Nlrp12突变导致C57BL/6J品系特异性中性粒细胞募集缺陷

Nlrp12 mutation causes C57BL/6J strain-specific defect in neutrophil recruitment.

作者信息Tyler K Ulland, Nidhi Jain, Emma E Hornick, Eric I Elliott, Gwendolyn M Clay, Jeffrey J Sadler, Kathleen A M Mills, Ann M Janowski, A Paige Davis Volk, Kai Wang, Kevin L Legge, Lokesh Gakhar, Mohammed Bourdi, Polly J Ferguson, Mary E Wilson, Suzanne L Cassel, Fayyaz S Sutterwala
PMID27779193
发布时间2016-10-25
DOI10.1038/ncomms13180

实验完整度

高

包含体外BMDM/BMDC、骨髓嵌合体、过继转移、多种细菌感染模型及体内中性粒细胞募集功能验证。

主要模型

C57BL/6J与C57BL/6N小鼠 Nlrp12−/−小鼠(C57BL/6N和BALB/cJ背景) 骨髓来源巨噬细胞(BMDM) 骨髓嵌合体和过继转移小鼠

重点核对

C57BL/6J Nlrp12错义突变(R1034K)与中性粒细胞募集缺陷的遗传相关性 Nlrp12−/−小鼠中性粒细胞募集缺陷及骨髓嵌合体确定造血区室需求 巨噬细胞NLRP12 extrinsic调控中性粒细胞迁移(过继转移和BMDM回输) NLRP12缺陷巨噬细胞CXCL1产生减少及Cxcl1转录水平降低 Nlrp12−/−和C57BL/6J小鼠对细菌感染易感性增加

摘要

近交系C57BL/6J小鼠广泛用于免疫学和传染病模型。本研究表明,与近缘的C57BL/6N亚系相比,C57BL/6J小鼠对一系列炎症刺激的中性粒细胞募集存在缺陷。这种免疫扰动与C57BL/6J小鼠Nlrp12的错义突变相关。C57BL/6J和NLRP12缺陷小鼠对细菌感染的易感性增加,这与中性粒细胞迁移缺陷相关。C57BL/6J和NLRP12缺陷巨噬细胞的CXCL1产生受损,而恢复巨噬细胞NLRP12可挽救C57BL/6J和NLRP12缺陷小鼠的中性粒细胞缺陷。这些结果表明C57BL/6J小鼠存在NLRP12功能缺陷,且巨噬细胞需要NLRP12表达才能有效将中性粒细胞募集至炎症部位。

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
C57BL/6J小鼠中性粒细胞募集缺陷的遗传原因及其与NLRP12功能的关系。
核心机制
C57BL/6J小鼠Nlrp12错义突变(R1034K)导致NLRP12功能缺陷,使巨噬细胞CXCL1产生减少,进而损害中性粒细胞向炎症部位的跨内皮迁移。
主要证据
C57BL/6J和Nlrp12−/−小鼠在多种炎症刺激下中性粒细胞募集减少;骨髓嵌合体和过继转移实验表明需要造血区室中非中性粒细胞的NLRP12;BMDM回输可挽救缺陷;NLRP12缺陷巨噬细胞CXCL1产生和Cxcl1表达降低;Nlrp12−/−和C57BL/6J小鼠细菌感染易感性增加。
研究意义
C57BL/6J小鼠携带功能缺陷的NLRP12,可能不适合作为研究NLRP12功能的对照;使用C57BL/6J背景的基因敲除小鼠可能混淆依赖中性粒细胞应答或感染控制的免疫学研究。

