脑内皮可溶性ST2的产生与缺血性卒中大鼠模型中的脑水肿

Brain Endothelial Soluble ST2 Production and Cerebral Edema in a Rat Model of Ischemic Stroke

作者信息Matthew B Bevers, Jiaqi An, Arum Yoo, Elle Fietsam, Caroline Booraem, Divya Reddy, Karen Li, Cristina Sastre, Animesh Acharjee, Kazutaka Sugimoto, David Chung, Kellianne D Alexander, Brian L Edlow, Cenk Ayata, Tracy Young-Pearse, W Taylor Kimberly
PMID40833219
发布时间2026-01
DOI10.1002/ana.78006

实验完整度

高

包含人类队列蛋白质组学与ELISA验证、大鼠MCAO模型、细胞培养与FISH、sST2敲除大鼠的功能与机制验证等多层级实验。

主要模型

大鼠MCAO卒中模型 sST2敲除大鼠 hCMEC/D3内皮细胞系 人类队列样本

重点核对

MCAO缺血时间(120分钟)与再灌注 sST2敲除大鼠基因型确认(PCR) 脑水肿测量方法(SwellingIndirect和SwellingReglodi) 血脑屏障完整性评估(伊文思蓝外渗和IgG免疫荧光)

摘要

目的:目前没有疗法能够预防缺血性卒中后的肿胀,导致水肿形成的通路尚未完全了解。我们发现免疫调节因子可溶性ST2(sST2)是水肿形成的候选介质。在本研究中,我们试图确定sST2与缺血性卒中水肿之间的机制关系。方法:我们对大面积缺血性卒中患者进行了血浆水肿生物标志物的蛋白质组学调查,并验证了与结局的关联。我们在大鼠中进行了大脑中动脉闭塞(MCAO)并测量了sST2表达。我们使用体外和体内技术来确定sST2的细胞来源。我们生成了sST2敲除大鼠品系,并进行MCAO以确定敲除对脑水肿、内皮和小胶质细胞基因表达以及血脑屏障完整性的影响。结果:我们发现sST2与大面积缺血性卒中后的水肿、结局和死亡率相关。我们在卒中大鼠模型中复制了血浆sST2的升高,并发现脑内皮是表达最高的细胞类型。sST2敲除并未改变病变体积,但与肿胀减少和紧密连接蛋白ZO-1染色增加相关。解释:血浆sST2水平与缺血性卒中后的水肿、功能结局和死亡率相关。sST2敲除减少了卒中后脑水肿,并与紧密连接蛋白ZO-1染色增加相关。这些发现确立了sST2与脑水肿之间的机制联系,并强调其作为未来治疗靶点的潜力。

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
可溶性ST2(sST2)是否与缺血性卒中后脑水肿存在机制性关联?
核心机制
sST2作为诱饵受体,阻断IL-33与跨膜ST2受体的相互作用,从而解除对NF-κB活化的抑制,促进促炎反应,导致脑水肿。
主要证据
人类队列中sST2与水肿和不良结局相关;大鼠MCAO中sST2升高,敲除sST2减少水肿并增加ZO-1染色。
研究意义
sST2可能是未来治疗缺血性卒中后脑水肿的潜在靶点,值得进一步研究其治疗潜力。

