小鼠巨噬细胞G蛋白偶联受体的表达分析
,1 ,1 ,2 ,2 ,2 ,2 ,三 ,三 ,4 ,1,5和1,5 简·E·拉廷
1昆士兰大学分子生物科学研究所慢性炎症疾病合作研究中心和功能与应用基因组学特别研究中心,布里斯班,昆士兰,4072
凯特·施罗德
1慢性炎症疾病合作研究中心和功能和应用基因组学特别研究中心、分子生物科学研究所、昆士兰大学分子生物科学所、昆士兰州布里斯班4072,澳大利亚
安德鲁·苏一世
2诺华研究基金会基因组研究所,美国加利福尼亚州圣地亚哥92121
约翰·沃克
2诺华研究基金会基因组研究所,美国加利福尼亚州圣地亚哥,邮编92121
张杰(音译)
2诺华研究基金会基因组研究所,美国加利福尼亚州圣地亚哥,邮编92121
蒂姆·威尔特郡
2诺华研究基金会基因组研究所,美国加利福尼亚州圣地亚哥,邮编92121
Kaoru Saijo公司
三美国加州大学圣地亚哥分校细胞和分子医学系,邮编:92093-0651
克里斯托弗·K·格拉斯
三美国加州大学圣地亚哥分校细胞和分子医学系,邮编:92093-0651
大卫·A·休谟
4英国苏格兰罗斯林EH25 9PS爱丁堡大学罗斯林学院
斯图亚特·凯利
1慢性炎症疾病合作研究中心和功能和应用基因组学特别研究中心、分子生物科学研究所、昆士兰大学分子生物科学所、昆士兰州布里斯班4072,澳大利亚
5澳大利亚昆士兰大学分子与微生物科学学院,昆士兰布里斯班,4072
马修·J·斯威特
1慢性炎症疾病合作研究中心和功能和应用基因组学特别研究中心、分子生物科学研究所、昆士兰大学分子生物科学所、昆士兰州布里斯班4072,澳大利亚
5澳大利亚昆士兰大学分子与微生物科学学院,昆士兰布里斯班,4072
1慢性炎症疾病合作研究中心和功能和应用基因组学特别研究中心、分子生物科学研究所、昆士兰大学分子生物科学所、昆士兰州布里斯班4072,澳大利亚
2诺华研究基金会基因组研究所,美国加利福尼亚州圣地亚哥,邮编92121
三美国加州大学圣地亚哥分校细胞和分子医学系,邮编:92093-0651
4英国苏格兰罗斯林EH25 9PS爱丁堡大学罗斯林学院
5澳大利亚昆士兰大学分子与微生物科学学院,昆士兰布里斯班,4072
通讯作者。 收到日期:2008年1月29日;2008年4月29日接受。
版权©2008 Lattin等人;持牌人BioMed Central Ltd。 - 补充资料
小鼠巨噬细胞中的额外文件1 GPCR表达。该表列出了小鼠巨噬细胞中表达的所有GPCR。
GUID:4C9C2EFD-5FC9-4C09-90B4-D1233ACCC2E7
附加文件2巨噬细胞限制的GPCR。所提供的数据表明巨噬细胞限制性表达第2页12,第5版和Gpr18号机组mRNA。微阵列分析第2页12(A) ,第5版(B) 和Gpr18号机组(C) mRNA在91种小鼠细胞类型和组织中的表达。数据点显示标准化值,类似的单元格类型根据条形图颜色分组;蓝色表示初级巨噬细胞类型,紫色表示骨相关细胞类型,红色表示其他免疫细胞类型,绿色表示干细胞数量,橙色表示整个组织样本,黄色表示神经元和视网膜细胞类型,粉红色表示细胞系。其他文件三给出了91种细胞类型和组织轮廓的详细信息。 GUID:C5BA6C9D-8008-42AC-8384-CA021F54F2BD
附加文件3单元面板示例类型(图例键用于图形和和其他文件1). 该表提供了微阵列分析中所分析的细胞系和组织的完整列表。 GUID:01C7415D-F4CC-4D20-B51A-40897783D5A4
摘要
背景
单核细胞和巨噬细胞表达广泛的G蛋白偶联受体(GPCR),调节炎症和免疫。在本研究中,我们对原代小鼠巨噬细胞中GPCR的表达进行了系统的微阵列分析,以确定与其他细胞类型相比,巨噬细胞中富含GPCR的家族成员,或受炎症刺激物细菌产物脂多糖(LPS)调节的家族成员。
结果
P2RY家族的几个成员在巨噬细胞中有显著的表达模式;第2页第6页mRNA基本上以巨噬细胞特异的方式表达,而第2页第1页和第2页第5页LPS强烈下调mRNA水平。其他几种GPCR的表达要么局限于巨噬细胞(例如。Gpr84型)或巨噬细胞和神经组织(例如。第2页12,Gpr85型). 骨髓源性巨噬细胞和巯基乙酸合法的腹腔巨噬细胞表达的GPCR序列有一些共同点,但也有一些GPCR优先由任一细胞群表达。
结论
本研究中确定的几个GPCR在巨噬细胞中的组成性或调节性表达以前没有描述过。未来对这类GPCR及其激动剂的研究可能会为巨噬细胞生物学以及新的炎症途径提供重要见解,这些途径可能是未来药物发现的目标。
背景
巨噬细胞是急慢性炎症的关键细胞介质。它们可以根据形态、功能(例如颗粒的非特异性吸收)和特定细胞表面标记物的表达(例如F4/80抗体检测到的EMR1)来定义。EMR1属于GPCR超级家族[1]很明显,巨噬细胞表达了其他GPCR的不同功能[2]. 大量的GPCR尚未被脱氧,因此,该家族在基因功能的发现和药物开发方面都有很大的潜力。在这项研究中,我们对原代小鼠巨噬细胞中GPCR的表达进行了系统的微阵列分析,并确定了与其他细胞类型相比在巨噬细胞中富集的家族成员,或受促炎刺激细菌LPS调节的家族成员。其中一些GPCR可能为炎症性疾病环境中的药物发现提供未来目标。
