靶向Notch1-YAP回路重编程巨噬细胞极化并减轻小鼠急性肝损伤

Targeting Notch1-YAP Circuit Reprograms Macrophage Polarization and Alleviates Acute Liver Injury in Mice

作者信息Yan Yang, Ming Ni, Ruobin Zong, Mengxue Yu, Yishuang Sun, Jiahui Li, Pu Chen, Changyong Li
PMID36706917
发布时间2023
DOI10.1016/j.jcmgh.2023.01.002

实验完整度

包含髓系特异性Notch1敲除小鼠模型、巨噬细胞系体外实验、体内YAP过表达/敲低干预、免疫组化/Western blot等功能与机制验证,形成多层次证据。

主要模型

LPS/D-GalN诱导的急性肝损伤小鼠模型 Notch1M-KO小鼠 骨髓源性巨噬细胞

重点核对

骨髓特异性Notch1敲除小鼠的构建与验证 LPS/D-GalN注射剂量与时间(50 μg/kg,700 mg/kg,5小时) YAP过表达慢病毒转染BMDMs后尾静脉注射(5×10^6细胞/只,提前24小时) YAP siRNA体内递送剂量与时间(2 mg/kg,尾静脉,提前6小时) 巨噬细胞极化标志物检测(iNOS、Arg1、CD206等)

摘要

背景与目标:肝脏免疫系统紊乱在急性肝损伤的发病机制中起关键作用。目前尚不完全清楚抑制肝脏巨噬细胞过度激活的内在信号机制。Notch和Hippo-YAP信号通路已被认为与免疫稳态有关。在本研究中,我们探讨了Notch1/YAP通路在急性肝损伤中的交互细胞信号网络。方法:将髓系特异性Notch1敲除(Notch1M-KO)小鼠和floxed Notch1(Notch1FL/FL)小鼠暴露于脂多糖/D-半乳糖胺毒性。部分小鼠通过尾静脉注射转染了表达YAP的慢病毒的骨髓源性巨噬细胞。部分小鼠使用体内甘露糖介导的递送系统注射YAP siRNA。结果:我们发现肝脏巨噬细胞中激活的Notch1和YAP信号与脂多糖/D-半乳糖胺诱导的急性肝损伤密切相关。在Notch1M-KO小鼠中,巨噬细胞/中性粒细胞浸润、促炎介质和肝细胞凋亡显著改善。重要的是,髓系Notch1缺陷抑制了YAP信号并促进了损伤肝脏中的M2巨噬细胞极化。此外,在Notch1M-KO肝脏中过表达YAP加重了肝损伤,并将巨噬细胞极化转向M1表型。机制上,巨噬细胞Notch1信号可转录激活YAP基因表达。反之,YAP转录上调Notch配体Jagged1基因表达,并且是Notch1介导的巨噬细胞极化所必需的。最后,双重抑制巨噬细胞中的Notch1和YAP进一步促进M2极化并减轻肝损伤。结论:我们的发现揭示了Notch1-YAP回路控制急性肝损伤中巨噬细胞极化的新分子见解,提示靶向巨噬细胞Notch1-YAP回路可能成为治疗肝脏炎症相关疾病的有效策略。

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
Notch1与YAP信号在急性肝损伤中如何相互作用并调控巨噬细胞极化?
核心机制
Notch1信号转录激活YAP基因表达,YAP转录上调Notch配体Jagged1基因表达,形成双向正反馈回路,驱动巨噬细胞向M1极化并加重肝损伤。
主要证据
利用Notch1M-KO小鼠、YAP过表达/敲低、体外BMDMs实验及荧光素酶报告基因分析,证明Notch1-YAP回路调节M1/M2极化,且双重抑制该回路可减轻肝损伤。
研究意义
靶向巨噬细胞Notch1-YAP回路可能成为治疗肝脏炎症相关疾病的新策略。

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

急性肝损伤模型建立与Notch1激活检测

验证LPS/D-GalN诱导的急性肝损伤中Notch1信号是否激活及其与损伤相关性

野生型小鼠腹腔注射LPS/D-GalN,通过Western blot、免疫荧光、RT-qPCR检测肝脏及巨噬细胞中Notch1、NICD、Hes1、Jag1表达,并分析Notch1与ALT/AST的相关性。

