IL-1β-STING信号轴驱动小鼠模型中的视神经脊髓炎发病机制

The IL-1β-STING Signaling Axis Drives Neuromyelitis Optica Pathogenesis in a Murine Model

作者信息Siyu Han, Ziqi Liang, Chongyou Zhang, Siyu Yang, Jiade Li, Wei Jiang, Huiming Xu, Haoyang Li, Xiaoxin Xiang, Ruoyi Guo, Wenjing Luo, Bin Li, Changyong Tang, Yuhong Zhang, Shanshan Yang, Guangyou Wang
PMID42059549
发布时间2026-09
DOI10.1002/ana.78233

实验完整度

研究涵盖体外原代星形胶质细胞、离体器官型脑片、体内局灶和系统NMO模型,并包含基因敲除、药物抑制及ASO治疗等多层级功能验证。

主要模型

原代星形胶质细胞 器官型小脑切片培养模型 局灶纹状体注射NMO小鼠模型 系统性NMO小鼠模型

重点核对

hsAQP4-IgG来源:患者血浆纯化IgG hsAQP4-IgG浓度:100 ng/ml(体外)、300 μg/ml(离体)、20 mg/ml(体内) IL-1β处理:100 ng/ml(体外)、500 ng/ml(离体)、1 μg/只(静脉) Anakinra浓度:5 μg/ml(体外)、10 μg/ml(离体)、10 mg/kg(腹腔) STING KO小鼠及AAV-Cre介导的星形胶质细胞特异性STING敲除

摘要

目的:视神经脊髓炎(NMO)是一种中枢神经系统的严重自身免疫性疾病,以水通道蛋白4抗体(AQP4-IgG)介导的星形胶质细胞损伤为特征。IL-1β介导的炎症信号在NMO中放大星形胶质细胞损伤和传播中枢神经系统炎症中起关键作用。然而,将IL-1β信号与下游通路(如STING激活)联系起来的星形胶质细胞内源机制仍知之甚少。为解决这一知识空白,本研究旨在阐明星形胶质细胞内源机制,特别是IL-1β-IL-1R-STING信号轴,其对NMO发病机制的贡献,并评估靶向IL-1β的反义寡核苷酸(ASO)的治疗潜力。方法:利用包含体外原代星形胶质细胞、离体器官型小脑切片和体内NMO小鼠模型的多层次实验系统,我们系统研究了星形胶质细胞IL-1β-IL-1R-STING信号轴在NMO发病机制中的关键作用。利用多种干预措施——包括IL-1β中和抗体、星形胶质细胞特异性IL-1β敲除、IL-1R抑制剂Anakinra、STING基因消融和IL-1β ASO——结合行为学、组织病理学和分子分析,我们全面描绘了该信号通路对NMO病理的影响。这些数据支持转化靶向治疗策略。结果:IL-1β通过IL-1受体(IL-1R)信号传导诱导星形胶质细胞中STING依赖性促炎细胞因子的产生。这种炎症级联反应可被IL-1R拮抗剂anakinra或STING基因消融所抑制。治疗性给予先导IL-1β靶向ASO可降低IL-1β表达,保留AQP4水平和髓鞘完整性,并改善功能结局。解释:IL-1β-IL-1R-STING信号轴是NMO发病机制的核心贡献者,并支持IL-1β ASO疗法作为一种有前景的潜在疾病修饰方法。

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-1β信号如何通过星形胶质细胞内源机制(特别是STING通路)促进NMO发病,以及靶向IL-1β的ASO是否具有治疗潜力。
核心机制
IL-1β通过IL-1R激活STING信号通路,诱导促炎细胞因子产生,驱动星形胶质细胞损伤、脱髓鞘和神经炎症。
主要证据
体外星形胶质细胞显示IL-1β剂量依赖性激活STING通路;Anakinra抑制该通路;STING敲除或IL-1β敲低减轻NMO模型病理;IL-1β ASO降低IL-1β表达并改善功能结局。
研究意义
揭示IL-1β-IL-1R-STING轴是NMO病理的核心驱动因素,支持IL-1β ASO作为疾病修饰治疗的潜力。

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

临床样本分析

评估NMO患者血清IL-1β水平及其与临床指标的相关性。

收集NMO患者和健康对照血清,通过ELISA检测IL-1β、GFAP和NFL水平,并进行相关性分析。

2

体外星形胶质细胞实验

验证AQP4-IgG诱导星形胶质细胞IL-1β表达及IL-1β对STING通路的激活。

原代星形胶质细胞用hsAQP4-IgG处理,检测IL-1β和STING通路激活;用IL-1β处理,检测STING通路磷酸化。

3

离体器官型小脑切片模型

在组织水平验证IL-1β对AQP4-IgG诱导的星形胶质细胞损伤和脱髓鞘的加剧作用。

P7小鼠小脑切片培养7天后,用hsAQP4-IgG和IL-1β或Anakinra处理48小时,免疫荧光检测GFAP、AQP4、MBP和NFH。

4

局灶NMO小鼠模型

在体内验证IL-1β加重NMO病理及IL-1β中和或基因敲低的保护作用。

立体定位注射hsAQP4-IgG和补体至纹状体,并联合IL-1β、抗IL-1β、Anakinra或AAV-shRNA,评估病理和认知功能。

5

系统NMO小鼠模型

评估IL-1β对运动和病理的影响及治疗干预的效果。

用CFA和PTX预敏化,腹腔注射hsAQP4-IgG建立系统模型,给予IL-1β或治疗药物,评估运动功能和脊髓病理。

6

机制验证(STING KO和cKO)