结果
小鼠巨噬细胞的组成性GPCR表达
通过对小鼠和人类组织的微阵列表达谱分析,可以对组织特异性基因表达进行详细分析[三]. 在本研究中,我们通过查询91种小鼠细胞类型和组织的更详细的微阵列数据集,分析了巨噬细胞中GPCR的组成和调节表达[三,4]. 该数据可通过NCBIs基因表达总览获取([5]登录号GSE10246),也可用于探测大量其他细胞类型的基因表达谱。
细胞和组织小组包括两种最常用的初级小鼠巨噬细胞模型;骨髓源性巨噬细胞(BMM)和巯基乙酸合法化腹腔巨噬细胞(TEPM),以及小胶质细胞(大脑中的常驻组织巨噬细胞群)和广泛使用的类巨噬细胞细胞系RAW264。我们分析了国际基础和临床药理学联合会定义的所有GPCR的表达模式[6,7]. 然后,我们将BMM和TEPM的GPCR表达谱与剩余的细胞类型进行了比较,并在此过程中,确定了67个GPCR,这些GPCR在这些主要巨噬细胞群中以组成性或LPS诱导的方式可检测到表达[见其他文件1].
为了确定BMM和/或TEPM高度表达的GPCR,我们设置了一个任意的截止值,其中BMM或TEPM中的正常表达至少是所有细胞类型中正常表达的中位数的10倍。使用这种非常严格的过滤方法,我们确定了33个在BMM和/或TEPM中富集的GPCR,与正常化表达的中位数相比(表和). 当然,这并不意味着这些基因只由巨噬细胞表达。例如,Gpr85型在几个巨噬细胞群中高度表达,并被LPS进一步上调,但也在大脑的几个区域表达(图). 然而,这组中包括GPCR,如Emr1号机组(80层/四层),C3aR公司,C5aR型,Ccrl2号机组和抄送2已知是巨噬细胞特异性的或由巨噬细胞高度表达的[8-12]从而验证了我们的方法。该列表中还包括一些GPCR(例如。第5版,第2页和6)以前没有报道过具有巨噬细胞限制表达模式(表). 如图所示,第2页第6页表达明显局限于巨噬细胞和与巨噬细胞密切相关的两种细胞类型(破骨细胞和树突状细胞),而许多其他P2Y家族受体也在该谱系中高度表达(表). 与此结论一致,我们最近观察到巨噬细胞限制性表达模式第2页第6页mRNA在七种不同细胞群中的分析更为有限[2].Gpr84型表达也主要局限于巨噬细胞和粒细胞(图).
表1
高度表达 |
骨密度 | TEPM公司 |
|
22 10只富含BMM | 23 11只在TEPM中富集 |
BMM和TEPM中均规定了12个 |
|
LPS法规 |
|
诱导 |
|
BMM公司 | TEPM公司 |
27 14只在BMM中规定 | 16 3仅在TEPM中规定 |
13在BMM和TEPM中都有规定 |
|
压制 |
|
BMM公司 | TEPM公司 |
19 9只在BMM中进行调节 | 18 8只在TEPM中规定 |
BMM和TEPM中均规定10 |
表2
| | | 相对规范化表达式 |
| | |
|
受体类别 | 加入号码 | 基因名称 | BMM公司 | TEPM公司 | 原始264.7 |
富含BMM和TEPM |
|
A类 | | | | | |
| NM_009779 | C3ar1型 | 1361.1 | 683.6 | 58.3 |
| NM_007577 | C5r1级 | 822.6 | 25.6 | 10.5 |
| NM_183168 | 第2页第6页 | 434 | 94 | 196.4 |
| NM_009917号 | 抄送5 | 214.2 | 20.5 | 0.6 |
| NM_021476 | 气缸1 | 208.9 | 12.5 | 40.6 |
| NM_004230号 | 第5版 | 30.2 | 69.3 | 6.6 |
| NM_008967号 | Ptgir公司 | 24.7 | 72.1 | 1.7 |
| NM_009924号 | 序号2 | 14.2 | 27.2 | 6.7 |
| NM_009912号 | 抄送1 | 14.1 | 235.1 | 16.3 |
| NM_145700 | Ccrl1号机组 | 11.1 | 26.6 | 12.7 |
| NM_008964号 | Ptger2型 | 10.7 | 34.4 | 0.8 |
B类 | | | | | |
| NM_010130号 | Emr1号机组 | 190 | 22.2 | 28.3 |
|
富含BMM |
|
A类 | | | | | |
| NM_183031号 | Ebi2型 | 113.5 | 6.1 | 245.2 |
| NM_009915号 | 抄送2 | 92.1 | 1.2 | 1.3 |
| NM_030720号 | Gpr84型 | 77.5 | 0.6 | 2.7 |
| NM_008042号 | 第一季度 | 32 | 1 | 0.8 |
| NM_008152 | Gpr65型 | 29.3 | 9 | 6.6 |
