LPS诱导的细胞外AREG通过EGFR/TLR4信号通路触发巨噬细胞焦亡

LPS-induced extracellular AREG triggers macrophage pyroptosis through the EGFR/TLR4 signaling pathway.

作者信息Gang Yuan, Qudi Qiao, Aolin Jiang, Zehui Jiang, Haihua Luo, Lin Huang, Jieyan Wang, Yong Jiang
PMID40292295
发布时间2025-04-11
DOI10.3389/fimmu.2025.1549749

实验完整度

包含体外细胞实验(BMDM、RAW264.7)、体内动物模型(CLP脓毒症小鼠)及临床患者样本(单核细胞、血清)等多层级证据,并进行功能验证(基因敲除、抑制剂)和机制验证(Co-IP、Western blot)。

主要模型

骨髓来源巨噬细胞(BMDM) RAW264.7巨噬细胞系 CLP脓毒症小鼠模型 脓毒症患者外周血单核细胞

重点核对

细胞外AREG浓度:100 ng/mL ATP浓度:5 mM LPS浓度:1 μg/mL EGFR抑制剂(Cetuximab)浓度:1 mM 中和抗体(Anti-AREG)浓度:300 ng/mL

摘要

双调蛋白(AREG)是EGF家族的一员,以锚定在细胞表面的跨膜蛋白形式存在。在外部刺激下,其胞外域通过旁分泌或自分泌信号释放到细胞外基质中。然而,其在脓毒症巨噬细胞焦亡中的作用仍知之甚少。本研究旨在探讨细胞外AREG在脓毒症巨噬细胞、小鼠和患者中的作用。我们发现,细胞外AREG的高表达受RPLP1在翻译水平的调控,这增加了IL-6、CCL2和CCL3蛋白的表达,以及Caspase 1、IL-1β和Nlrp3 mRNA的表达,导致巨噬细胞焦亡。机制上,细胞外AREG预处理加重了巨噬细胞焦亡,该焦亡由细胞外AREG和ATP(三磷酸腺苷)触发。AREG中和抗体减少了LPS诱导的表皮生长因子受体(EGFR)激活、TLR4表达和焦亡。细胞外AREG诱导的巨噬细胞焦亡随着EGFR和NF-κB的抑制以及TLR4和Myd88的敲除而减少。此外,DTT预处理的细胞外AREG抑制了巨噬细胞焦亡。在体内,细胞外AREG减轻了全身炎症浸润并延迟了脓毒症小鼠模型的存活。此外,细胞外AREG介导人类脓毒症,与一般或中度脓毒症患者相比,重度脓毒症患者中参与AREG介导的焦亡信号通路的基因高表达。总之,LPS诱导的细胞外AREG通过EGFR/TLR4/Myd88/NF-κB信号通路加重或触发巨噬细胞焦亡,为脓毒症提供了有前景的治疗策略。

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
细胞外AREG在脓毒症巨噬细胞焦亡中的作用及其潜在机制尚不清楚,本研究旨在阐明该问题。
核心机制
LPS诱导的细胞外AREG通过EGFR/TLR4/Myd88/NF-κB信号通路加重或触发巨噬细胞焦亡。
主要证据
体外BMDM和RAW264.7细胞实验显示,细胞外AREG与ATP协同诱导焦亡,而EGFR抑制、TLR4/Myd88敲除及NF-κB抑制可减弱该效应;体内CLP小鼠模型和临床患者样本的基因表达分析支持这一机制。
研究意义
研究揭示了细胞外AREG作为脓毒症治疗潜在靶点的可能性,为脓毒症尤其是合并ARDS的患者的治疗策略提供了新见解。

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LPS诱导的AREG表达动态

评估LPS刺激下巨噬细胞中AREG的表达变化。

用LPS刺激RAW264.7细胞,在不同时间点检测AREG mRNA和蛋白表达;检测脓毒症小鼠血清和BMDM中的AREG蛋白水平。

2

验证RPLP1对AREG翻译的调控

探究RPLP1是否在翻译水平调控LPS诱导的AREG表达。

通过siRNA敲低RAW264.7细胞中RPLP1,检测AREG的表达;分离核糖体新生链复合物(RNC)并检测AREG mRNA水平。

3

阐明细胞外AREG激活NF-κB的机制

确定细胞外AREG是否通过EGFR/TLR4通路激活NF-κB。

用纯化的细胞外AREG刺激BMDM,检测EGFR、TLR4及NF-κB通路蛋白磷酸化;使用EGFR抑制剂和TLR4敲除细胞验证;通过Co-IP检测AREG与EGFR的结合。