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

人类队列中sST2与水肿和结局的关联验证

验证sST2是否与人类缺血性卒中后的脑水肿和临床结局相关。

对83例大面积缺血性卒中患者的血浆进行蛋白质组学筛选,发现sST2与中线移位(MLS)和净水摄取(NWU)相关,并通过ELISA验证。

2

大鼠MCAO模型中sST2表达的时间和组织特征

确定sST2在实验性卒中后的表达变化、组织来源和时间进程。

对大鼠进行短暂MCAO,在不同时间点测量血浆sST2蛋白和脑组织sST2 mRNA,并分析不同组织的表达。

3

细胞培养和原位杂交确定sST2的细胞来源

确定脑内sST2产生的具体细胞类型。

对原代人神经血管单元细胞培养系统进行蛋白质组学数据库筛查,对hCMEC/D3细胞进行TNF-α刺激,并对MCAO大鼠脑切片进行RNAscope原位杂交。

4

sST2敲除大鼠的生成与验证

生成sST2特异性敲除大鼠品系,用于研究sST2在卒中后水肿中的作用。

使用CRISPR/Cas9技术靶向sST2基因外显子1,产生1.8kb缺失,并通过PCR和测序验证。

5

sST2敲除对卒中后水肿和血脑屏障的影响

验证sST2敲除是否能减轻脑水肿并评估血脑屏障完整性。

对sST2敲除大鼠和野生型大鼠进行MCAO,测量脑水肿、病变体积、IgG外渗、伊文思蓝外渗和ZO-1染色。

6

RNA测序分析sST2敲除对基因表达的影响

探究sST2敲除引起的基因表达变化,特别是与血脑屏障相关的通路。

对FACS分选的内皮细胞和小胶质细胞进行bulk RNA测序,并进行通路富集分析。

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
Olink Target 96 panelsOlink--
sST2 ELISA试剂盒Critical Diagnostics--
抗ST2抗体Novus--
HRP偶联二抗----
Zeba脱盐柱ThermoFisher--
Pierce白蛋白去除试剂盒ThermoFisher--
TRIzol试剂Invitrogen--
High-Capacity cDNA反转录试剂盒Applied Biosystems--
TaqMan环境预混液2.0Applied Biosystems--
人脑血管周细胞ScienCell1200
人脑微血管内皮细胞iXcell10HU-051
hCMEC/D3细胞系Sigma-Aldrich--
RNAscope多重荧光V2检测试剂盒ACDBio323100
sST2探针ACDBio1051411
CD31探针ACDBio315311
抗大鼠CD68抗体Bio-RadMCA341GA
抗大鼠CD45抗体Invitrogen62-0461-80
抗大鼠CD31抗体BD-Pharmigen--
BD FACSAria II细胞分选仪BD--
RNeasy Plus Micro试剂盒QIAGEN--
PrimeTime一步法RT-qPCR预混液Integrated DNA Technologies--
NEBNext PolyA文库构建试剂盒New England Biolabs--
Illumina NextSeq 2000测序仪Illumina--
Milliplex Map试剂盒Millipore--
Luminex 200系统Luminex--
Sprague Dawley大鼠Charles River Laboratories--
Jur7536-10300-DEL sST2敲除大鼠品系Charles River--
抗大鼠IgG抗体Jackson ImmunoResearch--
抗大鼠ZO-1多克隆一抗ThermoFisher61-7300
AlexaFluor 488偶联的山羊抗兔二抗ThermoFisherA-11008
伊文思蓝----
SpectraMax iD3多功能酶标仪Molecular Devices--
ImageJ软件National Institutes of Health--
HALO软件Indica Labs--

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
人类队列
队列来源(GAMES-RP和SPOTRIAS)、样本量、采样时间(入组时、48小时)、sST2测量方法(ELISA)
阅读提示:参见Methods部分 Human Cohorts 和 sST2 ELISA
大鼠MCAO模型
品系(Sprague Dawley)、体重(270-330g)、缺血时间(120分钟)、再灌注、时间点(3小时至7天)
阅读提示:参见Methods部分 Rodent MCAO Stroke Model 和 sST2 Western Blotting
sST2敲除大鼠
基因型确认(PCR检测缺失)、敲除有效性(sST2 mRNA水平)
阅读提示:参见Methods部分 Jur7536-10300-DEL sST2 KO rat strain 和 Results 部分 Soluble ST2 knockout reduces brain edema
脑水肿测量
TTC染色、计算SwellingIndirect和SwellingReglodi的方法、时间点(3天)
阅读提示:参见Methods部分 Measurement of rat brain edema
血脑屏障完整性
IgG免疫荧光和伊文思蓝外渗方法、ZO-1染色定量、样本量
阅读提示:参见Methods部分 Assays of blood-brain barrier integrity