乳酸诱导的巨噬细胞HMGB1乳酰化促进脓毒症相关急性肾损伤中中性粒细胞胞外陷阱的形成

Lactate-induced macrophage HMGB1 lactylation promotes neutrophil extracellular trap formation in sepsis-associated acute kidney injury.

作者信息Siwei Wei, Zijuan Dai, Lei Wu, Zhen Xiang, Xiaoxiao Yang, Liubing Jiang, Zhen Du
PMID40304798
发布时间2025-04-30
DOI10.1007/s10565-025-10026-6

实验完整度

包含患者样本、CLP小鼠模型、细胞培养与共培养体系,并通过ELISA、WB、IF、qPCR、co-IP等验证功能与机制。

主要模型

SAKI患者血液样本 CLP诱导的SAKI小鼠模型 RAW 264.7巨噬细胞 原代小鼠骨髓来源巨噬细胞 小鼠中性粒细胞

重点核对

SAKI患者与健康对照各30例 CLP小鼠模型(6-8周龄雄性C57BL/6J小鼠) 乳酸钠(NaLa)10 mM处理细胞24小时 腹腔注射NaLa 1 g/kg RU.521(450 μg/kg)和西维来司他(30 mg/kg)处理

摘要

背景:中性粒细胞在脓毒症相关急性肾损伤(SAKI)中发挥关键作用,SAKI是一种常见且危及生命的器官衰竭并发症。高迁移率族蛋白B1(HMGB1)调节炎症反应和中性粒细胞胞外陷阱(NETs)的形成。本研究旨在探讨HMGB1乳酰化是否促进NET形成并加重SAKI。方法:收集健康志愿者和SAKI患者的静脉血样本。采用盲肠结扎穿刺法建立SAKI小鼠模型。建立了巨噬细胞来源外泌体与中性粒细胞的共培养体系。分离并鉴定了巨噬细胞来源的外泌体。利用ELISA、免疫荧光染色、免疫共沉淀和Western blotting测定蛋白水平。结果:SAKI患者中,血乳酸水平升高与HMGB1水平升高相关。在小鼠模型中,乳酸增加HMGB1表达,促进NET形成,并加重SAKI。乳酸刺激M1巨噬细胞分泌外泌体,导致细胞质中HMGB1的积累和释放。此外,乳酸促进巨噬细胞中HMGB1的乳酰化,触发中性粒细胞线粒体DNA的释放,并激活环状GMP-AMP合酶/干扰素基因刺激因子通路。结论:本研究揭示乳酸诱导的巨噬细胞HMGB1乳酰化通过cGAS/STING通路在SAKI中促进NET形成。这些发现提示HMGB1可能成为SAKI治疗干预的潜在靶点。

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
乳酸是否通过诱导巨噬细胞HMGB1乳酰化促进NET形成并加重SAKI?
核心机制
乳酸诱导巨噬细胞HMGB1乳酰化,促进HMGB1经外泌体分泌,进入中性粒细胞后触发线粒体DNA释放,激活cGAS/STING通路,从而促进NET形成并加重SAKI。
主要证据
SAKI患者血清乳酸与HMGB1水平正相关;CLP小鼠模型中乳酸增加HMGB1表达、NET形成和肾损伤;体外共培养证实外泌体HMGB1诱导中性粒细胞mtDNA泄漏和cGAS/STING激活;体内注射外泌体HMGB1加重SAKI,敲低HMGB1则减轻。
研究意义
HMGB1可能是SAKI治疗干预的潜在靶点。

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

临床样本分析

比较SAKI患者与健康对照的乳酸、HMGB1及NET标志物水平,探索其相关性。

收集30例SAKI患者和30例健康对照的静脉血,检测血清乳酸、HMGB1、cfDNA和NET水平。

2

细胞实验(巨噬细胞处理)

探究乳酸对巨噬细胞HMGB1表达和分泌的影响。

RAW 264.7巨噬细胞经乳酸钠(Nala)处理,检测细胞活力和HMGB1表达;使用草氨酸抑制乳酸产生,验证其作用;通过转染过表达或敲低HMGB1。

3

外泌体分离与鉴定

分离并鉴定巨噬细胞来源的外泌体,确认HMGB1的分泌。

通过差速离心从巨噬细胞培养上清中分离外泌体,使用透射电镜、NTA和Western blot检测外泌体标志物。

4

中性粒细胞共培养实验

验证巨噬细胞来源外泌体HMGB1对中性粒细胞NET形成和cGAS/STING通路的影响。

将中性粒细胞与巨噬细胞来源外泌体共培养,检测Hmgb1 mRNA、mtDNA泄漏、cGAS/STING蛋白表达。

5

体内动物实验(SAKI模型)

