中性粒细胞分泌外泌体相关DNA以消退无菌性急性炎症

Neutrophils secrete exosome-associated DNA to resolve sterile acute inflammation.

作者信息Subhash B Arya, Samuel P Collie, Yang Xu, Martin Fernandez, Jonathan Z Sexton, Shyamal Mosalaganti, Pierre A Coulombe, Carole A Parent
PMID40404894
发布时间2025-06
DOI10.1038/s41556-025-01671-4

实验完整度

高

包含体外原代中性粒细胞、dHL60细胞系、小鼠在体模型及患者来源原代细胞,并进行功能与机制验证

主要模型

人外周血原代中性粒细胞(PMNs) dHL60细胞系(SCR、LMNA KO、LMNA/LBR KO) 小鼠TPA诱导的耳部皮肤无菌性炎症模型

重点核对

LTB4浓度:100 nM用于体外刺激PMNs和dHL60细胞 rDNase I处理:小鼠尾静脉注射1 mg/mL,100 μL,TPA处理前1 h TPA处理:20 μL 0.2 mg/mL,耳背局部涂抹 nSMase抑制剂GW4869用于评估DNA分泌依赖性 PPARα激动剂WY14643(100 μg)或拮抗剂GW6471(100 μg)在TPA后6 h局部涂抹

摘要

急性炎症以中性粒细胞快速浸润为特征,是一种保护性反应,若不能消退则可能导致慢性炎症性疾病。我们此前发现,通过核膜(NE)来源的多囊体(MVB)分泌含LTB4的外泌体是炎症期间有效中性粒细胞浸润所必需的。本文报道,在小鼠皮肤无菌性炎症模型中,这些外泌体与核DNA共分泌促进中性粒细胞浸润的消退。活化的中性粒细胞在定向迁移过程中表现出快速且重复的DNA分泌,其机制不同于自杀性中性粒细胞胞外诱捕网释放和细胞死亡。DNA包装入NE-MVB腔内由核纤层蛋白B受体和染色质去凝集介导。这些发现推进了对中性粒细胞在炎症中功能及DNA分泌生理相关性的理解。

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
迁移中的中性粒细胞分泌的DNA在炎症及消退过程中有何意义?
核心机制
中性粒细胞通过nSMase依赖的NE出芽形成NE-MVB,LBR和LTB4诱导的H3K27ac介导的染色质去凝集将核DNA包装入MVB腔,并与含LTB4的外泌体共分泌为SEADs;SEADs通过局部LTB4 spike激活PPARα,上调eDNase I并促进中性粒细胞反向迁移,从而启动炎症消退。
主要证据
体外under-agarose趋化实验显示PMNs快速重复分泌DNA;dHL60细胞中LBR KO减少DNA分泌;小鼠TPA耳部炎症模型中rDNase I处理延迟消退;PPARα激动剂挽救rDNase I导致的消退延迟;PLA显示FLAP与dsDNA共定位。
研究意义
揭示中性粒细胞通过SEADs驱动炎症消退的自调控机制,为理解急性炎症消退及慢性炎症疾病中DNA分泌调控提供新视角。

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

NE-MVB中DNA包装的观察

验证核DNA是否与NE-MVB相关并被包装入其腔内

对LTB4趋化的PMNs进行免疫染色、膨胀显微镜和免疫电镜,检测LBR、5LO、组蛋白H3和Hoechst信号;透射电镜观察MVB内染色质样结构。

2

DNA与外泌体共分泌的验证

确认NE来源外泌体与核DNA在细胞外空间共分泌

使用cryo-CLEM观察LTB4活化的PMNs分泌的胞外DNA与外泌体;分离外泌体进行Western blot检测组蛋白H3、FLAP和5LO,并用rDNase I处理。

3

中性粒细胞DNA分泌的动力学和特征

确定趋化中性粒细胞是否以非裂解方式快速重复分泌DNA

在under-agarose趋化实验中用SYTOXgreen标记胞外DNA,结合CellMask和Hoechst进行活细胞成像,分析DNA分泌事件、细胞速度、方向性及细胞裂解标志。

4

LBR在DNA包装和分泌中的作用

验证LBR是否介导DNA包装入NE-MVB而不影响外泌体分泌

构建LMNA KO和LMNA/LBR KO dHL60细胞,进行密度梯度离心分离MVB组分、外泌体Western blot、流式检测LBR表面暴露及DNA分泌百分比。

5

组蛋白乙酰化对DNA分泌的调控

探究LTB4诱导的H3K27ac是否促进染色质去凝集和DNA分泌

用HAT抑制剂anacardic acid或HDAC抑制剂trichostatin A预处理PMNs,Western blot检测H3K27ac,免疫染色观察NE-MVB中组蛋白H3强度,并量化DNA分泌细胞百分比。

6

SEADs对中性粒细胞趋化和炎症消退的影响

在体外和小鼠在体模型中评估SEADs对中性粒细胞迁移及炎症消退的作用

体外under-agarose实验加入rDNase I或MK886检测趋化参数;小鼠TPA耳部炎症模型尾静脉注射rDNase I,检测耳厚度、中性粒细胞浸润、胞外DNA、LTB4水平及反向迁移。

