Questo protocollo descrive le procedure sperimentali utilizzate per indagare gli effetti della modulazione circZBTB46 sulla segnalazione infiammatoria, lo stress ossidativo e l'attivazione della via ERBB2-AKT negli HUVEC.
Coltura cellulare
Le cellule HUVEC utilizzate in questo studio sono state ottenute da una fonte commerciale. Gli HUVEC sono stati utilizzati come modello rappresentativo delle cellule endoteliali grazie alla loro ampia disponibilità, alle condizioni di coltura riproducibile e all'elevata efficienza di trasfezione, che facilitano la manipolazione genetica e l'indagine meccanicistica delle vie di segnalazione endoteliale in caso di stressinfiammatorio 15,16. Gli HUVEC sono stati coltivati in DMEM integrato con siero fetale bovino al 10% (v/v) e cocktail antibiotico-antimicotico a concentrazione dell'1%. Tutte le colture cellulari sono state mantenute in condizioni fisiologiche standard in una camera umidificata (37 °C, 5%CO2), che ha promosso una proliferazione cellulare sostenuta preservando al contempo il >95% di vitalità, come confermato dal test di esclusione del blu di tripano. Sebbene i mezzi specifici endoteliali (ad esempio, EGM-2 o M199 integrati con integratori di crescita endoteliale) siano comunemente raccomandati per il mantenimento a lungo termine di HUVEC, in questo studio il DMEM è stato utilizzato per garantire coerenza tra trattamenti sperimentali e compatibilità con la stimolazione LPS e i saggi su inibitori farmacologici. Per gli saggi sugli inibitori dell'AG-825, incubare HUVEC con DMEM fresco contenente 10 μM di AG-825 per 1 ora. Successivamente, si aggiunge la soluzione LPS ai pozzi per ottenere una concentrazione finale di 10 μg/mL e si continua la coltura per 24 ore. Per minimizzare la potenziale deriva fenotipica, gli HUVEC sono stati utilizzati a bassi numeri di passaggio ed esposti a condizioni sperimentali basate su DMEM solo per saghi a breve termine. Tutti gli esperimenti funzionali sono stati condotti entro finestre di trattamento definite piuttosto che durante una coltura prolungata.
Transfezione cellulare
Per chiarire il ruolo biologico di circZBTB46, plasmidi di sovraespressione (oe-circZBTB46) e costrutti di controllo negativi abbinati (oe-NC) sono stati sintetizzati e validati da GenScript. Gli HUVEC sono stati seminati in piastre a 6 pozzi con una densità di 1 x 10⁵ cellule/pozzo e coltivati durante la notte fino a raggiungere il ~70%-80% di confluenza al momento della trasfezione. Per ogni pozzo, 2,5 μg di DNA plasmidico (oe-circZBTB46 o oe-NC) venivano diluiti in 125 μL di mezzo sirico ridotto e mescolati con 2,5 μL di reagente P3000 (tubo A). In parallelo, 3,75 μL di Lipofectamina 3000 sono stati diluiti in 125 μL di mezzo sirico ridotto (Tubo B). Il tubo A e il tubo B sono stati poi combinati, miscelati delicatamente e incubati a temperatura ambiente per 15-20 minuti per permettere la formazione complessiva (volume complesso finale: 250 μL/pozzo). I complessi sono stati aggiunti goccia a goccia alle cellule in un mezzo completo privo di antibiotici. Dopo 6 ore di incubazione a 37 °C, 5% diCO2, il mezzo di trasfezione è stato sostituito con un mezzo di crescita fresco e completo. Le cellule sono state coltivate per 48 ore prima dei test successivi. Tutte le procedure hanno seguito le istruzioni del produttore.
Modello indotto da LPS
Per generare un modello in vitro SA-AKI, gli HUVEC (5 x 105 cellule/pozzo) trasfettati con oe-circZBTB46 o NC sono stati seminati in piastre da 96 pozzi e mantenuti per 24 ore fino al raggiungimento dell'80% di confluenza. Successivamente, queste cellule sono state trattate con LPS a 10 μg/mL per 24 ore. Gli HUVEC senza trattamento LPS sono stati il gruppo di controllo.
