成熟的DC细胞来源的外泌体通过膜上TNF-α介导的NF-κB通路促进内皮炎症和动脉粥样硬化通过

外泌体是细胞内多囊泡体与细胞膜融合后,释放到细胞外的一种微囊泡体,直径为30~100nm。作为一种新型的通信介质在细胞间进行高效的基因信息传递,外泌体几乎可以被所有的细胞分泌。

外泌体研究近年来相当火爆,相信许多童鞋都正在以外泌体为课题进行实验吧。其实,外泌体的研究思路是相当套路的,主要就是外泌体分离、鉴定、功能验证等环节。如果你对外泌体感兴趣,来看看这篇文章吧,你想要的套路都在这里。

    本期我们选择了一篇心血管领域的外泌体研究文章,该文章可以作为国自然等的预实验。通过该组研究,可以为后续更深入的研究提供证据,也是快速发表一篇外泌体文章的套路。该研究发表于Journal of Cellular and Molecular Medicine,IF=4.658。

       作者通过该文章发现DC细胞分泌的外泌体能引起内皮炎症及动脉粥样硬化,并少量的探究了其机制。

结论一:外泌体参与成熟的DC细胞促进内皮细胞的炎症

       DC细胞是一类免疫细胞。
       GW4869是外泌体分泌抑制剂,可以用来减少细胞外泌体的分泌。
Transwell是一种可以用于共培养的玻璃器皿,该滤膜能阻止比外泌体大的囊泡转移。
作者通过Transwell共培养DC细胞和内皮细胞,发现DCs细胞能促进内皮细胞的炎症反应,而GW4869能减弱该作用(Figure 1)。这表明外泌体参与成熟DC细胞在促内皮细胞炎症。

 

Figure 1

结论二:分离和鉴定DC细胞来源的外泌体
       作者使用无血清培养基培养DC细胞,确保上清液中提取的外泌体全部的来源于DC细胞(Figure 2A)。一段时间的共培养后,流式细胞仪检测DC细胞相关marker,qPCR、Elisa检测DC细胞相关细胞因子,确定了培养的细胞为DC细胞(Figure 2B,C)。
随后,作者使用了外泌体分离试剂盒进行外泌体分离。通过电镜分析,所获得的囊泡大小在109nm,符合典型的外泌体大小特征。通过检测一些外泌体相关marker,确定了分离的囊泡为外泌体。另外,作者检测了外泌体的阴性marker——钙连接蛋白来说明分离纯度。以上数据都表明作者成功从DC细胞中分离了外泌体。

Figure 2

    

结论三:外泌体的功能学验证
       作者首先在DC细胞来源外泌体上加上一个绿色荧光探针,发现与内皮细胞共同孵育后,内皮细胞可以很快摄入绿色荧光外泌体,并且随着时间的推移,内皮细胞的摄入量逐渐增加(Figure 3)。       接着作者发现成熟的DC外泌体能激活上皮细胞的一些炎症相关因子表达,而不成熟的DC细胞则无相关作用(Figure 4A,B)。
      有文献曾报道DC来源的外泌体能通过膜TNF-α或携带的miRNAs来影响靶肿瘤细胞,而TNF-α能通过NF-κB通路激活内皮细胞。另外LPS也能激活内皮细胞。
作者接着通过实验证明LPS处理后的内皮细胞能很快提升p-p105水平;DC来源的外泌体也能较快提升p-p105水平(Figure 4C)。这表明DC来源的外泌体能通过NF-κB通路激活内皮细胞,且可能与外泌体膜蛋白及其受体相关。最后通过一个时间相关性实验,作者发现,LPS、DC外泌体都能很快上调p-p105水平,激活内皮细胞,而且分别在4h(小时)时达到峰值(Figure 4D-G)。

Figure 3

Figure 4

结论四:TNF-α的亚细胞定位与功能验证

       作者研究发现TNF-α定位于胞膜,且相对于不成熟的DC来源的外泌体,成熟的DC来源的外泌体含有更多的TNF-α(Figure 5A,B)。
通过干扰成熟DC细胞的TNF-α,发现其激活的内皮细胞中粘附分子、p-p105表达量降低了;并且通过抑制TNF-α活性抗体孵育DC细胞,也能发现其激活的内皮细胞中粘附分子、p-p105的表达降低(Figure 5D,E)。这表明,DC外泌体膜高表达TNF-α能快速激活内皮细胞。

Figure 5

结论五:外泌体的动物实验
       动物实验过程跟细胞实验一样,开始先验证了动脉内皮细胞摄入实验标记的外泌体(Figure 5A)。随后通过连续12周,每周一次注射20μg成熟DC细胞来源的外泌体,作者发现其能增加ApoE-/-小鼠动脉粥样硬化损失(Figure 5C)。

Figure 6
      通篇全文,该文章逻辑清晰,思路严谨。如果你对外泌体感兴趣,来看看这篇文章吧,你想要的套路都在这里。
       
原文:Exosomes derived from mature dendritic cells increase endothelial inflammation and atherosclerosis via membrane TNF‐α mediated NF‐κB pathway.
杂志:Journal of Cellular and Molecular Medicine,IF=4.658
Pubmed:https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/27515767/?from_single_result=Exosomes+derived+from+mature+dendritic+cells+increase+endothelial+inflammation+and+atherosclerosis+via+membrane+TNF%E2%80%90%CE%B1+mediated+NF%E2%80%90%CE%BAB+pathway&expanded_search_query=Exosomes+derived+from+mature+dendritic+cells+increase+endothelial+inflammation+and+atherosclerosis+via+membrane+TNF%E2%80%90%CE%B1+mediated+NF%E2%80%90%CE%BAB+pathway
DOI:10.1111/jcmm.12923.
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