| NM_009910号 | Cxcr3号机组 | 26.3 | 1.1 | 7.6 |
| NM_007420号 | 广告2 | 22.1 | 1.3 | 9.3 |
| NM_145066号 | Gpr85型 | 13.7 | 1.7 | 7.6 |
| NM_009987 | Cx3cr1型 | 11.3 | 0.7 | 61.4 |
B类 | | | | | |
| NM_018782号 | 计算 | 45.6 | 1.1 | 6.1 |
|
富含TEPM |
|
A类 | NM_009911 | Cxcr4号机组 | 4.3 | 178.9 | 0.6 |
| NM_017466号 | Ccrl2号机组 | 3.1 | 154.9 | 1.1 |
| NM_021381 | Prokr1项目 | 1 | 36.6 | 0.7 |
| NM_022320号 | Gpr35型 | 2.5 | 22 | 0.4 |
| NM_008311 | Htr2b型 | 1.1 | 19.9 | 0.5 |
| NM_008773号 | 第2页 | 8.5 | 19.2 | 1.5 |
| NM_133200 | 第2页14 | 4 | 18.4 | 0.4 |
| NM_175493号 | Gpr68型 | 0.9 | 17.9 | 9.3 |
| NM_008772 | 第2页第1页 | 4.4 | 10.6 | 0.6 |
B类 | | | | | |
| NM_011925 | 镉97 | 0.4 | 22.9 | 0.2 |
C类 | | | | | |
| NM_022420 | Gprc5b公司 | 0.6 | 60.6 | 0.6 |
巨噬细胞限制性GPCR.微阵列分析Gpr85型(A) ,第2页第6页(B) 和Gpr84型(C) mRNA在91种小鼠细胞类型和组织中的表达。数据点显示标准化值,类似的单元格类型根据条形图颜色分组;蓝色表示初级巨噬细胞类型,紫色表示骨相关细胞类型,红色表示其他免疫细胞类型,绿色表示干细胞数量,橙色表示整个组织样本,黄色表示神经元和视网膜细胞类型,粉红色表示细胞系。其他文件三给出了91种细胞类型和组织轮廓的详细信息。
不同巨噬细胞群中GPCR的差异表达
我们还搜索了在非炎性巨噬细胞(BMM)和炎性巨噬细胞中具有不同表达模式的GPCR。BMM高表达但TEPM不表达的GPCR包括埃比2,计算,抄送2和5,Cxcr3号机组,Cx3cr1型和Gpr84型虽然TEPM表达了更高水平的Cxcr4号机组,Gpr35型,第2页第1页,抄送1,镉97,Ccrl2号机组和Gprc5b公司(表). 例如,图和演示选择性表达计算和Gprc5b公司分别在BMM和TEPM中。当然,不同的表达模式可以反映细胞的不同生长状态;BMM是循环细胞,而TEPM是增殖后细胞。事实上,其中许多基因在BMM和RAW264细胞中显示出类似的表达谱,这两种细胞都是在增殖巨噬细胞群。尽管如此,BMM与TEPM以及BMM与RAW264中也有GPCR具有不同的表达水平。因此,BMM和TEPM中这些基因的差异表达不太可能反映细胞的增殖状态。这些示例包括抄送2,Gpr84型和第一季度与TEPM和RAW264相比,它们选择性地富集在BMM中,而Gpr68型在TEPM和RAW264中富集,但在BMM中不富集。这种GPCR可能在巨噬细胞分化、募集或激活中具有不同的功能。除了我们对富含巨噬细胞的GPCR进行分析外,我们还确定了几个GPCR(例如。Gpr65型,抄送1,Ccrl1号机组,Cnr2型和第2页14)在多个白细胞群体中高度表达。如图所示显示了第2页14.
BMM和TEPM中不同调节的GPCR.微阵列分析计算(A) ,Gprc5b公司(B) 和第2页14(C) mRNA在91种小鼠细胞类型和组织中的表达。数据点显示标准化值,类似的单元格类型根据条形图颜色分组;蓝色表示初级巨噬细胞类型,紫色表示骨相关细胞类型,红色表示其他免疫细胞类型,绿色表示干细胞数量,橙色表示整个组织样本,黄色表示神经元和视网膜细胞类型,粉红色表示细胞系。其他文件三给出了91种细胞类型和组织轮廓的详细信息。
LPS调节小鼠巨噬细胞GPCR表达
LPS是一种原型巨噬细胞激活刺激物,通过toll-like receptor(TLR)4发出信号,调节巨噬细胞中几个GPCR的表达(表和). 虽然已知LPS可以调节其中许多基因的表达(例如。Gpr109b号/PUMA-G公司,第一季度,Ccrl2号机组和内皮素受体) ([12-16],甜蜜等,未发表的数据),其他基因的调控表达尚未得到广泛研究。这些示例包括Fzd1型,Htr2b型,Gpr84型(由LPS诱导,表)、和第2页第1页和5(LPS抑制,表). 我们最近验证了LPS介导的对第2页第5页实时PCR检测BMM中mRNA的表达[2]. 图重点介绍了调节GPCR表达的两个例子:Gpr84型在BMM中LPS(6小时)诱导10倍,在TEPM中LPS诱导48倍(图),同时第2页第1页在BMM中LPS(6小时)抑制了7倍,在TEPM中LPS抑制了18倍(图).