qRT-PCR
L'estrazione totale di RNA dagli HUVEC ha utilizzato un reagente commerciale. La trascrizione inversa per la sintesi del cDNA è stata eseguita con il kit commerciale di reagenti. La PCR quantitativa (qPCR) veniva eseguita in triplicata utilizzando un sistema PCR in tempo reale insieme a un master mix. Le quantità di espressione dei geni target sono state calibrate rispetto a U6, con analisi condotta tramite il metodo 2−ΔΔCT 17,18. Per l'analisi dell'espressione dei circRNA, è stato utilizzato il piccolo RNA nucleare di U6 come riferimento interno per la normalizzazione, poiché è comunemente impiegato per la quantificazione di piccoli RNA non codificanti ed è stato riportato che mostra un'espressione relativamente stabile in condizioni sperimentali in vitro a breve termine. Le sequenze di primer applicate in questo studio sono elencate come segue:
circZBTB46-Avanti: 5'-CGGCGCTCATGAGTAAGAAC-3'
circZBTB46-Retro: 5'-CGCCTCTTCTACAGACTGGG-3'
U6-Attaccante: 5'-TGCTATCACTTCAGCAGCA-3'
U6-Retro: 5'-GAGGTCATGCTAATCTTCTCTCTG-3'.
Test CCK-8
La fattibilità degli HUVEC è stata valutata utilizzando CCK-8 acquistati commercialmente. In breve, le cellule venivano seminate in una piastra a 96 pozzi e le cellule venivano sottoposte a colture di adesione per 24 ore. Dopo ciò, sono stati aggiunti 10 μL di soluzione di CCK-8 a ciascun pozzo e le cellule sono state ulteriormente incubate a 37 °C per 2 ore. Un lettore di microplacche è stato utilizzato per misurare la densità ottica (OD) a una lunghezza d'onda di 450 nm. Le osservazioni preliminari hanno dimostrato che 10 μg/mL di LPS riducevano significativamente la vitalità degli HUVEC, portando alla selezione di questa concentrazione per processi sperimentali successivi.
Citometria a flusso
Inizialmente, gli HUVEC venivano staccati con tripsina priva di EDTA secondo le procedure standard. In conformità con le linee guida del produttore per il kit di analisi sull'apoptosi Annexin V-APC/PI, le sospensioni a celle sono state centrifugate a 1.000 x g per 5 minuti a 4 °C, dopo dissociazione enzimatica. Le celle a pellet sono state poi lavate 2 volte con PBS gelato in condizioni identiche e risospese in 100 μL di tampone di legame 1x. Ogni campione è stato trattato con 5 μL di coniugato Annexin V-FITC e 5 μL di soluzione di colorazione con iodio propidio (PI), seguita da un'incubazione di 10 minuti al buio a temperatura ambiente (20-25 °C). Infine, sono stati aggiunti 400 μL di tampone di legame 1x a tutti i campioni e l'apoptosi è stata analizzata entro 1 ora utilizzando un citometro a flusso. Gli eventi sono stati inizialmente bloccati da FSC/SSC per escludere i detriti. Per l'analisi dell'apoptosi, sono state poi applicate porte quadrantiche sul grafico Annexin V-FITC vs PI utilizzando controlli appropriati (non colorati e controlli a colorazione singola/compensazione) per definire popolazioni vive (Annexin V-/PI-), apoptotiche precoce (Annexin V+/PI-), apoptotiche tarde (Annexin V+/PI+) e necrotiche (Annexin V-/PI+). Lo stesso modello di accesso e le stesse soglie sono stati applicati su tutti i campioni.
