IL-9触发的lncRNA Gm13568通过与CBP/P300相互作用调节星形胶质细胞中的Notch1:参与实验性自身免疫性脑脊髓炎的发病机制

IL-9-triggered lncRNA Gm13568 regulates Notch1 in astrocytes through interaction with CBP/P300: contribute to the pathogenesis of experimental autoimmune encephalomyelitis

作者信息Xiaomei Liu, Feng Zhou, Weixiao Wang, Guofang Chen, Qingxiu Zhang, Ruixue Lv, Zijun Zhao, Xiangyang Li, Qian Yu, Jessica M Meves, Hui Hua, Xiaocui Li, Xiaotian Wang, Hong Sun, Dianshuai Gao
PMID33971906
发布时间2021-05-11
DOI10.1186/s12974-021-02156-5

实验完整度

研究包含体外细胞实验、体内EAE模型验证及机制研究;涉及shRNA敲低、慢病毒过表达、RIP/ChIP、Western blot、组织学染色等多层次实验。

主要模型

小鼠原代星形胶质细胞 C57BL/6小鼠EAE模型

重点核对

IL-9刺激浓度及时间(文中未明确说明具体浓度,但处理时间为6小时) 慢病毒感染复数(文中未明确说明) MOG35-55免疫剂量:250μg 百日咳毒素剂量:200ng,分别在第0天和第2天腹腔注射 EAE评分标准及观察时间(23天)

摘要

背景:白细胞介素9(IL-9),主要由辅助性T细胞9(Th9)产生,已被认为是多发性硬化症(MS)及其动物模型实验性自身免疫性脑脊髓炎(EAE)的重要调节因子。星形胶质细胞对IL-9作出反应,反应性星形胶质细胞常与MS和EAE中的血脑屏障损伤、免疫细胞浸润和脊髓损伤相关。在MS发病机制中已鉴定出多个异常表达的长链非编码RNA(lncRNA)。在此,我们研究了lncRNA Gm13568(一种在EAE小鼠和经IL-9激活的小鼠原代星形胶质细胞中均上调的lncRNA)对星形胶质细胞活化和EAE进程的影响。方法:在体外,使用携带胶质纤维酸性蛋白(GFAP)启动子的shRNA重组慢病毒,分别通过Western blot、实时PCR和Cytometric Bead Array检测IL-9处理的星形胶质细胞中的相对基因表达和促炎细胞因子的产生。通过RIP和ChIP实验分析lncRNA Gm13568调节基因表达的机制。通过免疫荧光实验检测星形胶质细胞中的蛋白表达。在体内,应用H&E染色和LFB染色检测感染重组慢病毒的EAE小鼠脊髓中的炎性细胞浸润和髓鞘损伤。结果根据情况采用单因素方差分析或Student's t检验进行分析。结果:敲低内源性lncRNA Gm13568显著抑制IL-9激活的星形胶质细胞中Notch1的表达、星形胶质细胞增生、信号转导与转录激活因子3的磷酸化(p-STAT3)以及炎性细胞因子和趋化因子(IL-6、TNF-α、IP-10)的产生,其中Gm13568与转录共激活因子CBP/P300结合,而CBP/P300富集于Notch1基因启动子。更重要的是,用慢病毒载体抑制星形胶质细胞中的Gm13568可显著改善EAE小鼠的炎症和脱髓鞘,从而延缓EAE进程。结论:这些发现揭示Gm13568调节活化星形胶质细胞中炎性细胞因子的产生,并通过Notch1/STAT3通路影响EAE的发病机制。LncRNA Gm13568可能是治疗MS和脱髓鞘疾病的一个有前景的靶点。

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
探讨lncRNA Gm13568在IL-9激活的星形胶质细胞中如何调节Notch1表达,并影响EAE的发病进程。
核心机制
IL-9诱导Gm13568上调,Gm13568与CBP/P300相互作用,促进Notch1启动子区域组蛋白乙酰化,增强Notch1转录,激活Notch1/STAT3通路,促进炎性细胞因子产生。
主要证据
体外原代星形胶质细胞中敲低Gm13568抑制Notch1表达、星形胶质细胞活化及炎性因子产生;体内抑制Gm13568减轻EAE小鼠炎症和脱髓鞘。RIP和ChIP实验证实Gm13568与CBP/P300结合并富集于Notch1启动子。
研究意义
揭示lncRNA Gm13568可能作为治疗MS和脱髓鞘疾病的潜在靶点。

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

EAE小鼠模型中IL-9和Notch1通路表达检测

确定EAE发病过程中IL-9、星形胶质细胞活化标志物GFAP、Notch1信号成分及炎症因子的表达变化。

对C57BL/6小鼠进行MOG35-55免疫诱导EAE,根据临床评分分组,检测脊髓组织IL-9 mRNA和蛋白水平、GFAP、NICD、p-STAT3蛋白表达,以及血清和脊髓中IL-6、TNF-α、IP-10、MCP-1的水平。

