DNase I 通过抑制NETs形成减轻MRL/lpr小鼠肾炎症损伤

DNase I alleviates renal inflammatory injury in MRL/lpr mice by inhibiting NETs formation.

作者信息Manling Zhang, Xinran Xie, Gula Da, Hongbin Li, Yong Jin
PMID41208960
发布时间2025-10-23
DOI10.3389/fimmu.2025.1656069

实验完整度

研究包括动物模型(MRL/lpr小鼠)、体外细胞模型(PMA诱导中性粒细胞)、患者样本(外周血中性粒细胞)以及RNA-seq、流式细胞术等多个独立证据层级,并进行了功能验证和机制验证。

主要模型

MRL/lpr小鼠狼疮性肾炎模型 PMA诱导的中性粒细胞体外模型 狼疮性肾炎患者外周血中性粒细胞

重点核对

DNase I处理剂量和时间:每日腹腔注射,从17周龄开始至21周龄处死(DNase I,11284932001,Roche) 体外PMA处理浓度:25 ng/mL 体外DNase I处理浓度:1 mg/mL 动物分组:MRL/lpr小鼠模型组(15、17、19、21周龄),DNase I治疗组,C57BL/6J对照组(15、17、19、21周龄) 样本量:每组5只(病理、免疫荧光、免疫组化、Western blot等),每组3只(流式、qRT-PCR等)

摘要

背景:狼疮性肾炎(LN)是系统性红斑狼疮(SLE)最常见的并发症之一,是一种常见且可能危及生命的临床状况。LN的发病机制涉及多种免疫细胞类型。值得注意的是,中性粒细胞胞外诱捕网(NETs)的形成与肾炎症损伤密切相关。然而,其潜在的病理生理机制尚不完全清楚。方法:我们对MRL/lpr小鼠施用DNase I,监测体征和肾脏病理,量化基因表达水平,并进行流式细胞术和RNA-seq分析。在经PMA和DNase I处理的体外细胞模型以及SLE患者外周血中性粒细胞中,评估了NETs分子标记物和相关分子通路中关键基因的表达水平,并进行了相关性分析。结果:DNase I治疗后,LN小鼠模型中的狼疮相关表现、肾脏病理和肾功能显著改善。MPO和CitH3的表达水平降低,炎症损伤分子(包括IL-1β、TNF-α和Kim1)的表达下调。RNA-seq分析显示,与MRL/lpr小鼠相比,DNase I治疗组的中性粒细胞和T细胞活化及趋化通路受到抑制,肾脏中细胞毒性免疫细胞的浸润减少。在PMA诱导的中性粒细胞活化体外模型中,添加DNase I抑制了MPO和CitH3的表达,并下调了炎症信号分子(TLR4、MYD88和HMGB1)、趋化分子CCL2以及NETs形成关键分子PADI4的表达。此外,LN患者外周血中性粒细胞中关键分子PADI4、HMGB1、TLR4和MYD88显著上调,其在MRL/lpr小鼠肾脏中的表达水平随时间依赖性增加。结论:DNase I通过抑制NETs/TLR4/MYD88细胞信号轴,减少NETs的形成以及T细胞和巨噬细胞等免疫炎症细胞的浸润,从而减轻肾炎症损伤。这些发现可能为LN提供新的临床预防和治疗策略。

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
DNase I通过靶向降解NETs是否能减轻狼疮性肾炎的肾炎症损伤,其具体分子机制是什么?
核心机制
NETs通过激活TLR4/MYD88信号轴,上调PADI4等关键分子,促进NETs形成和免疫炎症细胞(如T细胞、巨噬细胞)浸润,形成肾炎症损伤的闭环;DNase I通过降解NETs,下调TLR4和MYD88等信号分子,阻断该炎症级联反应。
主要证据
在MRL/lpr小鼠模型中,DNase I治疗改善了狼疮样症状和肾病理损伤,降低了NETs标志物(MPO、CitH3)和炎症分子(IL-1β、TNF-α、Kim1)表达,RNA-seq显示免疫细胞活化趋化通路抑制;在体外PMA诱导的中性粒细胞模型中,DNase I抑制MPO、CitH3及TLR4、MYD88、HMGB1、CCL2、PADI4表达;LN患者外周血中性粒细胞中PADI4、HMGB1、TLR4、MYD88表达上调。
研究意义
这些发现可能为狼疮性肾炎提供新的临床预防和治疗策略。

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

动物模型建立与DNase I处理

评估DNase I对MRL/lpr小鼠狼疮样症状和肾病理损伤的影响

使用6-8周龄雌性MRL/lpr小鼠,从17周龄开始每日腹腔注射DNase I(11284932001,Roche)至21周龄处死;对照组为C57BL/6J小鼠。收集血清、尿液、肾组织,进行生化检测和组织学检查。

2

肾组织病理学评估

评估肾组织损伤程度和DNase I的保护作用

肾组织固定、包埋、切片(2μm),进行HE、PAS、Masson染色,半定量评分,测量胶原阳性面积。

3

NETs形成检测(体内和体外)

检测肾组织和体外模型中NETs的形成情况,验证DNase I的抑制作用

用免疫荧光和免疫组化检测肾组织中MPO、CitH3、NE的表达;Western blot检测肾组织NE和CitH3蛋白水平;体外用PMA诱导健康人中性粒细胞形成NETs,加DNase I处理,免疫荧光检测MPO和CitH3。

4

分子表达分析(RT-PCR和Western blot)

