BCL3通过靶向NF-κB通路调节巨噬细胞的糖酵解及极化功能

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背景巨噬细胞是一种可塑性非常高的细胞,能够通过一个被定义为极化的过程迅速改变其功能。除此之外,巨噬细胞的极化还涉及代谢的重新编程,如糖脂代谢等。B细胞淋巴瘤因子3(B-cell CLL/lymphoma 3,BCL3)最初发现于慢性B淋巴细胞白血病。现今对BCL3功能的研究大多针对于其对炎症的影响,我们前期的研究发现HFD饲养的肥胖小鼠脂肪组织中bcl3 mRNA表达量明显高于正常小鼠。提示我们Bcl3基因的表达和机体的脂代谢应该存在联系,然而,BCL3是否参与了巨噬细胞糖代谢和极化的调控过程尚不清楚。因此,通过研究BCL3在巨噬细胞内的作用,为巨噬细胞极化及代谢相关疾病的预防和治疗提供新的见解。目的通过研究bcl3-ko小鼠巨噬细胞中糖代谢以及细胞极化的改变,探讨BCL3在巨噬细胞代谢重编程及极化中所起的作用。方法1.动物模型的建立:将CRISPR/Cas9技术构建的bcl3-ko小鼠(梁银明教授馈赠)与对照组WT小鼠给予正常饮食饲养。2.检测bcl3敲除对巨噬细胞极化的影响:(1)小鼠骨髓巨噬细胞的提取:取小鼠两条后肢,将骨髓冲出,随后使用专用培养基将其诱导七天至成熟状态。(2)M1与M2型巨噬细胞的诱导:分别使用LPS,IFN-γ,IL-4诱导BMDM24h。(3)相关指标的检测:通过qRT-PCR检测M1与M2型巨噬细胞表面标记物以及分泌的炎症因子水平。3.检测bcl3敲除对巨噬细胞糖代谢的影响:(1)通过qRT-PCR检测巨噬细胞糖代谢过程中发挥重要作用的关键酶的RNA表达水平。(2)根据Western blot实验监测巨噬细胞糖代谢过程中起着关键作用的的限速酶的蛋白表达水平。(3)通过seahorse实验检测巨噬细胞外酸化率(ECAR)(4)在RAW264.7巨噬细胞系中过表达bcl3,然后再通过Western blot检测巨噬细胞糖代谢过程中发挥重要作用的关键酶的蛋白表达水平。4.检测bcl3敲除后对巨噬细胞糖代谢的影响是否与NF-κB通路的激活有关:(1)通过Western blot以及免疫荧光实验(Confocal)检测与NF-κB通路的激活有关的P65蛋白的表达水平。(2)通过luciferase实验检测BCL3对NF-κB通路的调控作用。(3)使用NF-κB通路的抑制剂TAK-242处理巨噬细胞,再根据Western blot实验监测巨噬细胞糖代谢过程中起着关键作用的的限速酶的蛋白表达水平。5.探究BCL3影响巨噬细胞极化与糖代谢之间的关系:用糖酵解抑制剂2-DG处理巨噬细胞后再通过qRT-PCR以及流式细胞分析术检测BCL3对巨噬细胞极化的影响。6.研究bcl3敲除对巨噬细胞的功能的影响:(1)通过细胞划痕以及transwell实验,检测bcl3敲除对巨噬细胞迁移的影响。(2)通过CCK8实验确定bcl3敲除对巨噬细胞增殖的影响。(3)通过流式细胞分析术检测BCL3对巨噬细胞吞噬功能的影响。结果1.qRT-PCR结果显示bcl3敲除的巨噬细胞中M1型巨噬细胞标记物(IL-6、IL-1、MCP-1、CPR132、iNOS)mRNA表达水平均上调,而M2巨噬细胞标记物(Arg1、CD206)的mRNA表达水平无变化。我们得出结论,相比于正常组的小鼠巨噬细胞bcl3敲除的巨噬细胞向M1型极化能力更强,而向M2型极化的能力没有差异。2.Western blot,Seahorse以及qRT-PCR结果显示bcl3敲除的巨噬细胞中糖酵解相关限速酶的表达水平上调,ECAR水平升高,并且在bcl3过表达到巨噬细胞系后糖酵解能力明显减弱,这说明BCL3能够抑制巨噬细胞的糖酵解能力。3.双荧光素酶报告基因,免疫荧光共聚焦以及Western blot结果显示巨噬细胞中bcl3的敲除能够促进P65的磷酸化以及P65的入核,最终促进了NF-κB通路的激活。4.通过流式分析以及免疫共沉淀实验发现BCL3与一氧化氮合酶(iNOS)之间存在强烈的相互作用,并且能够抑制一氧化氮合酶的表达。5.qRT-PCR和Western blot实验显示加入糖酵解抑制剂2-DG后,正常组巨噬细胞与bcl3敲除的巨噬细胞的M1型相关标记物的表达水平相似,即向M1型极化的能力没有差异,说明BCL3能够通过控制糖酵解来调节巨噬细胞的极化功能。6.划痕实验,Trans-well实验提示bcl3敲除后巨噬细胞的迁移能力增强,CCK8实验提示bcl3敲除后巨噬细胞的增殖能力增强。结论本研究认为BCL3能够通过抑制NF-κB通路的激活从而抑制巨噬细胞的糖酵解能力,最终导致巨噬细胞向M1型极化的能力下降。
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