巨噬细胞Lyn激酶是蛛网膜下腔出血后神经炎症的性别特异性调节因子

Macrophage Lyn Kinase Is a Sex-Specific Regulator of Post-Subarachnoid Hemorrhage Neuroinflammation

作者信息Rezwanul Islam, Hadi Hasan Choudhary, Feng Zhang, Hritik Mehta, Jun Yoshida, Ajith Thomas, Khalid Hanafy
PMID40281655
发布时间2025-05-06
DOI10.1161/JAHA.124.039409

实验完整度

包含细胞特异性Lyn敲除小鼠模型、体外细胞实验、空间转录组、人类3D脑模型及患者CSF样本,多层级验证了Lyn在TLR4信号中的功能。

主要模型

C57BL/6小鼠蛛网膜下腔出血模型 Cx3Cr1CreERT2:Lynfl/fl骨髓巨噬细胞条件性敲除小鼠 Tmem-119CreERT2:Lynfl/fl小胶质细胞条件性敲除小鼠 人源3D脑模型 SAH患者脑脊液样本 原代小胶质细胞和骨髓来源巨噬细胞

重点核对

Lyn基因敲除的细胞类型:小胶质细胞特异性(Tmem-119CreER)或巨噬细胞特异性(Cx3Cr1CreER) SAH模型:视交叉前单次注射60μL动脉血 分析时间点:术后第7天 性别:雄性和雌性小鼠分别分析 样本量:每组4只(部分实验n=10)

摘要

背景:Lyn激酶是Src家族酪氨酸激酶的一员,主要以其在调节免疫细胞信号传导中的作用而闻名。它可以磷酸化并调节参与免疫反应的各种蛋白质的活性,包括Toll样受体4(TLR4)。TLR4介导的炎症通路已被广泛研究;然而,TLR4和Lyn在动脉瘤性蛛网膜下腔出血(SAH)后神经炎症中的性别特异性相互作用尚未被研究。SAH是由于动脉瘤破裂引起的,其后果通常导致神经炎症和认知障碍。在我们的研究中,我们研究了Lyn激酶在调节TLR4信号传导中的性别特异性参与,以了解SAH后TLR4介导的炎症反应。方法:本研究使用两性别的细胞特异性Lyn敲除小鼠。在SAH术后第7天,通过多色流式细胞术、免疫组化和蛋白质印迹分析野生型和条件性敲除小鼠大脑。对冷冻小鼠脑组织进行无偏倚的空间转录组分析。本研究还使用了三维脑卒中模型和SAH患者的脑脊液样本。结果:我们来自流式细胞术、免疫组化、蛋白质印迹、认知功能测试和空间转录组数据的总体动物和患者数据揭示,Lyn激酶是炎性细胞因子产生、红细胞吞噬、神经元凋亡和认知功能的性别特异性调节因子,也是TLR4信号通路的负调节因子。结论:我们的结果强调了出血性卒中后Lyn激酶活性在TLR4信号传导中的性别特异性调节,并表明神经炎症的成功治疗可能需要性别特异性治疗。

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
Lyn激酶是否以性别特异性方式调节蛛网膜下腔出血后TLR4介导的神经炎症?
核心机制
Lyn激酶直接结合TLR4并抑制其信号传导,从而抑制炎症反应;女性巨噬细胞中Lyn表达更高,因此女性炎症反应更温和。
主要证据
免疫共沉淀证实Lyn与TLR4直接结合;Lyn敲除后炎症、神经元凋亡和认知功能障碍加重;空间转录组显示Lyn敲除上调TLR4等炎症通路;女性小鼠和患者巨噬细胞Lyn表达更高,炎症细胞因子产生更少。
研究意义
本研究首次揭示Lyn激酶是SAH后神经炎症的性别特异性调节因子,可能解释女性SAH患者结局不劣于男性的原因,并为性别特异性治疗提供新靶点。