表3
| | | 相对规范化表达式 |
| | |
|
受体类别 | 加入号码 | 基因名称 | BMM公司 | TEPM公司 |
| | |
|
| | | 2小时 | 6小时 | 24小时 | 1小时 | 7小时 |
LPS对BMM和TEPM的诱导作用 |
|
A类 | | | | | | | |
| NM_009630号 | 阿多拉2a | 1.2 | 28.2 | 3.3 | 4.2 | 52.2 |
| NM_007413号 | 阿多拉2b | 27.4 | 190.9 | 17.4 | 3 | 3.3 |
| NM_007719号 | 抄送7 | 1 | 5.1 | 1.9 | 0.4 | 2.9 |
| NM_017466号 | Ccrl2号机组 | 39.2 | 65.7 | 46.7 | 13.8 | 9.2 |
| NM_010336号 | 第2版 | 7.3 | 5.7 | 0.3 | 1 | 10 |
| NM_007904号 | 内皮素受体 | 6.7 | 2 | 10.3 | 0.7 | 5.3 |
| 纳米_013521 | 第一季度 | 5.9 | 120.9 | 23.3 | 1 | 21.4 |
| NM_008042号 | 第一季度 | 3.8 | 41.6 | 28.6 | 3.1 | 570.6 |
| NM_030701号 | Gpr109b号 | 13.6 | 48.2 | 5.6 | 10.8 | 212 |
| NM_030720号 | Gpr84型 | 8.7 | 10.3 | 0.2 | 7.8 | 47.5 |
| NM_145066号 | Gpr85型 | 3.6 | 5.6 | 0.5 | 18.1 | 4.9 |
B类 | | | | | | | |
| NM_018782号 | 计算 | 1 | 2.6 | 0.2 | 0.6 | 6.9 |
卷曲的 | | | | | | | |
| NM_021457 | Fzd1型 | 8 | 17 | 1 | 1 | 2.2 |
|
骨髓中脂多糖诱导 |
|
A类 | | | | | | | |
| NM_009912号 | 抄送1 | 0.9 | 3.1 | 7.4 | 0.8 | 0.7 |
| NM_009911 | Cxcr4号机组 | 0.3 | 0.1 | 7.2 | 0.7 | 0.1 |
| NM_004230号 | 第5版 | 0.2 | 0.5 | 2 | 0.4 | 0.6 |
| 纳米128206 | Gpr18号机组 | 17.8 | 52.2 | 10.8 | 1 | 1.6 |
| NM_175493号 | Gpr68型 | 3.3 | 1.7 | 40.2 | 1.5 | 0.8 |
| NM_013533号 | Gpr162型 | 1.1 | 0.5 | 6.7 | 0.8 | 0.8 |
| NM_008311 | Htr2b型 | 0.6 | 0.5 | 15.8 | 0.6 | 0.3 |
| NM_008519 | 低4r1 | 0.8 | 0.8 | 7.5 | 0.9 | 0.7 |
| NM_008773号 | 第2页 | 3.7 | 7.5 | 3.7 | 1.9 | 1.1 |
| NM_021381 | Prokr1项目 | 0.8 | 37.4 | 7.2 | 0.3 | 0.1 |
| NM_008964号 | Ptger2型 | 2.4 | 1.3 | 11.7 | 0.3 | 0.1 |
| 纳米_008967 | Ptgir公司 | 1.1 | 2.3 | 7.4 | 0.7 | 0.6 |
B类 | | | | | | | |
| 39138纳米 | 电子邮件4 | 1.1 | 2 | 1 | 1 | 0.9 |
| NM_001081298 | Lphn2号机组 | 2.2 | 1.4 | 1.2 | 0.3 | 0.3 |
|
TEPM中LPS诱导 |
|
A类 | | | | | | | |
| NM_007577 | C5r1级 | 1.1 | 0.7 | 0.1 | 3 | 1.1 |
| NM_007722号 | 抄送7 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 1 | 4 |
| NM_133200 | 第2页14 | 0.7 | 1.7 | 1.4 | 0.8 | 6.7 |
表4
| | | 相对规范化表达式 |
| | |
|
受体类别 | 加入号码 | 基因名称 | BMM公司 | TEPM公司 |
| | |
|
| | | 2小时 | 6小时 | 24小时 | 1小时 | 7小时 |
BMM和TEPM中LPS抑制 |
|
A类 | | | | | | | |
| 纳米_009924 | 序号2 | 0.2 | 0.1 | 0.3 | 0.3 | 0.1 |
| NM_009911 | Cxcr4号机组 | 0.3 | 0.1 | 7.1 | 0.7 | 0.1 |
