非经典音速刺猬信号增强血小板反应性和血栓形成性

Noncanonical Sonic Hedgehog signaling amplifies platelet reactivity and thrombogenicity

作者信息Arundhati Tiwari, Deepa Gautam, Paresh P Kulkarni, Mohammad Ekhlak, Vijay K Sonkar, Vikas Agrawal, Debabrata Dash
PMID35704688
期刊Blood Adv
发布时间2022-09-13
DOI10.1182/bloodadvances.2021006560

实验完整度

该研究包含多个独立证据层级:人血小板体外功能实验(聚集、分泌、铺展、信号通路)、小鼠动脉血栓模型(FeCl3诱导肠系膜血栓)及出血时间分析,并涉及分子机制验证(RhoA/AMPK/MLC)。

主要模型

人洗涤血小板(健康志愿者) 小鼠血小板(瑞士白化小鼠) 小鼠肠系膜动脉血栓模型(FeCl3诱导)

重点核对

人血小板分离方法:ACD抗凝、PGE1和EDTA处理,洗涤缓冲液成分 Shh浓度:3 μg/mL,处理10-15分钟 cyclopamine:10 μM,vismodegib:25 μM 体内给药剂量:cyclopamine 30 mg/kg,vismodegib 200 mg/kg 血栓模型:10% FeCl3局部应用3分钟,观察40分钟

摘要

音速刺猬(Shh)是脊椎动物胚胎中的形态发生素,也与成体器官稳态相关。我们在此报道,人血小板虽然无核,但在激动剂刺激下可从预先存在的mRNA合成Shh,并将其动员至细胞表面表达和释放到细胞外囊泡上,从而暗示其在血小板活化中的假定作用。Shh反过来在血小板中诱导一波非经典信号,导致小GTP酶Ras同源家族成员A的激活和肌球蛋白轻链以活化蛋白激酶依赖的方式磷酸化。值得注意的是,激动剂诱导的血小板促血栓形成反应,包括血小板聚集、颗粒分泌和在固定化纤维蛋白原上的铺展,均被Hedgehog信号抑制显著减弱,从而暗示Shh的输入增强了激动剂介导的血小板活化。与此一致,抑制Shh通路显著损害了小鼠动脉血栓形成。综上所述,上述观察结果强烈支持Shh局部触发的血小板刺激正反馈环路,类似于ADP和血栓烷A2,该环路对闭塞性动脉血栓的稳定性有显著贡献,并可被研究为血栓性疾病潜在的治疗靶点。

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
Shh是否在无核血小板中发挥作用,并影响血小板活化和血栓形成?
核心机制
Shh通过非经典信号通路激活RhoA-ROCK-MYPT1-MLC轴和AMPK,增强血小板活化,形成正反馈循环。
主要证据
人血小板在激动剂刺激下合成Shh,并暴露于表面和EVs;Shh可诱导非经典信号;Shh拮抗剂(cyclopamine/vismodegib)抑制体外血小板功能和体内血栓形成。
研究意义
靶向Shh信号可能作为抗血小板/抗血栓治疗策略,且不影响止血。

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

检测血小板中Shh的表达和合成

验证血小板是否存在Shh mRNA并能合成Shh蛋白

从人血小板提取RNA,进行RT-qPCR检测Shh mRNA和pre-mRNA;用Western blot检测总Shh表达,并用流式检测表面和EV上的Shh。

2

验证Shh诱导非经典信号

确定Shh能否通过RhoA和AMPK通路激活血小板

用Shh处理血小板,检测MLC和MYPT1磷酸化、RhoA-GTP水平、AMPK和ACC磷酸化,并用cyclopamine、Y27632、compound C抑制验证通路。

3

验证Shh对血小板功能的增强作用

确定内源性Shh是否增强激动剂诱导的血小板活化

用cyclopamine或vismodegib预处理血小板,检测thrombin诱导的αIIbβ3激活、颗粒分泌、聚集、铺展和EV释放。

4

评估体内血栓形成和出血时间

确定抑制Shh信号对动脉血栓形成和止血的影响

在小鼠肠系膜动脉FeCl3损伤模型中,用cyclopamine或vismodegib预处理,通过活体显微镜监测血栓形成时间、闭塞时间和生长速率;通过尾出血时间评估止血。