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

比较C57BL/6N和C57BL/6J小鼠中性粒细胞募集

验证C57BL/6J小鼠对炎症刺激的中性粒细胞募集是否存在缺陷。

C57BL/6N和C57BL/6J小鼠经鼻内滴注LPS或F. tularensis LVS,检测BAL中中性粒细胞数量。

2

确定Nlrp12错义突变的遗传关联

确定C57BL/6J小鼠中性粒细胞募集缺陷是否与Nlrp12错义突变相关。

将C57BL/6N和C57BL/6J小鼠杂交获得F1和F2代,对F2代进行Nlrp12基因分型并检测中性粒细胞募集。

3

验证NLRP12缺陷小鼠的中性粒细胞募集缺陷

确定NLRP12缺失是否导致中性粒细胞募集缺陷。

Nlrp12−/−小鼠(C57BL/6N和BALB/cJ背景)经鼻内滴注LPS,检测BAL中中性粒细胞数量。

4

确定NLRP12发挥作用的细胞区室

确定中性粒细胞募集缺陷是否源于造血区室中NLRP12的缺失。

构建骨髓嵌合体小鼠,将WT或Nlrp12−/−骨髓移植入受体,经鼻内滴注LPS后检测BAL中性粒细胞。

5

验证巨噬细胞NLRP12对中性粒细胞募集的作用

确定巨噬细胞NLRP12是否足以挽救中性粒细胞募集缺陷。

将WT或Nlrp12−/− BMDM经鼻内回输至WT、Nlrp12−/−或C57BL/6J小鼠,LPS刺激后检测BAL中性粒细胞。

6

验证NLRP12缺陷小鼠对细菌感染的易感性

确定NLRP12缺陷是否影响体内控制细菌感染的能力。

Nlrp12−/−、NLRP3−/−、NLRP6−/−和ASC−/−小鼠经鼻内或腹腔感染F. tularensis LVS、S. aureus或P. aeruginosa,监测生存和器官细菌负荷。

