小胶质细胞NFAT5通过介导NLRP6炎症小体加重实验性缺血性卒中的神经炎症

Microglial NFAT5 aggravates neuroinflammation via mediating NLRP6 inflammasome in experimental ischemic stroke.

作者信息Hui Gan, Mi Zhang, Yuhao Duan, Ailiyaer Palahati, Qi He, Junyi Tan, Yong Li, Xuan Zhai, Jing Zhao
PMID40831534
期刊Genes Dis
发布时间2025-04-01
DOI10.1016/j.gendis.2025.101614

实验完整度

包含MCAO小鼠模型、OGD/R细胞模型、BV2-HT22条件培养基共培养、AAV介导的体内敲低、Nlrp6启动子报告基因、ChIP、mRNA稳定性等独立证据层级,且包含功能与机制验证。

主要模型

MCAO小鼠模型 BV2小胶质细胞OGD/R模型 BV2条件培养基处理的HT22神经元细胞模型 HEK293T和N2A细胞系

重点核对

MCAO模型制备:雄性C57BL/6小鼠(8-10周,20-25 g),线栓法阻塞大脑中动脉1 h后 reperfusion 24 h AAV9介导的microglia特异性敲低:F4/80启动子驱动,注射剂量3.5 μL(2.11×10^12 vg/mL)脑室注射及1 μL海马注射,MCAO建模前28天转染 OGD/R处理:BV2细胞在无糖DMEM中于1% O2、5% CO2低氧培养4 h,然后复氧24 h NFAT5敲低效率:使用shRNA序列(Table 3),并经western blot验证 Nlrp6启动子-1527 bp至-1518 bp区域突变,ChIP-qPCR验证NFAT5结合

摘要

小胶质细胞活化触发炎症级联反应并加重缺血性卒中后的脑损伤。大脑中动脉闭塞(MCAO)建模增加了小胶质细胞中活化T细胞核因子5(NFAT5)的表达。然而,小胶质细胞NFAT5在缺血性卒中中的作用仍不清楚。在此,我们的研究结果表明,小胶质细胞NFAT5敲低降低了促炎因子的表达、小胶质细胞活化和中性粒细胞浸润,最终改善了MCAO后小鼠的脑梗死和神经功能缺损。此外,我们用小胶质细胞系(BV2)的条件培养基处理海马神经元细胞(HT22),以在体外模拟小胶质细胞诱导的神经元损伤。我们观察到NFAT5敲低减弱了BV2细胞中促炎因子的表达,并减少了HT22细胞的凋亡。先前,我们已发表的工作报道了NOD样受体pyrin结构域-containing 6(NLRP6)炎症小体促进了MCAO后的炎症损伤。在本研究中,我们发现NFAT5通过其−1527 bp至−1518 bp元件促进了Nlrp6启动子的转录活性。值得注意的是,我们的结果还表明NFAT5通过Nlrp6的5'UTR调节NLRP6 mRNA的稳定性。因此,我们的研究结果揭示了小胶质细胞NFAT5在缺血性卒中后神经炎症中的关键作用和部分机制。

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
小胶质细胞NFAT5在缺血性卒中后神经炎症中的作用及其机制是什么?
核心机制
NFAT5通过结合Nlrp6启动子-1527 bp至-1518 bp增强转录活性,并通过Nlrp6 5'UTR维持mRNA稳定性,上调NLRP6炎症小体活化,加剧神经炎症。
主要证据
MCAO小鼠模型中microglia特异性敲低NFAT5减少促炎因子、微胶质活化、中性粒浸润及脑梗死;OGD/R模型中NFAT5敲低降低促炎因子并减轻HT22凋亡;双荧光素酶报告和ChIP验证NFAT5调控Nlrp6转录;放线菌素D实验显示NFAT5通过5'UTR稳定Nlrp6 mRNA。
研究意义
揭示NLRP6炎症小体上游激活的新机制,提示靶向NFAT5可能是预防缺血性卒中后小胶质细胞介导的神经炎症和神经元凋亡的潜在策略。

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

检测OGD/R和MCAO后小胶质细胞NFAT5表达变化

验证缺血性刺激后NFAT5在微胶质细胞中的表达是否上调。

对BV2、MA、HT22细胞进行OGD/R处理,对小鼠进行MCAO建模,通过western blot和免疫荧光检测NFAT5表达及核定位。

2

AAV介导的微胶质特异性NFAT5敲低及行为学评估

评估微胶质NFAT5敲低对MCAO诱导的脑梗死及神经功能缺损的影响。

通过脑室及海马注射AAV9-F4/80-sh-Nfat5敲低微胶质NFAT5,28天后行MCAO建模,采用MRI测量梗死体积,握力计评估肢体力量。

3

检测微胶质NFAT5敲低对脑组织形态损伤和凋亡的影响

验证NFAT5敲低是否能减轻MCAO诱导的脑组织损伤和神经元凋亡。

使用HE、尼氏、TUNEL染色及western blot检测Bcl-2/Bax表达水平。

4

体外实验:条件培养基处理HT22并检测细胞活力与凋亡

验证微胶质NFAT5敲低是否能减轻OGD/R条件下微胶质诱导的神经元损伤。

收集OGD/R处理的BV2条件培养基处理HT22细胞,检测LDH释放、CCK-8活力、Annexin V-FITC/PI凋亡及Bcl-2/Bax表达。

5

评估NFAT5敲低对体内外神经炎症和NLRP6炎症小体活化的影响

验证NFAT5敲低是否能抑制促炎因子表达、微胶质活化和NLRP6炎症小体活化。

通过western blot和ELISA检测促炎因子(IL-1β、TNF-α、IL-6)水平,免疫荧光检测Iba-1和MPO,western blot检测NLRP6、ASC、pro-caspase-1、cleaved-caspase-1,qPCR检测Nlrp6 mRNA。