检测炎症因子、NETs相关分子和信号通路分子的表达变化

提取肾、脾或中性粒细胞RNA,RT-PCR检测炎症因子(IL-1β, TNF-α, IL-6等)、NETs相关分子(PADI4, HMGB1, TLR4, MYD88)等表达;Western blot检测TLR4、MYD88、IL6、INOS蛋白水平。

5

免疫细胞分析(流式细胞术和TIMER)

评估DNase I对脾脏和肾脏免疫细胞亚群的影响

取脾脏制备单细胞悬液,流式细胞术分析CD3+CD4+、CD3+CD8+ T细胞、CD3-CD19+ B细胞和CD4+CD25+Foxp3+ Treg比例;用TIMER算法评估肾组织中免疫细胞浸润比例。

6

RNA-seq分析

全面分析肾组织基因表达变化,揭示DNase I作用的分子通路

对21周龄对照组、MRL/lpr模型组和DNase I治疗组小鼠肾组织进行RNA-seq,鉴定差异表达基因,进行PCA、聚类、Reactome、GO、GSEA富集分析。

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
脱氧核糖核酸酶IRoche11284932001
抗dsDNA ELISA试剂盒ADI5120
考马斯亮蓝法试剂盒南京建成C035-2-1
肌酐试剂盒南京建成C011-2-1
尿素氮试剂盒南京建成C013-2-1
绵羊血清ZSGB-BIOZLI-9022
抗小鼠IgG抗体ServicebioGB23301
抗髓过氧化物酶(MPO)抗体BD PharMingenAB_396309
抗中性粒细胞弹性蛋白酶(NE)抗体Proteintech27642-1-AP
抗瓜氨酸化组蛋白H3(CitH3)抗体Abcamab5103
DAPISigma-Aldrich--
佛波醇12-豆蔻酸酯13-乙酸酯Sigma-AldrichP1585
RIPA裂解液Beyotime--
抗TLR4抗体Proteintech19811-1-AP
抗MYD88抗体Proteintech67969-1-Ig
抗IL6抗体ServicebioGB11117-100
抗iNOS抗体Proteintech18985-1-AP
抗GAPDH抗体ProteintechHRP-60004
抗CD3抗体ElabscienceE-AB-F1013Q
抗CD4抗体ElabscienceE-AB-F1097S
抗CD8抗体ElabscienceE-AB-F1104J
抗CD19抗体ElabscienceE-AB-F0986E
抗CD25抗体ElabscienceE-AB-F1102D
抗Foxp3抗体ElabscienceE-AB-F1238E
BD FACS Melody流式细胞仪BD--
RNA提取试剂盒Promega--
HiScript II Q RT SuperMixVazyme--
ChamQ SYBR qPCR预混液Vazyme--
Light Cycler 480 II实时荧光定量PCR仪Roche--
ImageJ软件----

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
动物模型与处理
MRL/lpr小鼠年龄(6-8周龄)、性别(雌性)、来源;DNase I剂量(未明确说明具体剂量,仅表述为11284932001,Roche)、给药方式(腹腔注射)、给药频率(每日)、给药期间(17周至21周);对照组C57BL/6J小鼠年龄(8周龄)
阅读提示:Methods 2.1
血清和尿液生化检测
采集时间(21周,上午9-11时);抗dsDNA ELISA试剂盒(ADI,5120);尿蛋白测定方法(CBB法);血清肌酐测定方法(肌氨酸氧化酶法);尿素氮测定方法(脲酶法);试剂盒来源(南京建成)
阅读提示:Methods 2.2
肾组织病理学
切片厚度(2μm);染色类型(HE, PAS, Masson);阳性面积量化方法(随机5个视野);病理评分标准(参考文献23)
阅读提示:Methods 2.3
NETs检测
免疫荧光/免疫组化抗体及其稀释度:MPO (1:200, AB_396309, BD PharMingen), NE (1:200, 27642-1-AP, Proteintech), CitH3 (1:200, ab5103, Abcam);抗原修复条件(柠檬酸缓冲液高温);封闭血清(绵羊血清 ZLI-9022);DAPI核染;Western blot抗体稀释度:NE (1:1000), CitH3 (1:1000)
阅读提示:Methods 2.4, 2.5; Figure 2
体外中性粒细胞模型
中性粒细胞分离方法(Ficoll密度梯度离心);PMA浓度(25 ng/mL);DNase I浓度(1 mg/mL);处理时间(未明确说明);免疫荧光染色抗体与体内相同
阅读提示:Methods 2.4; Results 3.5; Figure 6
分子表达分析
RT-PCR引物序列(补充表S1);内参基因(β-Actin或GAPDH);反应条件(95°C 30s, 40循环 95°C 10s, 60°C 30s, 72°C 30s);每次反应三次重复;Western blot抗体列表及稀释度(见方法2.5)
阅读提示:Methods 2.8, 2.5
RNA-seq
样本量:Ctr 3, Lpr 4, DNase 4;测序平台(Illumina HiSeq X Ten);DEG筛选标准(q<0.05 且 log2|FC|>2);比对软件(HTSeq);数据可访问性(GSE301237)
阅读提示:Methods 2.6; Results 3.3
流式细胞术
脾脏单细胞制备方法(70μm滤网);密度梯度离心分离淋巴细胞;抗体及荧光标记(见方法2.7);孵育条件(室温暗处30分钟);仪器(BD FACS Melody)
阅读提示:Methods 2.7; Results 3.4; Figure 4