7

确定中性粒细胞迁移缺陷的环节

确定NLRP12缺陷影响中性粒细胞迁移的具体步骤。

F. tularensis LVS感染后检测血液、BAL和肺实质中的中性粒细胞数量。

8

检测NLRP12缺陷巨噬细胞的CXCL1产生

确定NLRP12缺陷是否导致巨噬细胞CXCL1产生减少。

检测BAL液中细胞因子/趋化因子水平,以及BMDM在细菌或TLR激动剂刺激后的CXCL1分泌和Cxcl1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
脂多糖(大肠杆菌0111:B4血清型)Invivogen--
伊文思蓝染料Sigma--
抗小鼠CD16/CD32抗体(克隆2.4G2)BioLegend--
抗CD45.2抗体(克隆104)BioLegend--
抗CD45.1抗体(克隆A20)Biolegend--
抗CD11b抗体(克隆M1/70)eBioscience--
抗CD11c抗体(克隆N418)eBioscience--
抗Gr1抗体(克隆RB6-8C5或1A8)eBioscience--
抗F4/80抗体(克隆BM8)eBioscience--
生物素化抗小鼠CXCL1抗体(克隆BAF453)R&D systems--
布雷菲德菌素ABioLegend--
莫能菌素eBioscience--
兔多克隆抗小鼠caspase-1 p10抗体(sc-514)Santa Cruz Biotechnologysc-514
磷酸化p38 MAPK(Thr180/Tyr182)抗体(产品#4511,克隆D3F9)Cell Signaling Technology4511
总p38 MAPK抗体(产品#8690,克隆D13E1)Cell Signaling Technology8690
磷酸化p44/42 MAPK(Thr202/Tyr204)抗体(产品#4370,克隆D13.14.4E)Cell Signaling Technology4370
总p44/42 MAPK抗体(产品#4695,克隆137F5)Cell Signaling Technology4695
磷酸化SAPK/JNK(Thr183/Tyr185)抗体(产品#4668,克隆81E11)Cell Signaling Technology4668
总SAPK/JNK抗体(产品#9252,多克隆)Cell Signaling Technology9252
磷酸化IκBα(Ser32)抗体(产品#2859,克隆14D4)Cell Signaling Technology2859
总IκBα抗体(产品#4814,克隆L35A5)Cell Signaling Technology4814
磷酸化NF-κB p65(Ser536)抗体(产品#3033,克隆93H1)Cell Signaling Technology3033
总NF-κB p65抗体(产品#8242,克隆D14E12)Cell Signaling Technology8242
NF-κB2 p100/p52抗体(产品#4882,克隆18D10)Cell Signaling Technology4882
α-微管蛋白抗体(产品#2125,克隆11H10)Cell Signaling Technology2125
IL-1β抗体对(MAB401和BAF401)R&D Systems--
CXCL1抗体对(小鼠:MAB453和BAF453)R&D Systems--
CCL3/MIP-1α Quantikine ELISA试剂盒(产品#MMA00)R&D SystemsMMA00
IL-1α抗体对(捕获:产品#14-7011-85,克隆ALF-161;检测:产品#13-7111-85)eBiosciences--
TNFα抗体对(捕获:产品#14-7325-85,克隆1F3F3D4;检测:产品#13-7326-85)eBiosciences--
IL-6抗体对(捕获:产品#14-7061-85,克隆MP5-20F3;检测:产品#13-7062-85,克隆MP5-32C11)eBiosciences--
IL-10抗体对(捕获:产品#14-7101-85,克隆JES5-16E3;检测:产品#13-7102-85,克隆JES5-2A5)eBiosciences--
IL-17A抗体对(捕获:产品#14-7175-85,克隆eBio 17CK15A5;检测:产品#13-7177-85,克隆eBio17B7)eBiosciences--
IL-18抗体对(捕获:产品#D047-3,克隆74;检测:产品#D048-6,克隆93-10C)MBL International--
Quickchange II XL定点突变试剂盒Agilent Technologies--
Lipofectamine 3000转染试剂Thermo Fisher Scientific--
pCMV6-AC-GFP载体Origene Technologies--
PerfeCTa SYBR Green快速混合试剂Quanta--
Cxcl1 RT2定量PCR引物Qiagen--
TOPO TA克隆试剂盒Life Technologies--
FACS裂解缓冲液BD Biosciences--
蛋白酶抑制剂混合物Roche--
NuPAGE凝胶Invitrogen--

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
C57BL/6J与C57BL/6N小鼠中性粒细胞募集比较
LPS剂量0.5 mg/kg体重,F. tularensis LVS剂量5×10^3 CFU,刺激后6小时(LPS)或72小时(LVS)检测BAL中性粒细胞
阅读提示:Methods中In vivo infection and LPS challenge小节及Figure 1图注
Nlrp12−/−小鼠中性粒细胞募集
C57BL/6N背景LPS剂量0.5 mg/kg体重,BALB/cJ背景LPS剂量0.0125 mg/kg体重,刺激后6小时检测
阅读提示:Methods中In vivo infection and LPS challenge小节及Figure 2图注
骨髓嵌合体
供体→受体组合,LPS剂量0.5 mg/kg体重,刺激后6小时检测,每组n=8
阅读提示:Methods中Mice小节(骨髓嵌合体生成)及Figure 2d图注
BMDM过继转移
BMDM数量4×10^6,回输后16-18小时LPS刺激,LPS剂量0.5 mg/kg体重,刺激后6小时检测,每组n≥8
阅读提示:Methods中Adoptive cell transfer小节及Figure 4图注
细菌感染模型
F. tularensis LVS剂量5×10^3 CFU(鼻内或腹腔),S. aureus Newman剂量5×10^7 CFU(鼻内),P. aeruginosa PAK剂量5×10^4 CFU(鼻内),感染后16小时(S. aureus)或4小时(P. aeruginosa)检测细菌负荷
阅读提示:Methods中In vivo infection and LPS challenge小节及Figure 5图注
BMDM体外刺激
F. tularensis LVS MOI 50:1,P. aeruginosa MOI 1:1,S. aureus MOI 1:1,刺激8小时;LPS 50 ng/ml不同时间点;TLR激动剂浓度见Methods
阅读提示:Methods中In vitro stimulation of macrophages and dendritic cells小节及Figure 7图注