GATA1介导的巨噬细胞极化通过TrkB/cGMP-PKG信号通路促进子痫前期的发生发展

GATA1-mediated macrophage polarization via TrkB/cGMP-PKG signaling pathway to promote the development of preeclampsia.

作者信息Wushan Li, Fei Hou, Di Cheng, Fengchun Gao, Jin Wang, Baoxia Cui
PMID39773303
发布时间2025-01-07
DOI10.1186/s40001-024-02229-0

实验完整度

包含细胞实验(THP-1、HTR-8/Svneo、HPVECs共培养)、基因敲低/过表达、动物模型(SD大鼠)及临床样本测序,且进行了功能验证和机制验证。

主要模型

THP-1细胞 HTR-8/Svneo细胞 HPVECs SD大鼠PE模型

重点核对

GATA1敲低效率及NTRK2过表达效率 THP-1细胞分化为M0后LPS诱导M1极化条件 缺氧共培养条件(O2浓度2%) SD大鼠PE模型建立(LPS 1.0 µg/kg尾静脉注射,E5) 慢病毒注射剂量(1×10^9 PFU,100 µL,E6和E15)

摘要

背景:子痫前期(PE)是一种严重的妊娠并发症,以高血压和蛋白尿为特征。PE对母亲和胎儿的健康构成重大威胁,目前尚无明确的治疗方法。最近的研究表明,转录因子GATA1可能参与PE的病理过程,但其潜在机制仍不清楚。NTRK2/cGMP–PKG信号通路在调节巨噬细胞(母胎界面的关键免疫细胞)的功能和极化中起关键作用。本研究旨在探讨GATA1在PE发病机制中的作用,特别关注GATA1调控的巨噬细胞中TrkB/cGMP–PKG信号及其失调如何促进子痫前期的发展。方法:通过使用THP-1细胞、THP-1细胞与HTR-8/Svneo、HPVECs共培养系统以及Sprague–Dawley(SD)大鼠,结合基因敲低和过表达技术,我们探讨了GATA1对TrkB/cGMP–PKG信号通路的影响。进行了转录组测序、生物信息学分析、动物实验和临床样本收集,以验证GATA1在PE中的作用。结果:敲低GATA1减轻了PE的症状,且该效应可被TrkB过表达逆转。与对照组相比,sh-GATA1组中M2细胞的比例显著升高(P < 0.001)。此外,sh-GATA1组中TrkB、cGMP和PKG的蛋白表达水平较对照组显著降低(分别为P < 0.001、P < 0.001、P < 0.001、P < 0.05)。此外,敲低GATA1显著促进了HTR-8/Svneo细胞的迁移率和血管形成(分别为P < 0.001、P < 0.05),而这些效应被NTRK2过表达所抑制(分别为P < 0.05、P < 0.01)。结论:研究表明,敲低GATA1通过TrkB/cGMP–PKG信号通路调节巨噬细胞的M2极化,影响PE的进展。此外,在PE患者胎盘的转录组数据中,GATA1与TrkB/cGMP–PKG信号通路之间存在显著关联。补充信息:在线版本包含补充材料,可在10.1186/s40001-024-02229-0获取。关键词:GATA1、敲低、NTRK2、TrkB、cGMP–PKG、巨噬细胞、血管化

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
GATA1是否通过调控巨噬细胞中的TrkB/cGMP-PKG信号通路影响巨噬细胞极化,从而参与子痫前期的发生发展?
核心机制
敲低GATA1下调TrkB/cGMP-PKG信号通路,促进巨噬细胞M2极化,从而抑制PE的发展。
主要证据
体外实验中,敲低GATA1的THP-1细胞M2比例显著增加,TrkB、cGMP、PKG表达降低,并促进HTR-8/Svneo迁移和HPVECs血管形成,而这些效应被NTRK2过表达逆转;体内实验中,敲低GATA1减轻了PE大鼠的蛋白尿和收缩压,改善胎儿和胎盘发育,而NTRK2过表达逆转了这些改善。
研究意义
为PE的治疗提供新的靶点和数据支持,例如靶向GATA1或TrkB/cGMP-PKG信号通路可能纠正异常的巨噬细胞极化、血管生成和滋养细胞行为,并可能用于PE的早期诊断和预测。

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

临床样本转录组测序及生物信息学分析

鉴定PE中差异表达基因及关键信号通路,并评估GATA1与TrkB/cGMP-PKG通路的关联。

对3例重度PE胎盘和3例正常胎盘进行RNA-seq,分析差异表达基因、KEGG通路富集、免疫细胞浸润、PPI网络及转录因子分析,并进行GSEA分析cGMP-PKG通路变化。