| NM_183031号 | 埃比2 | 0.2 | 0.1 | 0.1 | 0.4 | 0.2 |
| NM_004230号 | 第5版 | 0.2 | 0.5 | 2 | 0.4 | 0.6 |
| NM_022320号 | Gpr35型 | 0.2 | 0.4 | 1.6 | 0.6 | 0.1 |
| NM_030258号 | Gpr146型 | 0.1 | 0.4 | 1 | 0.4 | 0.1 |
| NM_008772 | 第2页第1页 | 0.3 | 0.1 | 0.2 | 0.3 | 0.1 |
| NM_175116 | 第2页第5页 | 0.1 | 0.1 | 0.7 | 0.3 | 0.1 |
| NM_013641 | 第1页 | 0.7 | 0.5 | 0.3 | 0.7 | 0.3 |
| NM_008965号 | 第4页 | 3.1 | 0.5 | 1 | 1.9 | 0.3 |
|
BMM中LPS抑制 |
|
A类 | | | | | | | |
| NM_007420号 | 广告2 | 0.3 | 0.1 | 0.1 | 1.9 | 0.8 |
| NM_009779 | C3ar1型 | 0.7 | 0.5 | 0.3 | 0.8 | 0.6 |
| NM_007577 | C5r1级 | 1.1 | 0.7 | 0.1 | 3 | 1.1 |
| NM_009915号 | 抄送2 | 0.5 | 0.4 | 0.2 | 0.8 | 0.9 |
| NM_009910号 | Cxcr3号机组 | 0.7 | 0.1 | 0.1 | 1.6 | 0.9 |
| NM_009987 | Cx3cr1型 | 0.5 | 0.1 | 0.1 | 1 | 0.7 |
| NM_030720号 | Gpr84型 | 8.3 | 10 | 0.2 | 7.7 | 50 |
| NM_027571 | 第2页12 | 0.5 | 0.1 | 0.2 | 1 | 1 |
B类 | | | | | | | |
| NM_018782号 | 计算 | 1 | 2.6 | 0.2 | 0.6 | 7.1 |
|
TEPM中LPS压制 |
|
A类 | | | | | | | |
| NM_007719号 | 抄送7 | 1 | 5 | 1.9 | 0.4 | 2.9 |
| NM_021381 | Prokr1项目 | 0.8 | 33.3 | 7.1 | 0.3 | 0.1 |
| NM_198168 | 第2r5b页 | 1 | 1.3 | 1.1 | 0.8 | 0.5 |
| NM_008964号 | Ptger2型 | 2.4 | 1.3 | 11.1 | 0.3 | 0.1 |
B类 | | | | | | | |
| NM_080437号 | 塞尔斯3 | 0.8 | 1.2 | 2.3 | 0.2 | 0.2 |
| NM_173036号 | Gpr97型 | 0.8 | 1 | 0.8 | 0.5 | 0.2 |
| NM_016894号 | 坡道1 | 1 | 1 | 1 | 0.5 | 0.2 |
C类 | | | | | | | |
| NM_022420 | Gprc5b公司 | 1 | 1 | 1.3 | 0.8 | 0.1 |
巨噬细胞中LPS调节的GPCR微阵列表达分析Gpr84型(A) ,第2页第1页(B) 和Prokr1项目(C) BMM和TEPM中的mRNA分别在0、2、6和24小时以及0、1和7小时的时间过程中表达。数据点显示每个细胞群(0小时)相对于未经处理的对照组的基因表达。
在BMM(2、6和24小时)和TEPM(1和7小时)中研究的LPS时间进程不相同,因此很难就LPS在这两个细胞群中的非服务性调节做出明确结论。尽管如此,我们确实发现了在相似时间点BMM或TEPM中似乎受LPS差异调节的基因。Gpr18号机组,第2页,第2页12和广告2在BMM中都受到LPS的强烈调节,但TEPM没有(表,),同时LPS受到监管Gprc5b公司以TEPM表示,但不以BMM表示(表). LPS在这两种细胞群中的作用甚至可能相反;Prokr1项目LPS在BMM(6小时)中诱导37倍,但在TEPM(7小时)中抑制20倍(图). 这些差异中的一些也可以用细胞的增殖状态来解释;LPS触发BMM的生长停滞,因此BMM特有的一些LPS调节基因可能反映了这一现象。然而,并非所有基因都是如此(例如。第2页14和Prokr1项目)因此,认为BMM和TEPM中可能存在LPS信号通路的细微差异。
讨论
了解了GPCR(a)由单核吞噬细胞系统高度表达,(b)由某些巨噬细胞群体选择性表达,或(c)由促炎刺激LPS调节,可以对特定GPCR在巨噬细胞生物学中的作用作出一些推断。我们分析中最明显的发现之一是,许多检测嘌呤和嘧啶核苷酸的P2Y嘌呤能受体在巨噬细胞中以限制和/或调节的方式表达。机械应激、细胞损伤、炎症刺激(如LPS)、肥大细胞脱颗粒和缺氧均可增加细胞外ATP和UTP浓度[17-20]. 因此,这些受体很可能影响巨噬细胞介导的炎症反应。