7

PPARα和eDNase I在SEADs介导消退中的作用

验证SEADs是否通过PPARα活化和eDNase I表达促进炎症消退

在dHL60细胞中检测LTB4诱导的PPARα靶基因表达;小鼠TPA模型局部给予PPARα激动剂WY14643或拮抗剂GW6471,检测耳厚度、中性粒细胞和单核细胞浸润及eDNase I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
IMDM培养基Gibco12440053
胎牛血清Gemini Bioproducts100-106
青霉素-链霉素Thermo Fisher Scientific15-140-122
ITS补充剂Gibco4140045
Lipofectamine 3000转染试剂InvitrogenL3000001
聚凝胺Sigma-AldrichH9268
葡聚糖Sigma-AldrichD1037
Histopaque-1077分离液Sigma-Aldrich1077
ACK裂解缓冲液Thermo FisherA1049201
白三烯B4Cayman chemicals20110
佛波酯----
漆树酸Fischer Scientific50-193-3872
曲古抑菌素ASigma-AldrichT1952
MK886----
GW4869----
GSK484----
GSK2795039----
Z-DEVD-FMK----
Ferrostatin 1----
GSK872----
MitoTEMPO----
重组DNase IFisher ScientificNC9007308
聚乙二醇6000Bio BasicPB0432
碘克沙醇Sigma-AldrichD1556
Pefabloc SC Plus蛋白酶抑制剂Roche11873601001
Halt蛋白酶抑制剂混合物ThermoFisher78430
RIPA缓冲液G-Biosciences786-489
BCA蛋白定量试剂盒Thermo Scientific23225
抗组蛋白H3 K27Ac抗体Cell signaling technology8173S
抗瓜氨酸化组蛋白H3抗体Abcam5103
抗组蛋白H3抗体Sigma-AldrichSAB4200651
抗CD63抗体DSHBH5C6
抗FLAP抗体Abcam85227
抗LBR抗体Abcam32535
抗5LO抗体Abcam169755
抗LBR抗体Abcam32535
抗组蛋白H3抗体Santacruz Biotech517576
抗5LO抗体BD biosciences610094
抗DNase I抗体Proteintech83337-6-RR
抗组蛋白H3 K27Ac抗体Cell Signaling Technology8173T
抗角蛋白14抗体Biolegend906004
抗FLAP抗体InvitrogenMA5-37933
抗双链DNA抗体Santacruz Biotechnology58749
抗Ly6G抗体Biolegend127609
抗F4/80抗体Invitrogen505-4801-80
人Fc受体封闭剂Biolegend422302
山羊抗兔IgG-AlexaFlour 488ThermoFisherA11008
抗小鼠CD16/CD32抗体BD biosciences553141
抗小鼠Ly6G REAffinity-VioblueMiltenyi Biotech130-119-986
抗小鼠CD54 (ICAM1) REAffinity-APCMiltenyi Biotech130-104-216
抗人CD181 (CXCR1)-PEMiltenyi Biotech130-105-352
SYTOXgreen核酸染料InvitrogenS7020
CellMask橙色质膜染料InvitrogenC10045
Fluo4-AM钙指示剂InvitrogenF14201
MitoTracker Red CMXros线粒体染料InvitrogenM46752
Hoechst 33342核染料InvitrogenH3570
Acryloyl-X, SESigma-AldrichA20770
蛋白酶KNEBP8107S
多聚-L-赖氨酸Sigma-AldrichP8920
抗5LO抗体BD Biosciences610694
Nanogold-Fab'山羊抗小鼠IgGNanoprobes2002-0.5mL
GoldEnhance EM Plus金增强试剂Nanoprobes2114-8ML
佛波酯Cell Signaling Technology4174S
重组人DNase IPROSPECTENZ-319
WY14643Sigma-AldrichC7081
GW6471Sigma-AldrichG5045
LTB4参数检测试剂盒RnD systemsKGE006B
O.C.T.包埋剂Sakura Finetek USA4583
Duolink邻近连接实验试剂盒SigmaDUO92101

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
中性粒细胞DNA分泌的体外趋化实验
LTB4浓度(100 nM)、琼脂糖浓度(0.5%)、SYTOXgreen浓度(500 nM)、细胞接种密度(50,000细胞/孔)、成像间隔(30秒)
阅读提示:Methods 'Underagarose chemotaxis and live imaging' 及 Figure 3 legend
NE-MVB中DNA包装的免疫荧光和膨胀显微镜
LTB4浓度(100 nM)、刺激时间(15 min)、抗体稀释比例、膨胀倍数(4×)
阅读提示:Methods 'Expansion microscopy' 及 Figure 1 legend
外泌体分离与rDNase I处理
LTB4刺激浓度(100 nM)和时间(30 min)、rDNase I浓度(50 μg/mL用于外泌体处理,20 units/mL用于去污剂处理)、外泌体分离方法(PEG沉淀+密度梯度)
阅读提示:Methods 'Exosome isolation and treatment' 及 Figure 2e legend
小鼠TPA耳部炎症模型
TPA剂量(20 μL 0.2 mg/mL)、rDNase I剂量(1 mg/mL,100 μL尾静脉注射)、给药时间(TPA前1 h)、PPARα激动剂/拮抗剂剂量(100 μg)和给药时间(TPA后6 h)
阅读提示:Methods 'Mouse sterile inflammation model and drug treatments' 及 Figure 6、7 legends
LBR功能验证(dHL60细胞)
细胞系(SCR、LMNA KO、LMNA/LBR KO)、LTB4刺激浓度(100 nM)和时间(30 min)、流式抗体浓度
阅读提示:Methods 'Generation of CRISPR cas9 knockouts' 及 Figure 4 legend