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

验证TLR4-Lyn相互作用

确定Lyn是否与TLR4直接结合并响应红细胞刺激

通过免疫共沉淀检测RBC刺激或SAH后脑组织中TLR4与Lyn的结合,并通过免疫荧光观察共定位。

2

检测TLR4-Lyn信号通路蛋白表达

比较小胶质细胞和BMM在RBC刺激下的信号蛋白表达变化

通过免疫印迹检测TLR4、Lyn、磷酸化Lyn、MyD88、IκB激酶α、核因子-κB的表达。

3

分析巨噬细胞亚群TLR4和Lyn表达

确定小胶质细胞和BMM中TLR4和Lyn的表达差异及性别差异

流式细胞术分析CD11b+细胞,通过tSNE图显示TLR4和Lyn共表达,并量化不同细胞亚群的表达。

4

评估性别特异性炎症反应

比较雄性和雌性SAH小鼠巨噬细胞产生的炎症因子水平

通过流式细胞术检测细胞内干扰素-γ,并用免疫组化验证,同时进行空间转录组分析。

5

检测红细胞吞噬作用

比较雄性和雌性SAH小鼠巨噬细胞吞噬红细胞的能力

流式细胞术检测Ter-119+细胞比例,代表红细胞吞噬。

6

评价神经元凋亡和认知功能

比较雄性和雌性SAH小鼠的神经元损伤和认知能力

通过Caspase-3免疫组化染色检测海马齿状回神经元凋亡,并通过Barnes迷宫测试评估认知功能。

7

条件性敲除Lyn验证功能

确定Lyn缺失对炎症、神经元凋亡和认知的影响

使用小胶质细胞特异性(Tmem-119CreER)和巨噬细胞特异性(Cx3Cr1CreER)Lyn敲除小鼠,重复上述炎症、凋亡和认知测试。

8

空间转录组分析Lyn敲除的影响

揭示Lyn缺失对巨噬细胞转录组和信号通路的影响

对WT和Lyn cKO SAH小鼠脑组织进行空间转录组分析,比较基因表达差异和通路富集。

9

人源3D脑模型和患者CSF验证

验证Lyn表达和炎症反应的性别差异是否在人类中存在

用SAH患者CSF处理人3D脑模型,免疫组化检测Lyn和Tmem-119;流式细胞术分析CSF中巨噬细胞Lyn、TLR4和干扰素-γ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
C57BL/6小鼠Jackson LaboratoryStock 000664
CD45.1 BL/6小鼠Jackson LaboratoryStock 002014
Cx3Cr1CreERT2小鼠Jackson Laboratorystock no. 021160
Tmem-119CreERT2小鼠Jackson Laboratorystock no. 031820
Lynfl/fl小鼠Dr Clifford Lowell at University of California San Francisco--
27号针头BD NeedlesCatalog No. 405081
蛋白AG-琼脂糖珠Pierce Invitrogen--
兔抗TLR4抗体CSTCatalog No. 14358
4-20%预制梯度凝胶Bio-RadCatalog No. 4561083
PVDF膜MilliporeCatalog No. IPFL00005
Trans-Blot Turbo转印系统Bio-Rad--
印迹级封闭剂Bio-Rad1 706 404
兔抗Lyn抗体CST2796S
兔抗磷酸化Lyn抗体Biossbs-3257R
小鼠抗TLR4抗体Invitrogen14-9041-80
兔抗GAPDH抗体CST2118S
兔抗MyD88抗体CST4283S
兔抗NF-κB抗体CST8242T
兔抗IKKα抗体CST61294
山羊抗兔IgG二抗Invitrogen31460
山羊抗小鼠IgG二抗Invitrogen31430
Bio-Rad Chemi-doc成像系统Bio-Rad--
碎片去除溶液Miltenyi Biotec130-109-398
Fc受体阻断剂BioLegend101320
APC-CY7-CD11b抗体BioLegend101226
PB-CD45抗体BioLegend103126
AF700-CD45.1抗体BioLegend110724
APC-CX3CR1抗体BioLegend149008
PE-Tmem119抗体Invitrogen12-6119-82
FITC-Ter-119抗体BioLegend116206
PE-CY7-IFNγ抗体Tonbo BiosciencesTB-60-7311-U025
红细胞裂解液BioLegend--
人TruStain FcX Fc受体阻断剂BioLegend422302
AF-700-CD14抗体BioLegend301822
APC-pLyn抗体CST78740
PE-CD163抗体BD Biosciences556018
PerCP-Cy5.5-TLR4抗体Biossbs-1021R
PE-CY7-IFNγ抗体BD Biosciences557643
Leica CM3050 S冷冻切片机Leica--
兔单克隆Lyn抗体Cell Signaling Technology5568
小鼠单克隆TLR4抗体Cell Signaling Technology41134
DAPIVector561483
小鼠单克隆Tmem-119抗体Cell Signaling Technology41134
兔单克隆IFNγ抗体Cell Signaling Technology41134
抗兔-488二抗Thermo Fisher Scientific--
抗小鼠-555二抗Thermo Fisher Scientific--
抗兔-488 Caspase-3抗体Cell Signaling Technology9662
尼康A1R HD25倒置共聚焦显微镜Nikon--
NanoString GeoMx数字空间分析仪NanoString--

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
小鼠品系、年龄、性别;SAH手术方法(视交叉前注射60μL动脉血,注射速度15秒,针头角度40度,留针3分钟);他莫昔芬给药方案(4mg,0.02mg/μL,皮下注射,实验前2周)
阅读提示:Methods: Animals; In Vivo SAH Induction in Mouse
细胞培养
原代小胶质细胞和BMM的分离和培养条件,RBC刺激浓度和时间(100μL RBC,2小时或15分钟-24小时)
阅读提示:Methods: Immunoblotting; Figure 1 legend
流式细胞术
脑细胞分离方法,抗体克隆号及稀释度,门控策略(CD11bhiCD45med为小胶质细胞,CD11bhiCD45hi为BMM),吞噬检测(Ter-119),细胞因子检测(IFNγ)
阅读提示:Methods: Flow Cytometry of Mouse Brain Cells; Figure S2 and S3
空间转录组
组织处理(冷冻切片厚度10μm),ROI选择(4个650x650μm,位于下丘脑),基因集富集分析方法
阅读提示:Methods: Digital Spatial Transcriptomics; Data S1
认知功能测试
Barnes迷宫训练和测试方案(训练7天,每天3次,每次3分钟,测试从SAH后第1天开始,持续7天,第4天转换目标位置)
阅读提示:Methods: Spatial Learning Assessment Using the Barnes Maze