脂氧素A4通过抑制Nrf2从而增加TXNRD2减轻MSU晶体诱导的NLRP3炎症小体激活

Lipoxin A4 attenuates MSU-crystal-induced NLRP3 inflammasome activation through suppressing Nrf2 thereby increasing TXNRD2.

作者信息You Zhou, Yongjun Chen, Xiaowu Zhong, Hongtao Xia, Mingcai Zhao, Mengyuan Zhao, Lei Xu, Xiaolan Guo, Chong-Ge You
PMID36569930
发布时间2022-12-08
DOI10.3389/fimmu.2022.1060441

实验完整度

包含体外细胞模型、体内大鼠模型及患者样本三个证据层级;进行了功能验证(基因敲低、抑制剂)和机制验证(ChIP、免疫共沉淀)。

主要模型

THP-1巨噬细胞(PMA分化的) 骨髓来源巨噬细胞(BMDM) MSU诱导的痛风性关节炎大鼠模型 痛风患者血清样本

重点核对

LXA4浓度(50-150 nM)及处理时间(1 h) MSU刺激浓度(100 μg/ml)及时间(24 h) LPS priming浓度(300 ng/ml)及时间(3 h) TXNRD2 siRNA敲低及转染试剂(Lipofectamine 2000) 大鼠模型LXA4给药剂量(10 μg/kg)及途径(关节内注射)

摘要

痛风是一种常见的炎症性疾病。单钠尿酸盐(MSU)晶体诱导的NLRP3炎症小体激活在痛风中起关键作用,预防其激活对患者有益。脂氧素A4(LXA4)是一种内源性脂氧合酶衍生的类花生酸介质,具有强大的抗炎特性。然而,LXA4是否能抑制MSU晶体诱导的NLRP3炎症小体激活仍不清楚。本研究旨在探讨LXA4对MSU晶体诱导的NLRP3炎症小体激活的保护作用及其潜在分子机制。我们发现LXA4抑制了MSU晶体诱导的NLRP3炎症小体激活、白细胞介素(IL)-1β成熟和细胞焦亡。更具体地说,LXA4抑制了NLRP3炎症小体的组装,包括ASC的寡聚化和斑点形成,以及ASC-NLRP3相互作用。此外,LXA4抑制了氧化应激,即NLRP3炎症小体激活的上游事件,表现为LXA4消除了总活性氧(ROS)的产生,并减轻了烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)氧化酶激活和线粒体功能障碍。然而,LXA4也抑制了Nrf2的激活,Nrf2是抗氧化途径中的关键分子,然后对Klf9表达产生抑制作用,对TXNRD2表达产生促进作用,这两个分子依次位于Nrf2下游。敲低TXNRD2逆转了LXA4诱导的ROS和NLRP3炎症小体抑制。此外,LXA4减轻了痛风性关节炎大鼠的关节炎症,并减少了cleaved caspase-1和成熟IL-1β的产生。综上所述,我们的研究结果表明,LXA4可以减轻MSU晶体诱导的NLRP3炎症小体激活,可能是通过抑制Nrf2激活来增加TXNRD2表达。本研究强调了LXA4作为有吸引力的新型痛风治疗候选药物的潜力。

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
LXA4能否抑制MSU晶体诱导的NLRP3炎症小体激活及其分子机制。
核心机制
LXA4通过抑制Nrf2激活,进而降低Klf9表达,促进TXNRD2表达,从而抑制ROS生成,最终抑制NLRP3炎症小体组装和激活。
主要证据
体外实验显示LXA4抑制MSU诱导的ASC斑点形成、ASC寡聚化及ASC-NLRP3相互作用;敲低TXNRD2逆转LXA4对ROS和NLRP3炎症小体的抑制作用;大鼠模型证实LXA4减轻关节炎症并降低NLRP3、cleaved caspase-1和成熟IL-1β水平。
研究意义
本研究揭示了LXA4抑制NLRP3炎症小体激活的新型机制,提示LXA4可能成为治疗痛风性关节炎的有吸引力的候选药物。

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

患者血清炎症因子检测

评估急性痛风患者中LXA4水平与炎症标志物的关系。

收集急性痛风、间歇期痛风患者和健康对照组血清,通过ELISA检测LXA4、IL-1β和TNF-α水平,并进行相关性分析。

2

体外细胞培养与药物处理

验证LXA4对MSU诱导的NLRP3炎症小体激活的影响。

PMA分化的THP-1巨噬细胞和BMDM先用LPS priming,再用不同浓度LXA4预处理,最后MSU刺激,检测IL-1β分泌、caspase-1和IL-1β成熟、GSDMD裂解、细胞死亡和LDH释放。

