他汀类药物的多效性益处包括降低CD47并增强促胞葬疗法在动脉粥样硬化中的效果

The pleiotropic benefits of statins include the ability to reduce CD47 and amplify the effect of pro-efferocytic therapies in atherosclerosis

作者信息Kai-Uwe Jarr, Jianqin Ye, Yoko Kojima, Zhongde Ye, Hua Gao, Sofie Schmid, Lingfeng Luo, Richard A Baylis, Mozhgan Lotfi, Nicolas Lopez, Anne V Eberhard, Bryan Ronain Smith, Irving L Weissman, Lars Maegdefessel, Nicholas J Leeper
PMID35990913
发布时间2022-03
DOI10.1038/s44161-022-00023-x

实验完整度

包含RNA测序、体外吞噬实验、体内小鼠模型及人类样本分析等多个独立证据层级,并进行功能与机制验证。

主要模型

Apoe−/−小鼠动脉粥样硬化模型 骨髓来源巨噬细胞 小鼠主动脉血管平滑肌细胞 RAW 264.7巨噬细胞

重点核对

他汀类药物剂量:10 mg/kg/天(小鼠灌胃) CD47-SIRPα阻断方式:anti-CD47抗体(200 μg IP隔天)或SHP1i(200 μl 400 nM IV每周) 高脂饮食:21%无水乳脂、19%酪蛋白、0.15%胆固醇,持续2周后给药9周 体外处理浓度:10 μM阿托伐他汀、4 nM SHP1i、1 μM星形孢菌素(4小时) 人类样本:7例他汀治疗与7例匹配未治疗患者的颈动脉内膜剥脱标本

摘要

他汀类药物的多效性益处可能源于其对血管炎症的影响。这一现象背后的分子过程尚未完全阐明。在此,为研究CD47-SIRPα抑制后的基因表达模式而设计的RNA测序,揭示了他汀类药物、胞葬作用与血管炎症之间的联系。体内和体外研究提供的证据表明,他汀类药物通过抑制NFκB1 p50的核转位并抑制关键“不要吃我”分子CD47的表达来增强程序性细胞清除。他汀类药物以加性方式增强巨噬细胞的吞噬能力,从而增强CD47-SIRPα阻断的抗动脉粥样硬化效果。临床生物样本库标本的分析提示,他汀类药物与人类CD47表达之间存在类似联系,突出了潜在的转化意义。综上所述,我们的研究确定胞葬作用和CD47是他汀类药物多效性的关键介导因素。反过来,他汀类药物独立于任何降脂效应,增强促吞噬疗法的抗动脉粥样硬化效果。

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
他汀类药物的多效性益处是否通过影响胞葬作用及其关键分子CD47来实现?
核心机制
阿托伐他汀通过抑制NFκB1 p50的核转位,抑制CD47的转录表达,从而增强巨噬细胞的胞葬作用,这独立于降脂效应。
主要证据
RNA测序发现他汀类药物是SHP-1抑制的上游调节因子;体内外实验显示他汀与CD47-SIRPα阻断联合加性增强胞葬率并减小斑块和坏死核心;人类颈动脉样本显示他汀治疗者CD47表达较低。
研究意义
研究揭示了他汀多效性的一种机制基础,并提示促胞葬疗法与他汀联合可能作为新的治疗策略,以进一步降低动脉粥样硬化事件风险。

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

RNA测序发现他汀为上游调节因子

探究SHP-1抑制后巨噬细胞的基因表达变化,以发现潜在通路。

骨髓来源巨噬细胞分别用SWNT或SHP1i处理24小时,流式分选Cy5.5阳性细胞后进行RNA测序,并分析差异表达基因及上游调节因子。

2

体内动脉粥样硬化模型验证联合治疗效应

验证CD47-SIRPα阻断与他汀联合是否对动脉粥样硬化斑块有加性效果。

高脂饮食喂养的Apoe−/−小鼠接受单药或联合治疗(他汀、抗CD47抗体或SHP1i),分析主动脉根部斑块面积和坏死核心面积,并应用Bliss独立模型判断加性或协同。

3

体外吞噬实验和体内凋亡小体检测

检测联合治疗对胞葬率的影响及其对凋亡的影响。

用RAW 264.7巨噬细胞作为吞噬细胞,进行体外吞噬实验;体内用cleaved caspase-3免疫荧光检测凋亡小体数量。

4

分子机制:CD47表达和NFκB1 p50核转位

阐明他汀调节CD47表达的分子机制。

在平滑肌细胞中检测阿托伐他汀对TNF-α诱导的Cd47 mRNA和蛋白表达的影响,并通过荧光素酶报告基因检测启动子活性,以及通过免疫荧光和Western blot检测NFκB1 p50核转位,并用甲羟戊酸拮抗验证特异性。

