鸢尾素通过调控整合素αvβ5/FAK/ERK抑制中性粒细胞胞外陷阱形成并减少2型糖尿病中胰腺β细胞焦亡

Irisin regulates integrin αvβ5/FAK/ERK to inhibit neutrophil extracellular traps formation and reduce pancreatic beta-cells pyroptosis in type 2 diabetes mellitus.

作者信息Anjun Tan, Tianrong Li, Jingjing Yang, Xiaolu Li, Wenqin Li, Jinwen Yu
PMID40682113
发布时间2025-07-18
DOI10.1186/s13098-025-01852-z

实验完整度

包含体内T2DM小鼠模型、体外Min6细胞模型及分离的中性粒细胞实验;体外验证NETs形成及机制通路,并采用抑制剂和siRNA进行功能验证。

主要模型

C57BL/6J小鼠T2DM模型 Min6小鼠胰腺β细胞系 小鼠骨髓中性粒细胞

重点核对

T2DM小鼠模型建立:高脂饮食(45% kcal脂肪)4周+单次腹腔注射STZ(50 mg/kg) 鸢尾素处理:0.25 µg/kg/天腹腔注射21天 体外NETs诱导:PMA(1 mM)刺激中性粒细胞4小时 Min6细胞T2DM模型:25 mM葡萄糖处理24小时 NETs处理浓度:500 ng/mL

摘要

背景:中性粒细胞胞外陷阱(NETs)的失调,无论是过量产生还是清除不良,均可导致组织损伤,并与2型糖尿病(T2DM)等炎症性疾病相关。鸢尾素是一种被认为可调节能量代谢并增强胰岛素敏感性的激素,有望成为T2DM的潜在治疗药物。本研究旨在探讨鸢尾素通过抑制NETs形成减轻β细胞焦亡的作用及其潜在分子机制。方法:采用高脂饮食联合链脲佐菌素注射建立C57BL/6J小鼠T2DM模型。通过口服葡萄糖耐量试验和空腹血浆胰岛素测定评估葡萄糖代谢。采用苏木精-伊红染色进行胰腺组织学分析,通过免疫荧光染色评估NETs的形成。在体外,Min6细胞在高糖条件下培养以模拟T2DM,并给予鸢尾素处理。使用Sytox Green染色确定鸢尾素对NETs的影响。使用Western blotting检测关键信号分子。结果:鸢尾素治疗改善了T2DM小鼠的葡萄糖耐量,增加了胰岛素水平,并减少了NETs的形成。组织学分析显示胰腺组织损伤减轻。在体外,鸢尾素通过αVβ5/FAK/ERK通路抑制NETs形成,并通过STING/IRE1α/NLRP1通路减少NETs诱导的β细胞焦亡。阻断这些通路证实了鸢尾素对NETs介导的焦亡的保护作用。结论:鸢尾素通过整合素相关信号通路抑制NETs形成,从而对T2DM中β细胞焦亡发挥保护作用。这些发现表明鸢尾素可能通过调节NETs和保持β细胞功能成为治疗T2DM的治疗药物。

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
鸢尾素是否通过抑制NETs形成来减少胰腺β细胞焦亡,从而改善2型糖尿病?
核心机制
鸢尾素通过整合素αVβ5/FAK/ERK信号通路抑制NETs形成,并通过STING/IRE1α/NLRP1通路减少NETs诱导的β细胞焦亡。
主要证据
在STZ诱导的T2DM小鼠模型中,鸢尾素治疗改善了葡萄糖耐量、增加了胰岛素水平并减少了NETs形成;在体外,鸢尾素抑制PMA诱导的NETs形成,且NETs促进高糖诱导的Min6细胞焦亡,而抑制αVβ5/FAK/ERK或STING/IRE1α/NLRP1通路或敲低NLRP1可减轻焦亡。
研究意义
鸢尾素可能通过调节NETs和保持β细胞功能成为治疗T2DM的潜在治疗药物。

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

建立T2DM小鼠模型及鸢尾素干预

验证鸢尾素对T2DM小鼠葡萄糖代谢、NETs形成及胰腺组织损伤的影响

C57BL/6J小鼠高脂饮食4周联合STZ注射建立T2DM模型,随后鸢尾素(0.25 µg/kg/天)腹腔注射21天,对照组给予枸橼酸钠缓冲液。

2

评估体内代谢和NETs水平

检测鸢尾素对T2DM小鼠葡萄糖代谢、胰岛素、NETs水平及胰腺组织学的影响

进行OGTT、FINS、血浆Cit-H3、MPO、Irisin检测;胰腺组织HE染色和CitH3/MPO免疫荧光染色。

3

体外NETs形成及鸢尾素影响

验证鸢尾素对PMA诱导的中性粒细胞NETs形成的影响

分离小鼠骨髓中性粒细胞,PMA刺激4小时诱导NETs形成,鸢尾素预处理30分钟,Sytox Green染色检测NETs。

4

验证αVβ5/FAK/ERK通路参与NETs形成

探讨鸢尾素是否通过αVβ5/FAK/ERK通路抑制NETs形成

用Western blot检测FAK、ERK磷酸化水平,并用Cilengitide(αV/β5抑制剂)和Defactinib(FAK抑制剂)预处理中性粒细胞,观察NETs形成。

5

建立Min6细胞T2DM模型及NETs处理

评估NETs对高糖诱导的Min6细胞焦亡的影响

Min6细胞用25 mM葡萄糖培养24小时以模拟T2DM,加入细胞游离NETs(500 ng/mL)处理,检测焦亡相关蛋白表达、LDH、IL-1β、IL-18及流式细胞术。

