肾小管STAT3限制常染色体显性多囊肾病的肾脏炎症

Tubular STAT3 Limits Renal Inflammation in Autosomal Dominant Polycystic Kidney Disease

作者信息Amandine Viau, Maroua Baaziz, Amandine Aka, Manal Mazloum, Clément Nguyen, E Wolfgang Kuehn, Fabiola Terzi, Frank Bienaimé
PMID32238474
发布时间2020-05
DOI10.1681/ASN.2019090959

实验完整度

包含体内条件性基因敲除小鼠模型(Pkd1、Stat3、Kif3a、Ccl2)及体外细胞实验,验证了功能与机制。

主要模型

iPkd1ΔTub小鼠模型 iPkd1ΔTub; iStat3ΔTub小鼠模型 MDCK细胞系(Kif3a-i、Ift88-i) mIMCD-3细胞系(Stat3敲低)

重点核对

多西环素处理时间:P28至P42,2 mg/ml 实验用雄性小鼠 mIMCD-3细胞LPS刺激浓度:1 µg/ml 肾小管Stat3敲除效率:Western blot验证

摘要

背景:睫状体蛋白polycystin 1或polycystin 2的失活导致常染色体显性多囊肾病(ADPKD)。尽管初级纤毛信号和间质炎症在疾病中都发挥关键作用,但免疫细胞和肾小管细胞之间的相互作用尚未被充分描述。转录因子STAT3是纤毛蛋白质组的一个组分,参与多种组织中免疫细胞和非免疫细胞之间的串扰,已被认为是促进ADPKD进展的因素。方法:为了探索STAT3如何与纤毛信号、肾脏炎症和囊肿生长相互作用,我们使用了涉及Pkd1、Stat3和纤毛的发育后消融的条件小鼠模型,以及纤毛缺陷或STAT3缺陷的肾小管细胞系培养。结果:我们的发现表明,尽管初级纤毛在体外直接调节STAT3激活,但多囊肾中大部分STAT3激活是通过间接机制发生的,在该机制中,初级纤毛触发巨噬细胞募集到肾脏,进而促进Stat3激活。令人惊讶的是,虽然在Pkd1缺陷的肾小管中失活Stat3略微减少了囊肿负担,但它导致巨噬细胞和T细胞大量浸润囊性肾脏,从而阻碍了肾功能的任何改善。我们还发现,Stat3失活导致多囊肾和培养的肾小管细胞中炎症趋化因子CCL5和CXCL10的表达增加。结论:STAT3似乎抑制ADPKD中促炎细胞因子的表达并限制免疫细胞浸润。我们的发现表明,STAT3不是ADPKD中囊肿生长的关键驱动因素,而是在塑造疾病表现的免疫细胞和肾小管细胞之间的串扰中发挥重要作用。

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
肾小管STAT3如何与纤毛信号、肾脏炎症和囊肿生长相互作用?
核心机制
初级纤毛通过诱导CCL2促进巨噬细胞募集,进而通过旁分泌机制激活STAT3;STAT3抑制促炎细胞因子(如CCL5和CXCL10)表达,限制肾脏炎症。
主要证据
条件性敲除小鼠模型显示Stat3失活减少囊肿负担但增加免疫浸润;体外细胞实验显示STAT3敲低增强LPS诱导的Ccl5和Cxcl10表达。
研究意义
该研究提示STAT3并非囊肿生长的关键驱动因素,而是调节免疫-肾小管串扰,为ADPKD治疗靶点评估提供新认识。

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

STAT3激活与纤毛的关系

验证初级纤毛是否调节STAT3激活及其机制

在iPkd1ΔTub小鼠中敲除Kif3a以消除纤毛,检测肾组织pSTAT3Y705水平;在MDCK细胞中敲低Kif3a或Ift88,检测STAT3磷酸化。

2

CCL2对STAT3激活的作用

检验CCL2是否介导纤毛依赖性STAT3激活

在iPkd1ΔTub小鼠中敲除Ccl2,检测STAT3磷酸化及下游靶基因表达。

3

肾小管Stat3敲除对早期肾脏生长的影响

确定STAT3是否介导Pkd1缺失引起的早期肾脏增大

在iPkd1ΔTub小鼠中敲除Stat3,在13周龄(7周后处理)评估肾脏大小、囊肿前期生长。

4

肾小管Stat3敲除对囊肿形成和肾功能的影响

评估Stat3缺失对明显囊性病变和肾功能下降的影响

将iPkd1ΔTub和iPkd1ΔTub; iStat3ΔTub小鼠饲养至18周龄(12周后处理),分析生存、肾脏大小、囊肿面积、肾功能指标。

5

肾小管Stat3敲除对炎症的影响

探索Stat3缺失对肾脏炎症的影响及机制

对iPkd1ΔTub; iStat3ΔTub肾脏进行组织学评分、免疫标记和炎症因子表达分析;在mIMCD-3细胞中敲低STAT3并用LPS刺激,检测趋化因子表达。

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。

验证基因表达变化
验证免疫效应
数据分析与统计

产品清单

实验环节名称品牌货号
多西环素盐酸盐Abcamab141091
DMEM培养基----
胎牛血清Sigma-AldrichF7524
青霉素-链霉素Life Technologies15140122
F-12营养混合物Gibco21765037
脂多糖Invivogentlrl-3pelps
NucleoSpin RNA提取试剂盒Macherey Nagel--
High-Capacity cDNA逆转录试剂盒Thermo Fisher Scientific--
iTaq通用SYBR Green预混液Bio-Rad--
NePer核浆分离试剂盒Thermo Fisher--
Pierce BCA蛋白定量试剂盒PierceA23225
4%–20%梯度胶Bio-Rad--
原位细胞死亡检测试剂盒5Roche11684795910
柠檬酸盐缓冲液ZytomedZUCD28
亲和素/生物素封闭液Vector LaboratoriesSP-2001
辣根过氧化物酶标记链霉亲和素Southern Biotech7100-05
pSTAT3Y705抗体Cell Signaling Technology9145
STAT3抗体Cell Signaling Technology9132
GAPDH抗体MilliporeMAB374
α-微管蛋白抗体SigmaT5168
Lamin A/C抗体Abcamab108922
RELA抗体Cell Signaling Technology4764
STAT3α抗体Cell Signaling Technology8768
F4/80抗体Bio-RadMCA497R
CD3抗体Abcamab16669
LY6B抗体Abcamab53457
CXCL10抗体Abcamab9807
KI67抗体Abcamab15580
Konelab 20i分析仪Thermo Scientific--
E800显微镜Nikon--
Nanozoomer 2.0扫描仪Hamamatsu--
ImageJ软件----
GraphPad Prism 6----

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
基因敲除小鼠模型
多西环素浓度和给药时间;基因敲除的启动和持续时间;小鼠遗传背景;性别
阅读提示:Methods部分“Mice”小节
细胞培养与处理
细胞密度;多西环素处理浓度和时间;LPS浓度和刺激时间;血清剥夺时间
阅读提示:Methods部分“Cell Culture”小节
分子检测
qPCR引物序列;抗体稀释比例;蛋白上样量;凝胶浓度
阅读提示:Methods部分“Quantitative Real-Time PCR”、“Western Blot”和“Antibodies”小节
组织学分析
肾组织固定、包埋、切片厚度;染色方法;图像定量参数
阅读提示:Methods部分“Morphologic Analysis”小节