5

人类样本验证

评估他汀治疗是否与人类动脉粥样硬化组织中CD47表达降低相关。

从慕尼黑血管生物库获取颈动脉内膜剥脱标本,使用RT-qPCR比较他汀治疗与未治疗组CD47 mRNA表达。

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
Cy5.5单 NHS酯GE HealthcareGEPA15601
NSC-87877Sigma-AldrichNSC-87877
DMEM培养基Thermo Scientific11995-065
胎牛血清Thermo ScientificSH3007103HI
青霉素/链霉素HyClone GE HealthCareSV30010
小鼠巨噬细胞集落刺激因子Peprotech315-02
阿托伐他汀Sigma-AldrichPZ001
二甲基亚砜Sigma-AldrichD2650
重组小鼠肿瘤坏死因子-αR&D systems410-MT
DL-甲羟戊酸-5-磷酸Sigma-Aldrich79849
星形孢菌素Sigma-AldrichS4400
抗CD47抗体(MIAP410)BioXCellBE0283
IgG1同型对照(MOPC-21)BioXCellBE0083
高脂饮食Dyets Inc.101511
油红OSigma-AldrichO1516
Masson三色染色Richard-Allen Scientific22-110-648
抗Mac3抗体BD Life Sciences550292
抗裂解caspase-3抗体Cell Signaling Technology9661
Alexa Fluor 647山羊抗大鼠Thermo ScientificA-21247
Alexa Fluor 488山羊抗兔Thermo ScientificA11034
DAPI----
miRNeasy Mini试剂盒Qiagen217004
TRIzolInvitrogen15596026
High-Capacity RNA-to-cDNA合成试剂盒Applied Biosystems4387406
TaqMan通用预混液IIApplied Biosystems4440047
抗CD47抗体(FITC)BD Life Sciences561890
同型对照抗体(FITC)BD Life Sciences553929
Fc受体封闭抗体BD Biosciences553142
小鼠主动脉血管平滑肌细胞Cell BiologicsC57-6080
RAW 264.7巨噬细胞----
CellTracker Orange CMRA染料Thermo ScientificC34551
CellTracker Green CMFDA染料Thermo ScientificC2925
CellTracker Deep Red染料Thermo ScientificC34565
Caspase-Glo 3/7检测系统PromegaG8091
抗NFκB1 p105/p50抗体Cell Signaling Technology13586S
抗HDAC1抗体Cell Signaling Technology5356S
亚细胞蛋白分级提取试剂盒Thermo Scientific78840
Halt蛋白酶和磷酸酶抑制剂混合物Thermo Scientific78442
Pierce BCA蛋白定量试剂盒Thermo Scientific23225
预制胶Bio-Rad456-1084
PVDF膜Life TechnologiesLC2002
牛血清白蛋白----
Alexa Fluor 647山羊抗小鼠Invitrogen32728
iBright 1500成像系统Thermo Scientific--
CD47 LightSwitch启动子报告GoClones(RenSP)SwitchGear GenomicsS710450
Cypridina TK对照构建体(pTK-Cluc)SwitchGear GenomicsSN0322S
Lipofectamine 3000转染试剂Thermo ScientificL3000-008
Opti-MEM I减血清培养基Thermo Scientific31985062
LightSwitch荧光素酶检测试剂盒Active Motif32031
Pierce Cypridina荧光素酶发光检测试剂盒Thermo ScientificPI16170
Illumina Novaseq 6000Illumina--
UltraComp eBeadsThermo Scientific01-2222-41
SYTOX BlueInvitrogenS34837
FACSAria细胞分选仪BD Life Sciences--
LSRIIBD Life Sciences--
OCT包埋剂VWR25608-930
冷冻切片机(Leica CM 1950)Leica--
Zeiss Axioplan显微镜Zeiss--
Leica DMi8显微镜Leica--
ViiA7实时PCR系统Applied Biosystems--
QuantStudio 5Applied Biosystems--
QuantStudio 3Applied Biosystems--
RNA Screen TapeAgilent--
TapeStation 4200Agilent--
NanoDrop OneThermo Scientific--
iD3发光检测仪Molecular Devices--
Ingenuity通路分析Qiagen--
GraphPad Prism 9GraphPad Inc.--

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
RNA测序
骨髓来源巨噬细胞的处理浓度和时间(100 pM SWNT或SHP1i,24小时);每组生物学重复数(3);测序平台和读长(Illumina Novaseq 6000,PE150)
阅读提示:Methods 'Bone marrow-derived macrophages and RNA sequencing'
动物实验
小鼠品系和遗传背景(Apoe−/−,C57BL/6J背景);年龄(8周);性别(雄性);高脂饲料成分和喂食时长(21%无水乳脂、19%酪蛋白、0.15%胆固醇;先喂2周再给药9周);给药方式、剂量和频率(他汀10 mg/kg/天灌胃;抗CD47 200 μg IP隔天;SHP1i 200 μl 400 nM IV每周);样本量(每组9-15只)
阅读提示:Methods 'Animals and diet'
体外吞噬实验
吞噬细胞类型(RAW 264.7);处理浓度(10 μM阿托伐他汀,4 nM SHP1i)和时间(24小时);靶细胞凋亡诱导剂及浓度(1 μM STS,4小时);共培养时间(2小时);流式检测标记物
阅读提示:Methods 'In vitro phagocytosis assay'
分子机制实验
细胞类型(小鼠主动脉平滑肌细胞);TNF-α浓度(50 ng/ml);阿托伐他汀浓度(10 μM);处理时间(CD47表达检测48小时,NFκB1 p50核转位检测TNF-α刺激45分钟);甲羟戊酸浓度(100 μM)
阅读提示:Methods 'Cell culture', 'RNA isolation and quantitative polymerase chain reaction', 'Flow cytometry', 'In vitro immunofluorescence', 'Luciferase reporter assay', 'Protein extraction and western blotting'
人类样本验证
样本来源(慕尼黑血管生物库);匹配标准(年龄、性别、用药、症状、身体状况);样本量(各7例);RNA提取和qPCR方法
阅读提示:Methods 'Human carotid artery tissue'