验证STING在IL-1β介导的NMO发病中的必要性。

使用STING KO小鼠和星形胶质细胞特异性STING cKO小鼠建立NMO模型,评估病理和功能改善。

7

ASO治疗评估

评估IL-1β ASO在NMO模型中的治疗潜力。

在局灶和系统模型中,通过脑内或鞘内注射IL-1β ASO,评估IL-1β沉默效率、病理改善和功能恢复。

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
DMEM培养基GIBCOC11995500BT
DMEM/F12培养基GIBCOC11330500BT
胎牛血清PAN™SERA TECHST30-3302
非必需氨基酸MACKLINM7145
GlutaMAX添加剂GIBCO25030-081
青霉素-链霉素GIBCO15140-122
胰蛋白酶-EDTAGIBCO25200072
GFAP抗体Cell Signaling Technology12389s
重组IL-1βMCEHY-P73149
抗IL-1β抗体BioXcellBE0246
阿那白滞素MCEHY-108841
Hanks平衡盐溶液Invitrogen--
McIlwain组织切碎机Cavey Laboratory Engineering--
Transwell培养系统Corning3450
完全弗氏佐剂Sigma-Aldrich--
百日咳毒素Enzo Life Sciences--
BehaviorAtlas 3D-AI小鼠运动功能捕捉系统Guangdong BayONE Scientific Co., Ltd.version
透射电子显微镜HT7800Hitachi--
ImageJ软件----
数字注射泵Legato 130KDS--
Hamilton注射器----
II型胶原酶Sigma-AldrichC2-28
可固定活力染料eFluor 780Invitrogen65-0865-14
CD11b-APC抗体BioLegend101212
CD45-PerCP抗体BioLegend103130
CD86-PE/Cyanine7抗体BioLegend105013
F4/80-FITC抗体BioLegend123107
FACSCalibur流式细胞仪BD Biosciences--
FlowJo软件--version
山羊血清GIBCO16210072
驴血清Sigma-AldrichD9663
Triton X-100----
AQP4一抗InvitrogenPA5-85767
GFAP一抗CST#3670
Iba1一抗Wako01919741
MBP一抗CST83683S
NFH一抗MilliporeAB5539
NeuN一抗Abcamab104224
IL-1β一抗GeneTexGTX74034
磷酸化STING一抗InvitrogenPA5-105674
IL-1R一抗Proteintech27348-1-AP
DAPISigma-AldrichB2261
Leica TCS SP8共聚焦显微镜Leica--
miRNeasy Mini试剂盒Qiagen--
Nanodrop分光光度计ThermoFisher Scientific--
SureScript第一链cDNA合成试剂盒Genecopoeia--
BlazeTaq SYBR Green qPCR预混液Genecopoeia--
PVDF膜----
ECL Plus化学发光试剂Millipore--
Tanon 5500成像分析系统Tanon--
GAPDH抗体CST97166
β-actin抗体Abcamab8226
p-STING抗体InvitrogenPA5-105674
STING抗体Proteintech19851-1-AP
p-TBK1抗体CST5483T
TBK1抗体Santa Cruz Biotechnologysc-73,115
p-IRF3抗体Proteintech29528-1-AP
IRF3抗体CST4302
IFN-β抗体Invitrogen20390
IL-1β抗体Abcamab283818
ELISA试剂盒----

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
临床样本分析
患者纳入标准:急性发作期,3个月内未接受强效免疫抑制治疗;样本量:NMO 45例,对照20例
阅读提示:见Materials and Methods: Clinical Information and Biological Sample Collection及Results首段
原代星形胶质细胞培养和刺激
细胞来源:新生C57BL/6小鼠皮层;处理:hsAQP4-IgG 100 ng/ml或IL-1β 100 ng/ml,24小时
阅读提示:见Materials and Methods: Primary Astrocyte Isolation and Culture
离体器官型小脑切片
切片厚度350 μm;处理:hsAQP4-IgG 300 μg/ml + 10%人补体,IL-1β 500 ng/ml或Anakinra 10 μg/ml,48小时
阅读提示:见Materials and Methods: Organotypic Cerebellar Slice Culture Models of NMO及Figure 1F
局灶NMO模型
立体定位坐标:X=±2 mm,Y=1 mm,Z=3 mm;注射体积:6 μl(hsAQP4-IgG:人补体=3:2);IL-1β浓度1 mg/ml,1 μl
阅读提示:见Materials and Methods: Focal Intracerebral Injection Mouse Model of NMO
系统NMO模型
CFA皮下注射,PTX 200 ng/只腹腔注射;hsAQP4-IgG 20 mg/ml,200 μl,连续10天;IL-1β 1 μg/只尾静脉
阅读提示:见Materials and Methods: Systemic Mouse Model of NMO
ASO治疗
ASO序列:文中提供;剂量:局灶5 μg,鞘内10 μg;给药方式:局灶共注射,鞘内注射
阅读提示:见Materials and Methods: Antisense Oligonucleotide Injection