4

评估细胞外AREG对巨噬细胞炎症和焦亡的影响

研究细胞外AREG是否诱导炎症反应和焦亡。

检测细胞外AREG刺激后巨噬细胞释放的炎症因子和焦亡相关基因表达;用AREG和ATP共刺激BMDM,检测焦亡标志蛋白。

5

验证EGFR和TLR4在焦亡中的作用

确认EGFR和TLR4是否介导细胞外AREG诱导的焦亡。

使用EGFR抑制剂或TLR4敲除的BMDM,检测AREG+ATP诱导的焦亡标志物表达和IL-1β/IL-18分泌。

6

检测AREG中和抗体的效应

探究中和细胞外AREG是否减弱LPS诱导的焦亡。

用AREG中和抗体预处理LPS诱导的BMDM,检测EGFR磷酸化、TLR4表达及焦亡标志物。

7

探究下游信号分子Myd88和NF-κB的作用

确定Myd88和NF-κB在细胞外AREG诱导焦亡中的作用。

使用Myd88敲除和Trif敲除的BMDM,以及NF-κB抑制剂,检测焦亡标志物表达。

8

评估DTT预处理对AREG活性的影响

测试二硫键还原剂DTT是否影响细胞外AREG诱导的焦亡。

用DTT或H2O2预处理细胞外AREG或LPS,再刺激BMDM并检测焦亡标志物。

9

评价体内效果及临床相关性

评估细胞外AREG在脓毒症小鼠模型和患者中的作用。

在CLP脓毒症小鼠中注射细胞外AREG,观察存活率和组织病理;分析脓毒症患者血清AREG水平与严重程度和死亡率的关系,检测单核细胞中相关基因表达。

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
脂多糖Sigma-AldrichL2630
三磷酸腺苷Sigma-AldrichA6419
AREG中和抗体R&DAF989
西妥昔单抗SelleckA2000
JSH-23MedChemExpressHY-13982
RIPA裂解液Thermo Scientific89901
BCA蛋白定量试剂盒Thermo Scientific23227
PVDF膜MilliporeIEVH85R
抗EGFR抗体ABclonalA2069
抗p-EGFR抗体ABclonalA23381
抗TLR4抗体ImmunowayYT0744
抗p-IκB抗体CST2859
抗IκB抗体CST4812
抗p-P65抗体CST3033
抗P65抗体CST8242
抗NLRP3抗体CST15101
抗GAPDH抗体CST2118
抗CASPASE1抗体AdipoGenAG-20B-0042-C100
抗GSDMD抗体Abcamab209845
抗小鼠IgG二抗ProteintechSA00001
抗兔IgG二抗CST7074s
ECL化学发光底物BiosharpBL523A
Triton X-100BeyotimeP0096
牛血清白蛋白BeyotimeST023
抗ASC抗体CST67824
Alexa Fluor 488偶联抗小鼠IgGThermo ScientificA11029
Alexa Fluor 594偶联抗兔IgGThermo Scientific11012
DAPIBeyotimeC1006
TRIzol试剂Thermo Scientific15596018CN
ReverTra Ace qPCR反转录试剂盒ToyoboFSQ-201
7500实时荧光定量PCR系统Applied Biosystems--
SYBR Green PCR试剂盒Dongsheng Biotech--
AREG ELISA试剂盒R&D Systems989-AR
TNFα ELISA试剂盒QuantiCytoEMC102
IL-6 ELISA试剂盒QuantiCytoEMC004
CCL2 ELISA试剂盒QuantiCytoEMC113
CCL3 ELISA试剂盒QuantiCytoEMC010
IL-1β ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-M0037
IL-18 ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-M0730
Ni-NTA琼脂糖亲和层析Macherey-Nagel2403-001
内毒素去除凝胶Thermo Scientific20340
内毒素检测试剂盒Thermo ScientificQ32891
裂解缓冲液Thermo Scientific87787
A/G磁珠Thermo Scientific80003
抗His标签单克隆抗体Thermo ScientificMA1-21315
小鼠IgG同型对照MCEHY-P80757
单核细胞分离试剂盒TBD ScienceTBD2011H

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
细胞培养与处理
细胞类型:RAW264.7、BMDM;LPS浓度:1 μg/mL;AREG浓度:100 ng/mL;ATP浓度:5 mM;中和抗体浓度:300 ng/mL
阅读提示:Materials and methods,2.2 Cell culture and treatment
蛋白检测
抗体信息:EGFR (A2069)、p-EGFR (A23381)、TLR4 (YT0744)、p-IκB (2859)、CASPASE1 (AG-20B-0042-C100)、GSDMD (ab209845)
阅读提示:Materials and methods,2.3 Western blot
基因表达检测
引物序列:AREG、Nlrp3、Caspase1、Il-1b、Egfr、Il-18、18S;内参:18S rRNA
阅读提示:Materials and methods,2.5 qRT-PCR analysis
体内模型
小鼠品系:C57BL/6;周龄:8–12周;CLP模型;LPS剂量:20 mg/kg;AREG给药剂量:5 μg/小鼠(尾静脉注射)
阅读提示:Materials and methods,2.2 Cell culture and treatment;Results,3.9 Extracellular AREG mediates sepsis in mice and humans
临床样本
患者分类:一般脓毒症、严重脓毒症、脓毒性休克;患者数量:54例;样本类型:血清、外周血单核细胞
阅读提示:Materials and methods,2.11 Isolation of monocytes in patients with sepsis;Results,3.9 Extracellular AREG mediates sepsis in mice and humans