在P2Y家族中,其表达模式最引人注目的可能是第2页第6页基本上仅限于髓系细胞。第2页第6页与所有其他类型的细胞相比,BMM、TEPM、RAW264细胞、小胶质细胞、破骨细胞和树突状细胞中的mRNA水平显著升高(图).第2页第6页破骨细胞是与巨噬细胞密切相关的谱系,其表达已被其他人证实[21]. 虽然之前没有研究表明第2页第6页表达仅限于单核细胞/巨噬细胞谱系,有证据表明该受体确实调节巨噬细胞的功能。UDP,据报道是一种选择性P2RY6激动剂[22,23],触发人类单核细胞样细胞系THP-1释放白细胞介素(IL)-8[24]. 相反,P2RY6受体拮抗剂蒽醌磺酸衍生物活性蓝2和苏拉明抑制LPS诱导的THP-1细胞产生IL-8[24]. 在小胶质细胞中,第2页第6页mRNA表达上调以应对神经元损伤,UDP促进小胶质细胞的吞噬作用,从而暗示P2RY6在清除受损或死亡神经元细胞中的作用[23]. 我们观察到该受体在单核吞噬细胞系统中广泛表达,这表明该受体可能在感知和吞噬全身受损细胞以及促进对LPS和/或UDP的促炎反应方面具有更广泛的功能。
该实验室此前报告称第2季度5LPS显著抑制人和小鼠巨噬细胞mRNA表达[2],这一发现得到了这里提供的微阵列数据的支持。根据序列一致性及其结合核苷酸ATP和ADP的能力,该受体最初被归类为P2Y受体家族的成员[25]. 然而,核苷酸未能启动来自该受体的下游信号[26]因此,P2RY5可能作为其他P2Y受体的拮抗剂,限制巨噬细胞对胞外核苷酸的反应。P2RY5对LPS等巨噬细胞激活刺激物的下调可能会消除这种抑制作用,从而使活化的巨噬细胞对核苷酸产生反应。或者,P2RY5作为P2受体的初始分配可能不正确。跨基因系统发育分析表明,它与一组异质受体聚集在一起,包括蛋白酶激活受体、溶血磷脂酰胆碱(LPA)和鞘氨醇磷酰胆碱(S1P)受体,而不是与其他P2Y受体[27]. 在这种情况下,LPS介导的巨噬细胞激活可能会使细胞对该受体的真正配体无反应。
新的证据也表明巨噬细胞介导的炎症反应中存在其他P2Y受体。例如,P2RY2激动剂胞外ATP诱导人单核细胞源性巨噬细胞IL-6转录[28]人类中性粒细胞的趋化性[29]而P2RY1激动剂2-甲硫基ATP增加小鼠脾细胞分泌IL-6[30]. 为了支持P2Y ATP受体在巨噬细胞功能中的作用,并且与我们的数据一致,第2页第1页和第2页mRNA在巨噬细胞和LPS刺激的单核细胞中高水平表达[31]. 除了这些P2Y家族成员外,还报道了P2RY12在大鼠大脑的小胶质细胞中选择性表达[32]. 我们的分析还表明,该受体在小胶质细胞、骨髓基质细胞、浆细胞样树突状细胞、破骨细胞以及各种淋巴组织和神经组织中高度富集[参见附加文件2a个]. 最后,P2Y样受体P2ry14(Gpr105)是UDP结合糖的受体,它介导骨髓造血干细胞的趋化性[33]. 尽管新出现的文献表明P2Y受体在巨噬细胞介导的迁移和炎症反应中发挥作用,但对这些受体的选择性激动剂及其相互作用和非P2Y受体缺乏明确的了解。尽管如此,我们对巨噬细胞中该家族的限制和调节表达的证明表明,它们有希望进行进一步分析。
其他具有相对受限的表达模式并被巨噬细胞强烈表达的GPCR包括第5版,Gpr85型和Gpr84型(表,图和,其他文件2亿).第5版是GPCR中识别LPA和S1P的内皮分化基因(EDG)家族的八个成员之一[34]. 一些研究已经证明EDG5配体S1P对巨噬细胞的有效作用。大鼠肺泡巨噬细胞对S1P的反应是产生O2-与LPS或甲酰-甲酰-甲基-亮氨酸-苯丙氨酸诱导的水平相当[35]. 毫不奇怪,鉴于这一发现,S1P的抗菌作用已被报道。感染人单核细胞源性巨噬细胞或THP-1细胞M.污点或结核分枝杆菌,S1P以剂量依赖性方式降低细胞内细菌负荷。S1P对感染M.污点或结核分枝杆菌[36]. 除了激活抗微生物反应外,S1P还在随后暴露于凋亡诱导信号时向小鼠和人类巨噬细胞系提供生存信号[37]. EDG1与该反应有关,但鉴于编辑5据报道,该受体也可能参与巨噬细胞对S1P的反应。
SREB(脑内表达的超保守受体)家族成员的表达Gpr85型(Sreb2公司)仅限于巨噬细胞和神经元组织(图). 在表达Gpr85型在中枢神经系统中[38-40],尚未确定功能。受体的共同调控表达,如Gpr85型在神经组织和白细胞群中,可能为一些研究中观察到的神经-免疫相互作用提供了一种机制[41,42].
Gpr84型是一种孤立的GPCR,在非刺激状态下明显局限于BMM和小胶质细胞(表,图)并且在BMM和TEPM中都被LPS强烈上调(图,表). 这种上调与升高Gpr84型内毒素休克模型中小胶质细胞和组织巨噬细胞的表达[43]. 小胶质细胞也表达高水平的Gpr84型多发性硬化的实验性自身免疫性脑脊髓炎模型[43]. 这些数据表明GPR84在神经炎症中起作用,但如果不了解配体,很难预测其确切功能。尽管如此,鉴于Gpr84型mRNA,针对该受体的抗体可能为追踪巨噬细胞数量提供有用的工具体内.