2

体外验证IL-9对星形胶质细胞的激活作用

验证IL-9能否激活星形胶质细胞中的Notch1/STAT3通路并促进炎症因子产生。

用IL-9处理小鼠原代星形胶质细胞,在不同时间点(0-24小时)检测GFAP、NICD、p-STAT3蛋白表达,炎症因子mRNA和分泌水平。

3

敲低Notch1验证其介导IL-9诱导的炎症反应

确定Notch1是否参与IL-9介导的星形胶质细胞炎症反应。

构建靶向Notch1的shRNA慢病毒(LV-Notch1-shRNA),感染原代星形胶质细胞,经IL-9刺激后检测Notch1、NICD、p-STAT3蛋白水平及炎症因子表达。

4

鉴定Gm13568靶向Notch1并验证其功能

验证Gm13568是否靶向Notch1并调节其表达和炎症反应。

通过序列比对确定Gm13568与Notch1基因互补,用慢病毒抑制Gm13568(LV-Inhibit-Gm13568)感染星形胶质细胞,检测Notch1、GFAP、NICD、p-STAT3表达及炎症因子水平。

5

机制探究:Gm13568与CBP/P300的相互作用

阐明Gm13568调控Notch1表达的分子机制。

通过RIP实验检测Gm13568与NF-κB p65、CBP/P300的结合,通过ChIP实验检测NF-κB p65、CBP/P300、RNA Pol II和H3K27ac在Notch1启动子上的富集。

6

体内验证Notch1敲低对EAE的影响

验证星形胶质细胞Notch1敲低能否减轻EAE症状和病理损伤。

通过尾静脉注射LV-Notch1-shRNA或对照慢病毒,7天后免疫MOG35-55诱导EAE,23天后评估临床评分、炎症因子、脊髓病理。

7

体内验证Gm13568抑制对EAE的保护作用

验证抑制星形胶质细胞Gm13568能否减轻EAE症状和病理损伤。

通过尾静脉注射LV-Inhibit-Gm13568或对照慢病毒,7天后免疫诱导EAE,23天后评估临床评分、Notch1通路蛋白、炎症因子和病理损伤。

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
MOG35-55肽China Peptides Co. Ltd--
完全弗氏佐剂Sigma Aldrich--
百日咳毒素Invitrogen--
重组小鼠IL-9R&D Systems--
Trizol试剂Invitrogen--
流式微球阵列试剂盒BD Biosciences--
抗IL-9抗体Abcamab203386
抗GFAP抗体(兔源)Abcamab7260
抗GFAP抗体(小鼠源)Abcamab4648
抗剪切Notch1抗体(NICD)Cell Signaling Technology4147
抗Notch1抗体SANTA CRUZsc-6014
抗p-STAT3抗体Bioworld TechnologyBS4181
抗STAT3抗体Bioworld TechnologyAP0365
NF-κB p65抗体Cell Signaling Technology8242
抗CBP/P300抗体Cell Signaling Technology4771s
抗RNA聚合酶II抗体Sigma Aldrich17-620
抗H3K27ac抗体Abcamab177178
Neon™电转染系统----

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
EAE诱导
小鼠品系(C57BL/6雌性,6-8周龄);免疫剂量(250μg MOG35-55乳化于完全弗氏佐剂,含5mg/ml热灭活结核分枝杆菌H37Ra);百日咳毒素剂量(200ng,第0天和第2天腹腔注射);临床评分标准(0-5分)
阅读提示:Methods: EAE induction and clinical evaluation
原代星形胶质细胞培养
分离方法(按参考文献[27]);无血清同步处理时间(12小时);IL-9刺激浓度(文中未明确说明)和时间(6小时用于蛋白表达)
阅读提示:Methods: Primary astrocyte culture; Results: Fig. 2
慢病毒感染
慢病毒构建(由Gene Chem构建,携带GFAP启动子);感染时间(72小时);感染复数(文中未明确说明)
阅读提示:Methods: Lentivirus generation; Results: Fig. 5
RIP实验
细胞数量(2×10^7);甲醛交联浓度(0.3%)和时间(未明确);甘氨酸浓度(0.125M);抗体(anti-NF-κB p65, anti-CBP/P300)
阅读提示:Methods: RNA Immunoprecipitation (RIP) assay
ChIP实验
细胞数量(1×10^7);IL-9处理时间(6小时);染色质剪切片段大小(200-500bp);抗体(anti-NF-κB p65, anti-H3K27ac, anti-RNA Pol II, anti-CBP/P300)
阅读提示:Methods: Chromatin immunoprecipitation (ChIP) assay
病理学分析
脊髓切片厚度(4μm);染色方法(H&E和LFB)
阅读提示:Methods: Histopathology assay