2

髓系Notch1缺陷对肝损伤的影响

明确巨噬细胞Notch1信号是否介导LPS/D-GalN诱导的肝损伤

Notch1M-KO和Notch1FL/FL小鼠接受LPS/D-GalN处理,检测肝损伤指标、炎症细胞浸润、细胞因子表达、肝细胞凋亡及生存率。

3

Notch1缺陷对YAP信号及巨噬细胞极化的影响

探讨Notch1是否调控YAP信号及巨噬细胞极化

比较Notch1M-KO和Notch1FL/FL小鼠肝巨噬细胞中YAP表达及巨噬细胞极化标志物(CD206、iNOS、Arg1)水平。

4

YAP过表达对Notch1缺陷肝损伤的逆转效应

验证YAP是Notch1介导的M1极化和肝损伤的关键下游因子

从Notch1M-KO小鼠分离BMDMs,转染Lv-YAP或Lv-GFP后尾静脉过继转移至Notch1M-KO小鼠,观察肝损伤及巨噬细胞极化变化。

5

体外验证Notch1-YAP回路机制

阐明Notch1与YAP之间是否存在相互转录调控及其对巨噬细胞极化的影响

在BMDMs中通过NICD过表达、YAP过表达/敲低、荧光素酶报告基因分析,检测YAP、JAG1表达及iNOS/Arg1变化。

6

双重抑制Notch1-YAP回路治疗评估

验证在Notch1缺陷基础上抑制YAP能否进一步减轻肝损伤

通过in vivo YAP siRNA(甘露糖聚合物递送)敲低Notch1M-KO小鼠巨噬细胞YAP,评估肝损伤、炎症和巨噬细胞极化。

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
脂多糖Sigma-Aldrich--
D-半乳糖胺Sigma-Aldrich--
DMEM培养基----
胎牛血清----
青霉素/链霉素----
HEPES----
GlutaMax----
L929条件培养基----
IV型胶原酶Sigma-Aldrich--
PercollSigma-Aldrich--
甘露糖偶联聚合物Polyplus transfection--
YAP siRNASanta Cruz Biotechnology--
非特异性对照siRNASanta Cruz Biotechnology--
FuGENE HD转染试剂Promega--
p-Lv-YAP质粒Addgene--
psPAX2质粒Addgene--
pCMV-VSV-G质粒Addgene12260
GFP慢病毒Addgene174171
脂多糖----
干扰素-γ----
Trizol试剂Takara--
PrimeScript RT试剂盒Takara--
SYBR Premix Ex TaqTakara--
ABI 7900序列检测系统Invitrogen--
RIPA裂解液----
BCA蛋白定量试剂盒Thermo Fisher Scientific--
硝酸纤维素膜Bio-Rad--
抗NICD抗体Cell Signaling Technology4147S
抗Hes1抗体AbmartT55649S
抗Notch1抗体ABclonalA7636
抗GAPDH抗体ABclonalAC001
抗Arginase1抗体Santa Cruz Biotechnologysc-271430
抗iNOS抗体AbmartT55993S
抗YAP抗体ABclonalA11265
抗活化caspase-3抗体Cell Signaling Technology9664S
抗caspase-3抗体Cell Signaling Technology9662S
抗p-ASK1抗体Affinity BiosciencesAF3477
抗ASK1抗体Affinity BiosciencesAF6477
抗p-p38抗体Cell Signaling Technology4511S
抗p38抗体Cell Signaling Technology8690S
抗Bcl-xL抗体Cell Signaling Technology2764S
抗Bax抗体Cell Signaling Technology2772S
抗JAG1抗体Cell Signaling Technology70109T
抗Ly6G抗体Cell Signaling Technology87048
抗F4/80抗体Santa Cruz Biotechnologysc-52664
F4/80 PE/Cyanine7抗体BioLegend123114
CD206 APC抗体Invitrogen17-2061-82
Alexa Fluor 488标记山羊抗大鼠IgG (H+L)Jackson Immunoresearch112-545-003
Cy3标记山羊抗小鼠IgG (H+L)Jackson Immunoresearch111-165-003
凋亡检测试剂盒EMD MilliporeS7110
微量谷丙转氨酶检测试剂盒Solarbio--
微量谷草转氨酶检测试剂盒Solarbio--
Dimension Xpand全自动生化分析仪Siemens Dade Behring--
小鼠TNF-α ELISA试剂盒eBiosciences--
小鼠HMGB1 ELISA试剂盒eBiosciences--

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
动物模型构建
小鼠品系、基因型(Notch1FL/FL、Notch1M-KO)、性别(雄性)、年龄(6-8周)、LPS剂量(50 μg/kg)、D-GalN剂量(700 mg/kg)、给药方式(腹腔注射)、处理时间(5小时)
阅读提示:Methods: Animals 和 Mouse Acute Liver Injury Model
细胞分离与培养
肝巨噬细胞分离方法(胶原酶灌注、Percoll梯度)、BMDMs分离培养条件(L929条件培养基)
阅读提示:Methods: Isolation of Hepatic Macrophages and BMDMs
体外刺激
LPS浓度(100 ng/mL)、IFN-γ浓度(10 ng/mL)、刺激时间(12小时)
阅读提示:Figure legends 7A、8A
基因操作
质粒转染浓度(pEF-Flag-NICD、pCMV-Flag-YAP)、转染时间(48小时)、YAP siRNA序列、体内sima递送剂量(2 mg/kg)、给药时间(LPS/D-GalN前6小时)
阅读提示:Methods: In Vitro Transfection, Plasmid Constructs, Lentiviral Vector Construction, Mouse Acute Liver Injury Model
检测方法
肝脏病理染色(H&E)、免疫组化(F4/80、Ly6G、cleaved-caspase-3)、TUNEL、Western blot(抗体稀释比)、RT-qPCR(引物序列)、流式细胞术(抗体)、ELISA(TNF-α、HMGB1)
阅读提示:Methods: Histology, Immunohistochemistry, Immunofluorescence Staining; Western Blot Analysis; Quantitative Reverse-Transcriptase Polymerase Chain Reaction Analysis; Flow Cytometry Analysis; ELISA
统计方法
统计分析用SPSS 17.0,使用置换t检验、Pearson相关、单因素方差分析(Bonferroni事后检验)和log-rank检验
阅读提示:Methods: Statistical Analysis