6

验证STING/IRE1α/NLRP1通路介导NETs诱导的焦亡

验证NETs是否通过STING/IRE1α/NLRP1通路诱导Min6细胞焦亡

用siRNA敲低NLRP1或STING拮抗剂C-176处理Min6细胞,检测焦亡相关蛋白、细胞因子及流式细胞术。

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
链脲佐菌素AladdinS110910
高脂饲料Beijing HFK Bioscience Co., Ltd.H10045
鸢尾素MCES110910
枸橼酸钠缓冲液RHAWNR002481
葡萄糖AladdinG640146
小鼠FINS ELISA试剂盒JianglaibioJL48252
Cit-H3 ELISA试剂盒Mlbioml058746
MPO ELISA试剂盒Mlbioml002070
IL-1β ELISA试剂盒Mlbioml098416
小鼠鸢尾素ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-M2743
LDH ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-M0419
IL-18 ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-M0730
HE染色试剂盒Shanghai Ribiology Co., LTD--
抗CitH3抗体Abcamab281584
抗MPO抗体GeneTexGTX75318
Alexa Fluor 488标记山羊抗兔IgGServicebioGB25303
CY3标记山羊抗小鼠IgGServicebioGB21302
组织固定液ServicebioG1101
小鼠骨髓中性粒细胞分离试剂盒SolarbioP8550
RPMI-1640培养基GENOM BioGNM31800
佛波醇12-十四酸酯13-乙酸酯BeyotimeS1819
地法替尼MCEHY-12289
西仑吉肽MCEHY-16141
SYTOX Green死细胞核酸染料AlphabioAP6325
Min6细胞FuHengFH0390
高糖DMEM培养基GENOM BioGNM12800-5
胎牛血清BIC04001-500
靶向NLRP1的小干扰RNAGene Pharma--
Opti-MEM培养基GenePharma--
GP转染试剂GenePharmaG04009
裂解液BeyotimeP0013
BCA蛋白定量试剂盒BeyotimeP0010
硝酸纤维素膜Pall66485
抗GSDMD-N端抗体AffinityDF13758
抗Cleaved-Caspase 1 (p20)抗体AffinityAF4005
抗p-FAK抗体AffinityAF3397
抗FAK抗体Abcamab40794
抗p-ERK1/2抗体AffinityAF1015
抗ERK1/2抗体AffinityAF0155
抗整合素αV抗体Abcamab302640
抗整合素β5抗体Abcamab309092
抗NLRP1抗体Absinabs152585
抗ASC抗体Proteintech83858-3-RR
抗p-TMEM173/STING抗体AffinityAF7416
抗TMEM173/STING抗体Proteintech80165-1-RR
抗p-IRE1a抗体AffinityAF7150
抗IRE1a抗体AffinityDF7709
化学发光试剂BeyotimeP0018
β-actin抗体AbwaysAB0035
Trizol试剂Invitrogen15596026
cDNA合成试剂盒VazymeR333-01
qPCR预混液TakaraRR820A
Realplex4实时荧光定量PCR仪Eppendorf North America--
膜联蛋白V-FITCYEASEN40302ES60
碘化丙啶染色液YEASEN40302ES60
GraphPad Prism软件--8.0.1

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
T2DM小鼠模型建立
高脂饮食(45% kcal脂肪)喂养4周;STZ 50 mg/kg单次腹腔注射;FBG>11.1 mmol/L判定为糖尿病;小鼠周龄(5周龄)、性别(雄性)、品系(C57BL/6J)
阅读提示:Methods: Mice-T2DM model, Irisin treatment, and glucose metabolism and insulin function tests
鸢尾素治疗
剂量(0.25 µg/kg/天);给药方式(腹腔注射);持续时间(21天);对照组(0.1 mM枸橼酸钠缓冲液)
阅读提示:Methods: Mice-T2DM model, Irisin treatment, and glucose metabolism and insulin function tests
OGTT和胰岛素测定
禁食12小时;葡萄糖剂量(2 g/kg);采血时间点(0、30、60、120分钟);胰岛素测定使用ELISA试剂盒
阅读提示:Methods: Mice-T2DM model, Irisin treatment, and glucose metabolism and insulin function tests; Figure legends 1A-B
体外NETs诱导与检测
中性粒细胞浓度(7×10^5 cells/mL);PMA浓度(1 mM);刺激时间(4小时);鸢尾素预处理浓度(100 ng/mL)和时间(30分钟);Sytox Green染色浓度(1 µM)和染色时间(15分钟)
阅读提示:Methods: Preparation of cell-free NETs stock; Results 图2G
Min6细胞T2DM模型建立
Min6细胞系(FuHeng);培养基(高糖DMEM,15% FBS);葡萄糖浓度(25 mM);处理时间(24小时)
阅读提示:Methods: Construction of T2DM cell model; Results 图2A
NETs制备及处理
NETs浓度(500 ng/mL)用于刺激Min6细胞;NETs制备方法(PMA诱导、离心收集、DNA浓度测定)
阅读提示:Methods: Preparation of cell-free NETs stock; Results 图2
Western blot
一抗及稀释比例(如p-FAK 1:1000, FAK 1:2000等);二抗孵育时间(1小时);内参(β-actin 1:5000);NC膜孔径(0.22 μm)
阅读提示:Methods: Western blotting
siRNA敲低实验
siRNA序列(siNLRP1-1, -2, -3);转染试剂(GP-transfect-Mate);转染时间(6小时);后续培养时间
阅读提示:Methods: Knockdown of NLRP1 in Min6 cells; Table 1
流式检测焦亡
Annexin V/PI双染;染色时间(15分钟);离心条件(300 g, 5 min, 4°C)
阅读提示:Methods: Pyroptosis assay