17年的一篇ATVB
EndoMT的概念参考:内皮间质转化EndMT
1. Endothelial Cells Internalize NETs in a Receptor for Advanced Glycation Endproduct– Dependent and Clathrin-Dependent Manner
此前的研究显示,中性粒在NETs的清除中起到重要作用。内皮细胞同样可以内化一系列的细胞物质,包括死亡的中性粒、凋亡的细胞残骸、红细胞等。
由于在NET-driven disorders中,内皮细胞持续暴露在NETs中。因此作者首先探究了内皮是否可以内吞NETs。
Fig 1A:作者将microvascular ciGEnCs
(microvascular glomerular endothelial cells) 和 macrovascular HUVECs
(macrovascular human umbilical vein endothelial cells)与NETs共孵育。并使用Sytox Orange染色检测了共孵育后不同时间点培养基中的NETs,发现含量出现一个快速的下降。而且在ciGEnCs中更明显。
Fig 1B:使用中性粒细胞弹性蛋白酶(the most abundant protease within NETs)对内皮细胞进行染色,发现NET-treated ciGEnCs中弹性蛋白酶增多。而且弹性蛋白酶与clathrin (网格蛋白)
存在共定位,提示受体介导的内吞形成了clathrin-coated NET-containing endosomes(附件)。在图B中,ciGEnCs的HUVECs在NETs干预后,在clathrin- coated endosomes中发现了NET-derived histones(中图)。
网格蛋白clathrin:细胞胞吞指的是细胞吞下一些分子,将它们拉至细胞内执行不同功能的一个过程。受体介导的内吞是目前公认的生物体摄取生物大分子的途径。这一吞噬过程涉及到生成细胞膜凹陷,这一凹陷会随时间而加深,最终封闭生成一个细胞内球形小泡。在囊泡膜的表面形成一个网格蛋白质包被对这一过程至关重要。在内吞之后,细胞能将包入这种囊泡的细胞膜蛋白降解、回收或者运送到细胞的其他区域。
由于NETs主要是由DNA构成的,因此作者推测RAGE(晚期糖基化终产物受体; promote the uptake of extracellular DNA into endosomes)可能是 NETs internalization的受体。
因此作者使用DNase I对NET进行了处理,降解了NET- derived DNA后,prevented the uptake of NET- derived histones into clathrin-coated endosomes(B图下)。
Fig 1C:在FPS-ZM1(RAGE antagonist)存在的条件下,两种内皮对NETs的内吞都下降。在4度的时候,两种内皮对NETs的内吞也下降,提示uptake of NETs is an active process。
Fig 1In summary, NETs are rapidly internalized by endothelial cells during an active process involving both RAGE and clathrin.
2. NET-Associated Elastase Promotes Transendothelial Albumin Passage
Fig 2A:尽管内皮对NETs有一个快速的内吞作用,内皮对NETs的phagocytic capacity还是非常有限。额外的大量NETs可以引起内皮细胞内吞的饱和,因此持续存在的胞外NETs。
Supplementary Fig 2A:随后作者使用了HUVEC来探究NETs对内皮的作用。作者发现在高NET浓度下(2-ug DNA/mL),内皮细胞的胞间连接出现了rapid loss,内皮细胞的monolayer integrity也出现了损害。(NETs处理的内皮细胞从鹅卵石状变成纺锤状,只有PMA处理的内皮则没有这种现象。NETs处理的内皮细胞与4-NQO诱导的凋亡内皮形态也完全不同)
Supplementary Fig 2B:流式检测发现NETs处理的内皮细胞并没有死亡增加。
Fig 2B, C:为了进一步探究NETs对内皮完整性的影响,作者检测了intercellular (junctional) proteins:CD31 和 VE-cadherin的表达,发现NET-treated HUVECs的这两个分子表达显著下降。
Fig 2D:VE-cadherin 的表达下降与逐渐出现的纺锤状mesenchymal样细胞相一致(在24h后最显著)。 处理ciGEnCs得到了与HUVECs一致的结果(Supplementary Fig 2C)。
Fig 2E:为了在功能上评估 endothelial monolayer 的改变,作者进行了albumin passage assay,结果显示和control-treated HUVECs相比,NET-treated HUVECs白蛋白的transendothelial passage显著升高。
由于VE-cadherin 和 CD31 分别是elastase和 MMP9 的底物,(VE-cadherin 和 CD31的丢失是EndMT的标志,参考内皮间质转化EndMT) 作者随后探究了阻断NET-associated elastase 和 MMP9 的活性是否可以阻断这些junctional蛋白的丢失和由此引起的transendothelial albumin passage。
Fig 2F, G:作者使用了sivelestat
,一个选择性的elastase inhibitor,对NETs进行了预处理。结果显示处理后VE-cadherin表达增加。transendothelial albumin passage也下降(E)。使用MMP9的中和抗体后CD31的表达也上升 (Supplementary Fig 2D),但endothelial monolayer integrity并没有显著变化(data not shown)。
Taken together, the extracellular presence of NET-associated elastase promotes the proteolysis of VE-cadherin, which disturbs endothelial monolayer integrity and promotes transendothelial passage of albumin.
