化学伴侣调节内质网应激上调载脂蛋白E缺陷小鼠免疫负性细胞因子IL-35

The modulation of endoplasmic reticulum stress by chemical chaperone upregulates immune negative cytokine IL-35 in apolipoprotein E-deficient mice.

作者信息Bo Wang, Shen Dai, Zhaojing Dong, Yue Sun, Xingguo Song, Chun Guo, Faliang Zhu, Qun Wang, Lining Zhang
PMID24498194
期刊PLoS One
发布时间2014-01-30
DOI10.1371/journal.pone.0087787

实验完整度

包含动物模型(ApoE−/−小鼠)实验,涉及Western blot、免疫组化、流式、ELISA等多方法验证,但缺乏体外机制实验。

主要模型

ApoE−/−小鼠动脉粥样硬化模型

重点核对

PBA处理浓度:100 mg/kg,腹腔注射,每三天一次,持续5周 处理周期:从高脂饮食8周后开始,持续5周,末次处理一周后处死 对照组:PBS腹腔注射 样本量:每组10只小鼠(动物实验),每组6只(细胞因子检测) ER应激标志物:p-eIF2α, sXBP-1, p-PERK

摘要

白细胞介素(IL)-35是一种新发现的免疫负性分子,由CD4+Foxp3+调节性T细胞(Tregs)分泌,并有助于其抑制功能。早期数据表明,IL-35抑制多种自身免疫疾病的发展。然而,IL-35在动脉粥样硬化(一种由脂质驱动的动脉壁慢性炎症性疾病)中的作用仍有待研究。在此,我们发现在载脂蛋白E缺陷(ApoE−/−)小鼠中,IL-35参与动脉粥样硬化。与无斑块的年龄匹配野生型C57BL/6小鼠相比,已建立动脉粥样硬化病变的ApoE−/−小鼠IL-35水平较低。然而,在斑块减轻的ApoE−/−小鼠中,IL-35表达显著增加。更重要的是,我们发现通过化学伴侣4-苯基丁酸(PBA)在体内调节内质网应激,主要上调免疫负性调节分子IL-35,以及IL-10和Foxp3,并伴随Tregs增加。然而,对促炎分子如TNF-α、IFN-γ、IL-17和IL-23无明显影响,这为内质网应激恢复减轻斑块提供了新的见解。我们的结果表明,IL-35可能对动脉粥样硬化治疗具有潜在价值。

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
IL-35在动脉粥样硬化中的作用,以及化学伴侣PBA调节内质网应激对IL-35表达和动脉粥样硬化斑块的影响。
核心机制
PBA通过减轻内质网应激,上调IL-35及其亚基p35和EBI3的表达,同时增加Tregs和IL-10,可能通过IL-35介导抑制炎症和减轻斑块。
主要证据
ApoE−/−小鼠PBA处理降低ER应激标志物,减少斑块面积,增加平滑肌细胞,减少CD3+ T细胞和凋亡;血清和动脉壁中IL-35水平升高,Foxp3+ Treg比例增加。
研究意义
IL-35可能成为动脉粥样硬化治疗的潜在靶点,为ER应激恢复减轻斑块提供新见解。

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

诱导动脉粥样硬化模型

建立ApoE−/−小鼠动脉粥样硬化模型,用于研究PBA和IL-35的作用。

雄性ApoE−/−小鼠自8周龄开始喂食高脂饮食(0.25%胆固醇和15%可可脂)至16周龄,诱导动脉粥样硬化斑块;C57BL/6野生型小鼠同样处理作为对照。

2

PBA体内处理

通过化学伴侣PBA调节内质网应激,观察其对动脉粥样硬化斑块和免疫分子的影响。

高脂饮食2周后,ApoE−/−小鼠随机分为两组,一组腹腔注射PBA(100 mg/kg,每3天一次,持续5周),另一组注射PBS作为对照。末次注射一周后处死分析。