在体内验证乳酸、外泌体HMGB1和cGAS/STING通路对SAKI的作用。

建立CLP小鼠模型,给予乳酸钠、外泌体HMGB1过表达/敲低、RU.521和西维来司他处理,评估肾功能、肾组织病理、NET标志物和cGAS/STING通路蛋白。

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Sigma-Aldrich--
青霉素Sigma-Aldrich--
链霉素Sigma-Aldrich--
胎牛血清Sigma-Aldrich--
乳酸钠Sigma-Aldrich71718
草氨酸----
脂多糖----
Lipofectamine 3000转染试剂Thermo Fisher Scientific--
PKH67荧光染料Sigma-Aldrich--
RU.521Sigma-AldrichSML2347
西维来司他Sigma-Aldrich7198
MTT----
L-乳酸检测试剂盒Abcamab65331
人HMGB1 ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-H1554
中性粒细胞胞外陷阱ELISA试剂盒Eagle BiosciencesKBH4548
MagMAX游离DNA提取试剂盒Thermo Fisher ScientificA29319
小鼠KIM-1 ELISA试剂盒Crystal Chem80652
小鼠肌酐检测试剂盒MyBioSourceMBS763433
小鼠IL-6 ELISA试剂盒R&D SystemsM6000B
小鼠IL-8 ELISA试剂盒MyBioSourceMBS286946
抗MPO抗体Abcamab208670
抗Cit-H3抗体Abcamab5103
抗dsDNA抗体Abcamab27156
抗乳酰赖氨酸抗体PTM BioPTM-1401
蛋白A/G-琼脂糖珠Santa Cruz Biotechnology--
抗HMGB1抗体Abcamab190377
抗LaminB1抗体Santa Cruz Biotechnologysc-374015
抗CD63抗体Abcamab217345
抗TSG101抗体Abcamab30871
抗CD9抗体Abcamab223052
抗calnexin抗体Abcamab22595
抗cGAS抗体Santa Cruz Biotechnologysc-515777
抗STING抗体Abcamab288157
抗TBK1抗体Cell Signaling Technology3013
抗磷酸化TBK1抗体Cell Signaling Technology5483
抗IRF3抗体Cell Signaling Technology4302
抗磷酸化IRF3抗体Cell Signaling Technology4947
线粒体DNA提取试剂盒Abcamab65321
近红外荧光染料Lumiprobe--
活体动态成像系统Berthold Technologies--
透射电子显微镜JEOL--
纳米颗粒追踪分析系统Malvern Panalytical--
抗F4/80抗体Abcam--
抗CD11b抗体Abcam--
流式细胞仪BD Biosciences--
携带Hmgb1基因序列的质粒载体GenePharma--
靶向Hmgb1的短发夹RNAGenePharma--

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
临床样本采集
SAKI患者30例,健康对照30例;年龄25-55岁,性别匹配;诊断标准;排除标准
阅读提示:Materials and methods - Human blood samples
细胞培养和处理
RAW 264.7细胞系;培养基DMEM+10%FBS+青霉素100 U/mL+链霉素100 ng/mL;乳酸钠浓度10-50 mM处理30分钟;后续实验10 mM处理24小时;LPS 500 ng/mL处理6小时;草氨酸20 mM预处理2小时;转染试剂Lipofectamine 3000
阅读提示:Materials and methods - Cell culture and treatments
外泌体分离和鉴定
差速离心条件:2,000×g 30分钟,10,000×g 30分钟,100,000×g 1小时;外泌体标志物CD63、TSG101、CD9,阴性标志物calnexin
阅读提示:Materials and methods - Exosome isolation and identification
中性粒细胞共培养
中性粒细胞来源(ATCC);共培养时间24小时;外泌体标记PKH67
阅读提示:Materials and methods - Treatment of neutrophils with exosomes
SAKI小鼠模型
小鼠品系C57BL/6J,6-8周龄,雄性;CLP手术方法;乳酸钠1 g/kg腹腔注射CLP前30分钟;外泌体2 μg/kg静脉注射CLP后4小时;RU.521 450 μg/kg皮下注射;SIVE 30 mg/kg皮下注射;每组6只;18小时后处死
阅读提示:Materials and methods - Establishment of a SAKI mouse model
组织学检查
肾组织固定于4%多聚甲醛;H&E染色;评分系统(0-4)
阅读提示:Materials and methods - Histological examination
血清标志物检测
乳酸检测试剂盒(ab65331);HMGB1 ELISA(E-EL-H1554);NET ELISA(KBH4548);cfDNA提取试剂盒(A29319);MPO-DNA捕获ELISA
阅读提示:Materials and methods - Assessment of human and mouse blood samples