3

NLRP3炎症小体组装检测

确定LXA4对NLRP3炎症小体组装的影响。

通过免疫荧光检测ASC斑点形成,Western blot检测ASC寡聚化,免疫共沉淀检测ASC与NLRP3和pro-caspase-1的相互作用。

4

ROS产生及来源分析

探究LXA4对ROS产生的抑制作用及其来源。

使用DCFH-DA检测总ROS,使用MitoSOX检测线粒体ROS,通过lucigenin增强化学发光检测NADPH氧化酶活性,并检测线粒体膜电位和Ca2+水平。

5

Nrf2信号通路检测

验证LXA4抑制Nrf2激活及其下游信号。

通过Western blot和免疫荧光检测Nrf2总蛋白和核转位,并检测下游HO-1、SOD、GPx表达;使用tBHQ(Nrf2激活剂)回补实验验证。

6

Nrf2/Klf9/TXNRD2通路验证

验证LXA4对Klf9和TXNRD2表达及转录调控的影响。

通过Western blot和RT-qPCR检测Klf9和TXNRD2表达,使用ChIP检测Nrf2与Klf9启动子、Klf9与TXNRD2启动子的结合。

7

TXNRD2敲低功能验证

验证LXA4对NLRP3炎症小体的抑制依赖于TXNRD2。

通过siRNA敲低THP-1巨噬细胞TXNRD2,检测LXA4对IL-1β释放、ASC斑点、ASC寡聚化、ASC-NLRP3相互作用、ROS及NADPH氧化酶活性的影响。

8

体内痛风性关节炎模型验证

评估LXA4在体内对MSU诱导的痛风性关节炎的作用。

SD大鼠通过踝关节注射MSU建立急性痛风性关节炎模型,LXA4预处理,检测关节肿胀、炎症细胞浸润、血清IL-1β和TNF-α水平,以及关节组织NLRP3、cleaved caspase-1、成熟IL-1β和Nrf2、Klf9、TXNRD2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
RPMI-1640培养基----
胎牛血清----
青霉素/链霉素Boster BioPYG0016
佛波酯Beyotime BiotechnologyS1819
脂多糖Beyotime BiotechnologyS1732
脂氧素A4GlpBioGC18552
N-乙酰半胱氨酸Beyotime BiotechnologyS0077
MitoTEMPOMCEHY-112879
二苯基碘MCEHY-100965
叔丁基对苯二酚MCEHY-100489
金诺芬MCEHY-B1123
TNF-α ELISA试剂盒NeoBioScienceEMC102a
IL-1β ELISA试剂盒NeoBioScienceEMC001b
膜/胞浆蛋白提取试剂盒Beyotime BiotechnologyP0033
核/胞浆蛋白提取试剂盒Beyotime BiotechnologyP0028
RIPA裂解液Beyotime BiotechnologyP0013B
二琥珀酰亚胺辛二酸酯SigmaS1885
4',6-二脒基-2-苯基吲哚Solarbio ScienceD8200
共聚焦激光扫描显微镜Olympus--
Hoechst染料Beyotime BiotechnologyC0003
LDH细胞毒性检测试剂盒Beyotime BiotechnologyC0016
MQAE探针Beyotime BiotechnologyS1082
EPG-2 AM探针Maokang BiotechnologyMX4513
2',7'-二氯荧光素二乙酸酯Beyotime BiotechnologyS0033S
光泽精GlpBioGC33485
还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸GlpBioGC34058
MitoSOX红色荧光探针InvitrogenM36005
Mito-Track Green荧光探针Beyotime BiotechnologyC1048
JC-1探针Solarbio ScienceM8650
Rhod-2M探针Yeasen40776ES50
TRIzol试剂Thermo Fisher15596026
逆转录试剂盒Takara2690S
SYBR Green预混液Takara3735S
ChIP-IT试剂盒Beyotime BiotechnologyP2078
Lipofectamine 2000转染试剂Invitrogen12566014

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
细胞培养与刺激
THP-1细胞和BMDM的培养条件、LPS浓度及处理时间、LXA4浓度及处理时间、MSU浓度及刺激时间。
阅读提示:见Materials and Methods中的Cell culture and stimulation,以及Figure 2 legend。
NLRP3炎症小体组装检测
ASC斑点形成、ASC寡聚化和免疫共沉淀的具体实验条件(如DSS浓度、抗体稀释比例)。
阅读提示:见Materials and Methods中的ASC oligomerization and ASC-speck formation和Co-immunoprecipitation。
ROS检测
DCFH-DA浓度、MitoSOX浓度、NADPH氧化酶活性检测条件。
阅读提示:见Materials and Methods中的Cellular ROS measure、Mitochondrial ROS detection和Measurement of NADPH oxidase activity。
基因敲低
TXNRD2 siRNA序列、转染试剂浓度、转染时间。
阅读提示:见Materials and Methods中的Gene silencing and treatment,以及Supplementary Figure 2。
动物实验
大鼠品系、年龄、体重、MSU注射剂量和体积、LXA4注射剂量和体积、时间点。
阅读提示:见Materials and Methods中的MSU-crystal-induced acute gouty arthritis,以及Figure 9 legend。