3

检测代谢指标

评估PBA处理对体重和血脂水平的影响,排除代谢干扰。

实验结束时称重,自动化酶法检测总胆固醇、甘油三酯和HDL,化学修饰法检测LDL。

4

检测ER应激标志物

验证PBA处理是否有效减轻内质网应激。

通过Western blot检测主动脉中p-eIF2α和sXBP-1蛋白水平,通过免疫组化检测斑块中p-PERK表达。

5

评估斑块和稳定性

评估PBA处理对动脉粥样硬化斑块面积和稳定性的影响。

主动脉根部切片油红O染色检测斑块面积,免疫组化检测平滑肌细胞、CD3+ T细胞、巨噬细胞,TUNEL染色检测凋亡。

6

检测细胞因子mRNA表达

评估PBA处理对动脉壁中细胞因子基因表达的影响。

从胸腹主动脉提取RNA,实时定量PCR检测IL-12α、EBI3、IL-12β、p28、IL-10、TGF-β、TNF-α、IFN-γ、IL-17、IL-23和Foxp3的mRNA水平。

7

检测循环细胞因子水平

评估PBA处理对血清中细胞因子蛋白水平的影响。

用CBA检测TNF-α、IFN-γ、IL-17和IL-10,用ELISA检测IL-23、TGF-β和IL-35。

8

检测Treg细胞比例

评估PBA处理对Treg细胞的影响。

脾细胞用抗CD4和Foxp3抗体染色,流式细胞术分析CD4+Foxp3+ Treg比例;同时检测斑块中Foxp3 mRNA和蛋白表达。

9

比较IL-35表达与斑块相关性

比较ApoE−/−小鼠与野生型小鼠在斑块形成前后的IL-35水平,分析IL-35与动脉粥样硬化的关联。

ELISA检测8周(无斑块)和16周(有斑块)小鼠血清IL-35水平,PCR检测主动脉中p35和EBI3 mRNA。

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。

验证样本或模型特征
验证免疫效应
数据分析与统计

产品清单

实验环节名称品牌货号
4-苯基丁酸Sigma-AldrichP21005
磷酸化eIF2a抗体Cell Signaling Technology#3597
eIF2a抗体Cell Signaling Technology#9722
剪接型XBP-1抗体Abcamab37152
β-肌动蛋白抗体Bioworld--
辣根过氧化物酶标记二抗BeyotimeA0208
油红OSigma-AldrichO0625
大鼠抗小鼠巨噬细胞Moma-2抗体AbD SerotecMCA519A647
兔多克隆α-平滑肌肌动蛋白抗体Abcamab5694
大鼠抗小鼠CD3抗体AbD SerotecMCA500G
兔抗小鼠Foxp3抗体BOSTERBA2032-1
兔抗磷酸化PERK抗体Cell Signaling Technology3179
Alexa Fluor 555标记的山羊抗兔IgGBeyotimeA0462
TUNEL试剂盒Roche--
TRIzol试剂Invitrogen15596-026
逆转录PCR快速预混液TOYOBOPCR-311
Ultra SYBR预混液CW BioCW0956
PE-Cy5偶联抗CD4抗体eBioscience--
固定和透化试剂盒eBioscience--
PE偶联抗Foxp3单克隆抗体eBioscience--
小鼠细胞计数微球阵列BD Biosciences--
IL-23 ELISA试剂盒NeoBioscienceEMC114.48
TGF-β ELISA试剂盒eBioscienceBMS608/4
IL-35 ELISA试剂盒RapidBio Lab--
7080生化分析仪HI TACH--
罗氏Modular DPP系统Roche--
冷冻切片机HM550Thermo Scientific--
奥林巴斯显微镜IX71Olympus--

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
小鼠品系、性别、年龄、饮食(高脂饮食成分)
阅读提示:见方法部分(Induction of Atherosclerosis)
PBA处理
PBA剂量(100 mg/kg)、给药方式(腹腔注射)、频率(每3天一次)、持续时间(5周)、对照组(PBS)
阅读提示:见方法部分(Application of PBA in vivo)
ER应激检测
检测蛋白(p-eIF2α, eIF2α, sXBP-1, p-PERK)、抗体品牌和货号、样本来源(胸腹主动脉)
阅读提示:见方法部分(Western Blots)和免疫组化部分
斑块分析
切片方法(冷冻或石蜡)、染色方法(油红O)、定量分析(Image-Pro Plus)
阅读提示:见方法部分(Immunohistochemistry and Immunofluorescence)
细胞因子检测
血清检测方法(CBA和ELISA)、mRNA检测(RT-qPCR)
阅读提示:见方法部分(Detection of Cytokines)和(RNA Isolation and Real-Time PCR)
Treg分析
脾细胞制备、流式染色方案、分析软件(CXP2.0)
阅读提示:见方法部分(Flow Cytometry)