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
发光聚集仪Chrono-logmodel 700-2
FACSCalibur流式细胞仪BD Biosciences--
PVDF膜Millipore--
胶原蛋白Chrono-log--
二磷酸腺苷Chrono-log--
环杷明SigmaC4116
维莫德吉Selleckchem--
凝血酶Sigma--
凝血酶受体激活肽-6Sigma--
前列腺素E1Sigma--
乙酰水杨酸Sigma--
乙二醇双(2-氨基乙基醚)四乙酸Sigma--
Y27632Millipore--
化合物CSigma--
增强化学发光检测试剂盒Millipore--
抗Shh抗体Abcamab135240
抗AMPK抗体Cell Signaling Technology2532S
磷酸化(T172)-AMPK抗体Cell Signaling Technology2535S
磷酸化(S79)-乙酰辅酶A羧化酶抗体Cell Signaling Technology3661S
磷酸化(T18/S19)-肌球蛋白轻链抗体Cell Signaling Technology3674S
磷酸化(T853)-肌球蛋白轻链磷酸酶抗体Cell Signaling Technology4563S
抗β-肌动蛋白抗体SigmaA2066
抗MLC2抗体Santa Cruz Biotechnologysc-15370
HRP标记的抗兔IgGBangalore Genei--
HRP标记的抗鼠IgGBangalore Genei--
RhoA激活检测试剂盒Cytoskeleton--
Chrono-lume荧光素-荧光素酶试剂Chrono-log--
DyLight 488标记的抗GPIbβ抗体Emfret Analytics--
TRIzol试剂----
高容量cDNA逆转录试剂盒Applied Biosystems--
SYBR Green SuperMix----
实时PCR系统 (CFX-96)Bio-Rad--
Fura-2/AM----
日立荧光分光光度计 (F-2500)Hitachi--
纳米颗粒跟踪分析仪----
BioFlux微流控平台Fluxion Biosciences--
钙黄绿素----
BioSpectrum 800成像系统UVP--
VisionWorks LS软件UVP--
Multisizer 4细胞计数器Beckman Coulter--
蔡司LSM 700激光扫描共聚焦显微镜Zeiss--
ZEN成像软件----
荧光素标记的鬼笔环肽----
FITC标记的PAC-1抗体BD Biosciences--
PE标记的抗CD62P抗体BD Biosciences--
APC标记的CD41a抗体BD Biosciences--
Alexa Fluor 488标记的纤维蛋白原Invitrogen--
牛血清白蛋白Sigma--
FACSFlow鞘液BD Biosciences--
酸性柠檬酸葡萄糖----
异氟烷----
纤维蛋白原----
胶原包被玻片----
Triton X-100----
磷酸盐缓冲液----
焦碳酸二乙酯处理水----

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
人血小板制备
血液采集、抗凝剂、离心速度和时间、洗涤缓冲液成分(HEPES、NaCl、KCl、MgCl2、NaH2PO4、葡萄糖、EGTA)、是否使用阿司匹林处理
阅读提示:Methods, Platelet preparation
血小板聚集分析
血小板浓度、搅拌速度、激动剂种类和浓度、Shh拮抗剂预处理浓度和时间
阅读提示:Methods, Platelet aggregation; Figure 4
血小板铺展实验
包被基质(纤维蛋白原或胶原)浓度、封闭条件、血小板浓度、激动剂浓度、孵育时间、固定和染色步骤
阅读提示:Methods, Platelet adhesion and spreading; Figure 5
Shh诱导信号实验
Shh浓度、处理时间、是否有搅拌、检测指标(pMLC、pMYPT1、RhoA-GTP、pAMPK、pACC)、抑制剂浓度(cyclopamine、Y27632、compound C)
阅读提示:Methods, Immunoblotting, RhoA-GTP pulldown; Figure 2
流式检测整合素活化和颗粒分泌
激动剂浓度(thrombin、TRAP)、抗体标记和浓度、固定和洗涤步骤、流式设置
阅读提示:Methods, Secretion from platelet granules, Study of platelet surface integrin activation; Figure 3
体内血栓模型
小鼠品系、年龄、体重、麻醉剂量、给药途径和剂量(cyclopamine、vismodegib)、FeCl3浓度和诱导时间、观察时间、血栓参数定义
阅读提示:Methods, Imaging thrombus formation in murine mesenteric arterioles by intravital microscopy; Figure 7
尾出血时间
小鼠年龄、体重、麻醉、尾尖切除长度、出血时间定义
阅读提示:Methods, Tail bleeding assay; Figure 7E
微流控血小板粘附
剪切速率、胶原包被浓度、血小板浓度、钙黄绿素染色浓度、流量和时间
阅读提示:Methods, Microfluidics-based platelet adhesion on collagen matrix under arterial shear; Figure 6