6

机制验证:NFAT5对Nlrp6启动子调控

验证NFAT5是否作为转录因子结合Nlrp6启动子并增强其转录活性。

使用JASPAR预测结合位点,构建Nlrp6启动子全长、片段和突变体,进行双荧光素酶报告实验和ChIP-qPCR。

7

机制验证:NFAT5调控Nlrp6 mRNA稳定性

验证NFAT5是否通过Nlrp6 5'UTR或3'UTR调节mRNA稳定性。

用放线菌素D处理BV2细胞,检测Nlrp6 mRNA半衰期;构建Nlrp6 5'UTR和3'UTR报告质粒,双荧光素酶实验检测NFAT5的影响。

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
高糖DMEM培养基Gibco, Thermo Fisher Scientific--
胎牛血清VivaCell--
青链霉素Thermo Fisher Scientific--
无糖DMEMGibco, Thermo Fisher Scientific--
低氧培养箱Gibco, Thermo Fisher Scientific--
Trizol试剂Invitrogen, Thermo Fisher Scientific--
ABScript RT预混液ABclonal--
2X通用SYBR Green快速qPCR预混液ABclonal--
7-T小动物MRI系统Bruker--
SurgiVet V3395TPR监护仪Smiths Medical--
TUNEL试剂盒Servicebio Technology--
SimpleChIP®酶法染色质IP试剂盒CST#9002
聚乙烯亚胺线性(转染试剂)Polyscience--
嘌呤霉素MCE--
双荧光素酶报告基因试剂盒HanhengHB-DLR-100
GloMax 20/20发光检测仪Promega--
增强化学发光检测试剂Bio-Rad--
细胞计数试剂盒-8TargetMolC0005
96孔微孔板BioFil--
LDH检测试剂盒Beyotime--
Annexin V-FITC/碘化丙啶双染试剂盒Beyotime Biotechnology--
流式细胞仪(FACS Vantage SE)Becton Dickinson--
IL-1β、IL-6、TNF-α酶联免疫检测试剂盒Jiangsu Meibiao Biotechnology--
NFAT5抗体(用于Western blot)AbceptAP74036
NLRP6抗体AbclonalA15628
MPO抗体AbcamAb208670
Iba-1抗体AifangAF301643
GFAP抗体ElabscienceE-AB70205
NeuN抗体Abcamab104224
Bcl-2抗体AbclonalA11313
Bax抗体ProteintechBS4084
ASC抗体CSTD2W8U
pro-caspase-1抗体AbclonalA0964
cleaved-caspase-1抗体Affinityab18256
pro-IL-1β抗体AbclonalA1112
IL-1β抗体AffinityAF4006
IL-6抗体Santa CruzSC-57315
TNF-α抗体AbclonalA0277
β-actin抗体AbclonalAC026
山羊抗兔二抗Thermo Fisher Scientific31460
山羊抗小鼠二抗Thermo Fisher Scientific31430

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
MCAO建模
小鼠品系、性别、年龄、体重;线栓直径;缺血和再灌注时间;麻醉条件。
阅读提示:Materials and Methods中的MCAO modeling部分
AAV介导的基因敲低
AAV血清型、启动子、注射剂量、注射位点(坐标)、注射速度、注射后等待时间。
阅读提示:Materials and Methods中的Adeno-associated virus (AAV) delivery部分
OGD/R建模
细胞系、OGD时长、低氧条件(O2浓度)、复氧时长、培养基成分。
阅读提示:Materials and Methods中的OGD/R modeling部分
条件培养基制备与处理
条件培养基制备方法、离心条件、储存时间、处理HT22的稀释比例和时间。
阅读提示:Materials and Methods中的Collection of conditioned media部分
mRNA稳定性实验
放线菌素D浓度、处理时间点(0、1、2、4、6 h)、细胞状态(OGD/R处理与否)。
阅读提示:Materials and Methods中的Administration of actinomycin D部分
Nlrp6启动子报告基因实验
细胞系(HEK293T/N2A)、质粒构建(含序列)、共转染比例、检测时间(48 h)、阳性对照(Rluc)。
阅读提示:Materials and Methods中的Dual-luciferase reporter assay部分
ChIP实验
细胞数量、甲醛浓度和处理时间、微球菌核酸酶消化条件、抗体(NFAT5)及用量、洗脱条件。
阅读提示:Materials and Methods中的Chromatin immunoprecipitation部分