2

体外巨噬细胞极化及信号通路检测

验证GATA1敲低对巨噬细胞M1/M2极化和TrkB/cGMP-PKG通路的影响。

在THP-1细胞中敲低GATA1,通过流式细胞术检测M1/M2比例,通过Western blot检测GATA1、TrkB、PKG1表达,通过ELISA检测cGMP含量。

3

体外共培养验证GATA1敲低对滋养细胞和内皮细胞功能的影响

探讨GATA1敲低是否通过影响巨噬细胞极化来调节HTR-8/Svneo细胞侵袭和HPVECs血管生成。

将THP-1与HTR-8/Svneo或HPVECs共培养,在缺氧条件下(2% O2)检测HTR-8/Svneo侵袭(Transwell)、ET-1和sFlt-1水平(ELISA),HPVECs血管形成(Matrigel)和VEGFA表达(Western blot)。

4

回补实验验证NTRK2过表达对GATA1敲低效应的影响

验证GATA1敲低对巨噬细胞极化和下游功能的影响是否通过TrkB/cGMP-PKG通路介导。

在THP-1细胞中同时敲低GATA1和过表达NTRK2,检测M1/M2比例、TrkB、PKG1、cGMP水平,以及共培养系统中HTR-8/Svneo侵袭、ET-1/sFlt-1水平、HPVECs血管形成和VEGFA表达。

5

动物实验验证GATA1敲低对PE大鼠模型的影响

在体内验证GATA1敲低对PE症状及胎盘病理的影响,并验证NTRK2过表达的逆转效应。

SD大鼠分为四组,在E5注射LPS诱导PE,在E6和E15尾静脉注射慢病毒敲低GATA1和/或过表达NTRK2,在E13检测蛋白尿和收缩压,E20处死测量胎儿和胎盘长度/重量,HE染色观察胎盘病理,流式检测巨噬细胞和绒毛间充质干细胞数量,ELISA检测ET-1、sFlt-1、cGMP,Western blot检测VEGFA、GATA1、NTRK2、PKG1。

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Gibco11965118
RPMI 1640培养基Gibco11875093
胎牛血清Excell BioFSD500
青霉素-链霉素BeyotimeC0222
磷酸盐缓冲液BeyotimeC0221A
胰蛋白酶-EDTAGibcoR001100
佛波酯MCEHY-18739
脂多糖MerckL2630
Transwell小室(3 µm)CORNING3415
Transwell小室(8 µm)CORNING3422
抗CD86抗体Abcamab239075
抗甘露糖受体抗体Abcamab270647
结晶紫Sigma-AldrichV5265
RIPA裂解液BeyotimeP0013B
BCA蛋白定量试剂盒NCM BiotechWB6501
预染蛋白分子量标准ServicebioG2058
化学发光试剂NCM BiotechP2100
抗VEGFA抗体Abcamab46154
抗TrkB抗体Abcamab134155
抗PKG1抗体Abcamab110124
GAPDH兔单克隆抗体Cell Signaling Technology2118
GATA-1兔单克隆抗体Cell Signaling Technology3535
萤火虫荧光素酶检测试剂BeyotimeRG027
化学发光仪Shanghai Jiapeng TechnologyJP-K600
基质胶CORNING354230
cGMP ELISA试剂盒wksubioABE10235
cGMP ELISA试剂盒wksubioE02339
ET-1 ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-H0064
人sFlt-1 ELISA试剂盒Jianglai BiotechnologyJL13928-48T
大鼠sFlt-1 ELISA试剂盒Jianglai BiotechnologyJL48077-48T
大鼠ET-1 ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-R1458
Multiskan FC酶标仪Thermo Scientific357-714-018
脂多糖medchemexpressHY-D1056
NEBNext Ultra RNA文库制备试剂盒NEBE7530

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
细胞系来源(THP-1、HTR-8/Svneo、HPVECs、HEK-293T)及培养条件(DMEM/RPMI 1640、10% FBS、1% PS、2-巯基乙醇浓度)
阅读提示:Materials and methods: Cells cultivation and treatment
巨噬细胞极化诱导
PMA浓度(100 nM)和诱导时间(24 h),LPS浓度(10 ng/mL)
阅读提示:Materials and methods: Cells cultivation and treatment
基因敲低和过表达
shRNA序列(GATA1 shRNA-1/2/3,sh-NC)、慢病毒载体(pLKO.1、pLV-Puro)、感染条件(polybrene)
阅读提示:Materials and methods: Overexpression of NTRK2 and knockdown of GATA1
共培养实验
Transwell孔径(3 μm或8 μm)、细胞比例、缺氧条件(2% O2)
阅读提示:Materials and methods: Cells cultivation and treatment
动物模型
SD大鼠品系和体重、LPS剂量(1.0 µg/kg)、注射时间(E5)、慢病毒注射时间(E6、E15)和剂量(1×10^9 PFU、100 µL)
阅读提示:Materials and methods: Animals cultivation and treatment