3. NET-Associated Elastase Promotes EndMT
β-catenin, a dual function protein involved in cell–cell adhesion and gene transcription, is associated with the cytoplasmic tail of VE-cadherin in endothelial cells. It was previously shown that the loss of cadherin-mediated cell–cell adhesions can promote junctional β-catenin release and induce β-catenin signaling.
Fig 3A-C:和NETs共培养的内皮,β-catenin出现了核转位,在给了sivelestat之后消失。
Fig 3D:为了解释 NET-treated ECs的间质样表型,作者检测了Snail1
(an important target gene of β-catenin, which fulfills a key role during EndMT)。发现和NETs共培养之后,Snail1的表达增加,给了sivelestat之后消失。
4. Glomerular NETs Are Associated With Proteinuria and EndMT in Murine LN
随后作者做了体内的验证
Fig 4A:由于lupus nephritis (LN)是一种典型的NET-driven disease,作者首先在MRL/lpr小鼠的肾活检样本中检测了NETs。发现存在NETs。
作者将MRL/lpr小鼠分为了3组,(1) no proteinuria, NP; (2) short-lived proteinuria, SP; and (3) long-lived proteinuria, LP.
Fig 4B:NETs不仅存在于LP,也存在于没有蛋白尿的NP组,在LP组最高。
Fig 4C, D:glomerular NETs的存在与cortical Snail1 和 MMP9 mRNA的表达也是一致的,尤其是在LP组。
Fig 4E:Snail1在proteinuric MRL/ lpr小鼠glomeruli中的表达也出现上调。
Fig 4F, G:而且Snail1蛋白的表达与Snail1 mRNA以及NETs 阳性肾小球呈正相关。
5. Glomerular NETs Are Associated With Proteinuria and EndMT in Human LN
最后作者在人LN上也做了验证
Fig 5A:作者在8例active LN的肾活检样本中检测了NETs的存在。
Fig 5B:NETs阳性的肾小球数与蛋白尿的天数成正比。
有研究显示,受损的DNase I–mediated degradation of NETs与SLE患者出现LN有关。因此作者想要去进一步探究循环DNase I对NETs的降解减少是否与肾小球中存在的 NETs 含量有关。
Fig 5C:作者获取了LN患者的血浆,发现有4例患者的血浆在体外加入NETs时,NETs的降解能力下降。
Fig 5D:然而,PD和GD的anti–double-stranded DNA titers, anti-NET antibody titers, the level of proteinuria, or the percentage of NET-positive glomeruli 之间并没有统计学差异。
Fig 5E:随后作者在severe proteinuria (>10 g/d) 和 minor proteinuria (<1 g/d)的LN患者的活检肾组织中检测了Snail1蛋白的表达,发现severe proteinuria患者的Snail1表达更高。
In summary, there is a correlation between the presence of glomerular NETs and proteinuria in LN, which in turn associated with glomerular Snail1 expression. However, the NET-degrading capacity of plasma could not be correlated to the presence of NETs in the glomeruli of LN patients.
网友评论