Countstar Rigel S2细胞计数仪----
NovaSeq 6000测序仪Illumina--
Cell Ranger软件10x Genomicsv6.0.1
Visium CytAssist空间基因表达10x GenomicsPN-1000520
Leica DMI8全玻片扫描仪Leica--
Spaceranger软件10x Genomics--
MaxQuant--1.3.0.5
Agilent Ultivo三重四极杆液质联用系统Agilent--
单核细胞分离试剂盒Miltenyi Biotec--
LipidSpot 488脂滴染料Biotium70065-T
BODIPY TR神经酰胺----
RPMI-1640培养基Life Technologies--
DMEM培养基Life Technologies--
F12培养基Life Technologies--
胎牛血清Life Technologies--
PMA----
脂多糖----
干扰素-γ----
白细胞介素-13----
白细胞介素-4----
C16神经酰胺Shanghai Hongye BiotechnologyMFCD00871748
interferin转染试剂Polyplus--
Lipofectamine 2000转染试剂Invitrogen--
DPP7因子Jining Shiye Company--
FABP4因子Jining Shiye Company--
Trizol试剂Invitrogen12183555
Evo M-MLV反转录试剂盒Accurate BiologyAG11706
SYBR Green Pro Taq HS试剂盒Accurate BiologyAG11701
ABI7500实时荧光定量PCR仪Thermo Fisher Scientific--
抗SCD1抗体Proteintech Group28678-1-AP
抗CD36抗体Proteintech Group18836-1-AP
抗CES1抗体Proteintech Group16912-1-AP
抗β-actin抗体Proteintech Group66009-1-Ig
抗FTH1抗体Chengdu Zen BioscienceR382071
抗FTL抗体Chengdu Zen Bioscience220988
抗GPX4抗体Proteintech Group67763-1-Ig
抗SLC3A2抗体Proteintech Group15193-1-AP
抗vimentin抗体Proteintech Group10366-1-AP
抗N-cadherin抗体Proteintech Group22018-1-AP
抗E-cadherin抗体Proteintech Group20874-1-AP
HRP标记的羊抗兔抗体Jackson ImmunoResearch Laboratories111-035-144
HRP标记的羊抗鼠抗体Jackson ImmunoResearch Laboratories115-035-003
DPP7 ELISA试剂盒----
FABP4 ELISA试剂盒----
铁离子检测试剂盒ElabscienceE-BC-K773-M
BioTek SynergyH1酶标仪BioTek--
谷胱甘肽检测试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering InstituteA006-2-1
丙二醛检测试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering InstituteA003-2
CellTiter-Glo试剂PromegaG7572
BODIPY 581/591 C11探针Thermo Fisher ScientificD3861
FACS Calibur流式细胞仪BD--
GraphPad Prism软件GraphPad8.0.2

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
多组学分析
样本量:3例OP和3例对照;scRNA-seq细胞数:30770个;差异筛选阈值:FC>2, p<0.05
阅读提示:Methods 2.2-2.5, Results 3.1
OP小鼠模型
雄性C57小鼠12周龄;盐酸剂量1.5 mL/kg,每周两次,共两次,4周;模型验证:肺泡腔纤维素样渗出和巨噬细胞聚集
阅读提示:Methods 2.6
细胞培养和处理
THP-1细胞PMA分化100 ng/mL,M1极化:LPS 100 ng/mL和IFN-γ 20 ng/mL处理48h;M2极化:IL-13 20 ng/mL和IL-4 20 ng/mL处理48h;C16 Cer浓度100 nM处理48h
阅读提示:Methods 2.10
CD36敲低
siRNA序列;转染试剂:Lipofectamine 2000;敲低效率:Western blot验证48h后
阅读提示:Methods 2.11
铁死亡指标检测
Fe2+、MDA、GSH检测方法及试剂盒;透射电镜线粒体形态分析参数
阅读提示:Methods 2.16-2.20, Results 3.4