与相同Gpr84型,其他几种GPCR的mRNA,尤其是趋化因子受体,在不同的未刺激巨噬细胞群之间有差异表达。TEPM表达mRNA水平升高Cxcr4号机组,抄送1,Ccrl2号机组而BMM表达了较高水平的抄送2,Cx3cr1型和Cxcr3号机组fractalkine受体CX3CR1已被确定为巡视内皮表面的单核细胞的标记[44]它对已经转移到炎症部位的巨噬细胞的下调也就不足为奇了。相反,CXCR4在靶向远离循环的白细胞及其祖细胞方面具有特征性功能[45]与其在TEPM中的增强表达一致。除了趋化因子受体外,BMM和TEPM之间许多其他GPCR的表达也不同。例如,凝血酶相关受体,Ebi2型[46]在BMM中强烈表达,但在TEPM中不表达,而Gprc5b公司在TEPM中富集,但在BMM中不富集。这种差异可能导致组织巨噬细胞和炎性巨噬细胞群之间的功能差异。
巨噬细胞在非刺激状态(如上所述)下高度表达的许多GPCR也受到LPS的调节。其他几个GPCR在未刺激的巨噬细胞中弱表达,但受到LPS的强烈调节。一个这样的例子是焦头烂额的家庭成员,Fzd1型Frizzleds(Fzd)代表一个被称为无翼相关蛋白(WNTs)的分泌糖蛋白家族的细胞膜受体。Wnts在发育过程中发挥重要作用,包括细胞命运决定、粘附、极性、迁移和增殖[47-50]. WNT家族也参与了免疫调节。例如,WNT家族成员WNTD在果蝇属[51]. 在人类巨噬细胞中,TLR配体上调了WNT5A的表达,并与结核分枝杆菌和鸟型结核杆菌WNT5A/Frizzled-5(FZD5)途径促进外周血单个核细胞产生IL-12[52]. 惊人的上调Fzd1型BMM(6小时LPS时为17倍)表明FZD家族成员在调节巨噬细胞炎症反应方面具有相似的功能。
我们还发现了BMM和TEPM中LPS差异调节的几个GPCR。在BMM中,Prokr1项目短暂由LPS诱导(6小时时为37倍),但在TEPM中被抑制(7小时时为20倍)。PROKR1是促动素1(PK1)的受体,PK1是一种调节单核细胞分化以及巨噬细胞活化和迁移的肽。PK1触发小鼠和人类骨髓祖细胞向单核/巨噬细胞系分化[53],并通过扩增IL-12和肿瘤坏死因子-α(TNF)的产生,但抑制IL-10的释放,重新编程人类单核细胞对LPS的反应[53]. 差动调节Prokr1项目BMM和TEPM中的LPS表明,该受体在组织激活和炎症巨噬细胞群激活期间具有不同的功能。
Gpr18号机组LPS暴露6h后,BMM中诱导52倍,而TEPM中保持不变。该受体也在其他免疫细胞群中高表达,包括B细胞、T细胞和DC细胞[参见附加文件2厘米]. N-花生四烯基甘氨酸(NAGly)是花生四烯酸和甘氨酸的共轭物,是GPR18的内源性配体[54]据报道可以抑制炎症疼痛并具有镇痛作用[55,56]. 鉴于Gpr18号机组LPS在BMM中的表达,NAGly也可能调节巨噬细胞功能。腺苷受体,阿多拉2b在BMM中也被LPS强烈诱导(6小时时为191倍),但在TEPM中仅受到适度调节(7小时时为3倍)。腺苷介导的该受体的激活增强了RAW264细胞对LPS的反应中IL-10的产生[57]. 相反,腺苷可减弱LPS诱导的促炎细胞因子TNF的生成[58-61]和IL-12[60,62]在小鼠和人类巨噬细胞中。可诱导的阿多拉2b因此,这种表达可能有助于巨噬细胞炎症反应的反馈调节。
结论
在本研究中,我们记录了几种GPCR,它们在小鼠原代巨噬细胞(BMM,TEPM)中可检测到表达,在BMM和TEPM中富集,或在活化的巨噬细胞(LPS刺激的BMM和/或TEPM)调节。对于其中一些基因,巨噬细胞中的组成性或调节性表达以前没有描述过。未来对此类GPCR及其激动剂的研究可能会为巨噬细胞生物学以及新的炎症途径提供重要的见解,这些途径可能是未来药物发现的目标。
方法
细胞培养和试剂
所有细胞系和组织均来源于8-10周龄雄性C57Bl/6小鼠,但雌性特异性器官除外,其来源于雌性小鼠。所有程序均按照当地动物研究指南进行。对于雌性组织,材料来自三只雌性,每只雌性平均获得四个胚胎,产生四条脐带和胎盘。对于其他组织,材料来自三只雄性的水池。生物复制被定义为来自独立小鼠池的独立RNA制剂。技术复制被定义为来自相同RNA样品的独立扩增。附加文件中提供了完整的细胞系和组织轮廓列表,以及生物复制与技术复制的详细信息三(数字键,和其他文件2).
将成年C57Bl/6小鼠股骨的骨髓细胞在完整培养基(含有10%FCS、20 U/ml青霉素、20μg/ml链霉素和2 mM L-谷氨酰胺(Invitrogen)的RPMI)中培养7天,在10 000 U/ml CSF-1(加利福尼亚州埃默里维尔Chiron的礼物)的存在下,制备小鼠BMM。第7天,BMM接受10 ng/mL的治疗明尼苏达沙门菌LPS(Re595突变体,Sigma)持续2、6或24小时,并提取RNA。为了产生TEPM,在腹腔注射3%巯基乙酸肉汤(Difco)3天后,从C57Bl/6小鼠的腹腔采集细胞。然后将细胞置于组织培养塑料上2 h,然后用PBS洗涤去除非粘附细胞。然后用LPS处理粘附的TEPM 1或7 h,或不处理,并提取RNA。小胶质细胞由混合皮质细胞培养产生。培养10天后,在12 mM利多卡因(Sigma)存在下,在眼眶摇床上摇晃(180 rpm,20 min,37°C),从星形胶质细胞中分离出小胶质细胞。
RNA和cDNA制备
使用RNeasy试剂盒(Qiagen)或标准Trizol方案从哺乳动物细胞或组织中提取RNA。如果解剖时每只小鼠的组织量超过50毫克,则在冷冻时将组织粉碎。为每只小鼠分别制备RNA,以鉴定具有潜在降解RNA的样品。用Qiagen RNeasy柱纯化三唑提取的RNA。对于BMM,在使用DNaseI(Qiagen)进行RNeasy清理的过程中,去除了污染基因组DNA的成骨细胞和破骨细胞。RNA的完整性和浓度通过生物分析仪(安捷伦科技公司)上的微流体分析或生物辐射实验(BioRad)上的分析确定。聚集发生在RNA水平。对于合并后总RNA含量超过2μg的样品,使用2μg总RNA进行标准Affymetrix单次扩增。对于总RNA含量低于2μg,在标准Affmetrix双扩增协议中使用100 ng总RNA(或50 ng胸腺细胞SP CD8+)。特定组织的RNA起始数量包含在附加文件中三.
微阵列分析
标准Affymetrix协议用于处理Affymmetrix MOE430_2微阵列。使用gcRMA将所有CEL文件图像作为单个组进行处理[63,64]之后,使用每基因归一化到中位数(用于组织特异性分析)或每基因归一化到未处理的对照样品(用于LPS对BMM和TEPM基因调节的分析)来重新缩放每个基因的数据。所述微阵列数据已保存在NCBIs基因表达总览中[5]并可通过GEO系列登录号GSE10246访问。被鉴定为BMM或TEPM中高度富集的GPCR被定义为BMM/TEPM中正常表达值比所有细胞类型的中位数表达至少高10倍的转录本,并且BMM/TEAM表达显著偏离该中位数(p值<0.05,学生双尾t检验)。LPS在原代小鼠巨噬细胞中调节的GPCR被定义为与非刺激状态(0 LPS)相比,其正常表达值在时间进程的任何点(BMM中的2、6或24小时LPS和/或TEPM中的1或7小时LPS)上调或下调两倍或更多。根据统计学意义(p值<0.05,学生双尾t检验)筛选LPS调节基因。所有统计测试均使用GeneSpring GX软件进行,并启用了跨基因错误模型功能。
缩写
BMM:骨髓源性巨噬细胞;EDG:内皮分化基因;Fzd:焦躁;GPCR:G蛋白偶联受体;IL:白细胞介素;LPA:溶血磷脂酰胆碱;LPS:脂多糖;NAGly:N-花生四烯酸甘氨酸;P2Y:嘌呤能受体家族Y;PK1:前激动素1;S1P:鞘氨醇磷酰胆碱;SREB:脑内表达的超保守受体;TEPM:巯基乙酸合法腹腔巨噬细胞;TLR:Toll样受体;TNF:肿瘤坏死因子α;Wnt:无翅相关蛋白。
作者的贡献
JL对GNF微阵列表达数据进行了筛选和分析,并起草了手稿。KS进行了微阵列表达数据的提取,并参与了研究设计和手稿审查。AS、JZ和JW生成了GNF微阵列表达数据。KS和CG纯化细胞群并生成RNA用于微阵列分析。DH和SK协助审查和编辑手稿。MS参与了研究设计和手稿起草。所有作者阅读并批准了最终手稿。
补充材料
附加文件1:小鼠巨噬细胞中的GPCR表达。该表列出了小鼠巨噬细胞中表达的所有GPCR。
附加文件2:巨噬细胞限制性GPCR。所提供的数据表明巨噬细胞限制性表达第2页12,第5版和Gpr18号机组mRNA。微阵列分析第2页12(A) ,编辑5(B) 和Gpr18号机组(C) mRNA在91种小鼠细胞类型和组织中的表达。数据点显示标准化值,类似的单元格类型根据条形图颜色分组;蓝色表示初级巨噬细胞类型,紫色表示骨相关细胞类型,红色表示其他免疫细胞类型,绿色表示干细胞数量,橙色表示整个组织样本,黄色表示神经元和视网膜细胞类型,粉红色表示细胞系。其他文件三给出了91种细胞类型和组织轮廓的详细信息。
附加文件3:单元格面板样本类型(图形图例键和和其他文件1). 该表提供了微阵列分析中所分析的细胞系和组织的完整列表。
致谢
这项工作得到了NHMRC Dora Lush和昆士兰政府智能州奖学金对JL的支持。这项工作的一部分得到了诺华研究基金会的支持。
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