Saggio ELISA
Le concentrazioni di fattori infiammatori - fattore di necrosi tumorale α (TNF-α), interleucina-6 (IL-6) e interleucina-1β (IL-1β) - nel sovrantante di HUVEC coltivati sono state misurate utilizzando kit ELISA disponibili in commercio. In particolare, secondo le istruzioni del produttore, sono stati utilizzati il kit ELISA TNF-α umano, il kit ELISA IL-6 umano e il kit ELISA IL-1β umano. Per ogni saggio, 50 μL di soprantantante di coltura cellulare non diluita venivano caricati per pozzo. Le curve standard venivano generate utilizzando le diluizioni seriali fornite (TNF-α: 0-1000 pg/mL; IL-6: 0-500 pg/mL; IL-1β: 0-200 pg/mL). Dopo il campione e l'aggiunta standard, le piastre sono state incubate a 37 °C per 90 minuti, seguite da cinque lavaggi con tampone di lavaggio. È stato poi aggiunto un anticorpo di rilevamento coniugato con biotina e incubato a 37 °C per 60 minuti. Dopo un altro passaggio di lavaggio, è stata aggiunta la streptavidina-HRP e incubata a 37 °C per 30 minuti. Dopo un lavaggio finale, è stato aggiunto substrato di 3,3',5,5'-tetrametilbenzidina (TMB) e incubato a 37 °C al buio per 15 minuti. La reazione è stata terminata con soluzione di stop e l'assorbanza è stata immediatamente misurata a 450 nm con una lunghezza d'onda di riferimento di 630 nm. Ogni campione e standard veniva analizzato in duplicato, e tutti gli esperimenti includevano tre repliche biologiche indipendenti. I livelli di marcatori di stress ossidativo—malondialdeide (MDA), dismutasi superossido (SOD) e catalasi (CAT)—nel soprantantante sono stati valutati utilizzando rispettivamente il MDA ELISA Kit, SOD ELISA Kit e CAT ELISA Kit, seguendo i protocolliforniti 19, 20, 21. Per gli saggi MDA e SOD, sono stati utilizzati 40 μL di soprantantante per pozzo senza diluizione; per il CAT, i campioni sono stati diluiti 1:10 con tampone per il test prima del caricamento. Le curve standard furono preparate secondo le specifiche del kit (MDA: 0-60 nmol/mL; SOD: 0-100 U/mL; TAC: 0-100 U/mL). I passaggi di incubazione sono stati eseguiti come segue: MDA - 60 min a 37 °C; SOD - 60 min a 37 °C; CAT: 30 min a 37 °C. Le piastre sono state lavate 4 volte tra una fase chiave di incubazione. Lo sviluppo del colore è stato ottenuto aggiungendo i rispettivi substrati e incubando a 37 °C (MDA: 15 min; SOD: 20 min; CAT: 15 min). L'assorbanza è stata rilevata a 450 nm per SOD e CAT, e a 532 nm per MDA. Tutte le misurazioni sono state effettuate in pozzi duplicati e ripetute su tre repliche biologiche indipendenti.
Sequenziamento dell'RNA
L'RNA totale veniva estratto dagli HUVEC utilizzando reagenti commerciali secondo le istruzioni del produttore. La purezza e la concentrazione dell'RNA sono state valutate utilizzando uno spettrofotometro misurando l'assorbanza a 260 nm e 280 nm (A260/A280), e l'integrità dell'RNA è stata verificata con un bioanalizzatrice. Solo campioni di RNA con un RNA Integrity Number (RIN) ≥ 7 sono stati utilizzati per la successiva preparazione della libreria. L'RNA ribosomico è stato rimosso durante la preparazione della biblioteca utilizzando una procedura standard di deplezione dell'rRNA eseguita da una società commerciale. Dove necessario, il trattamento RNase R è stato applicato prima della costruzione della libreria per digerire selettivamente gli RNA lineari e arricchire le specie di RNA circolari. La frammentazione dell'RNA è stata poi eseguita a temperature elevate seguendo il protocollo standard del manuale del Kit di Preparazione della Biblioteca di RNA per generare frammenti di RNA di dimensioni adeguate. Le librerie di sequenziamento venivano preparate utilizzando il RNA Library Preparation Kit secondo le istruzioni del produttore e sequenziate su una piattaforma Illumina utilizzando una strategia di sequenziamento a estremità abbinata con una lunghezza di lettura di 150 bp (PE150). La profondità di sequenziamento era sufficiente a supportare l'analisi a livello di trascritoma. Le letture di sequenziamento grezzo venivano processate utilizzando procedure standard di controllo qualità per rimuovere sequenze di adattatori e letture di bassa qualità. Le letture pulite sono state allineate al genoma di riferimento umano e i livelli di espressione genica sono stati quantificati diconseguenza 22,23. I geni differenzialmente espressi (DEG) tra gli HUVEC circZBTB46 sovraespressivi e quelli trattati con NC sotto stimolazione LPS sono stati identificati utilizzando metodi statistici consolidati. L'analisi dell'arricchimento dei set genici (GSEA) è stata effettuata per identificare le vie di segnalazione associate alla sovraespressione di circZBTB46. I geni sono stati classificati in base all'espressione differenziale tra i gruppi sperimentali. Per l'analisi di arricchimento sono stati utilizzati set genici selezionati dal Molecular Signatures Database (MSigDB). La significatività dell'arricchimento è stata valutata sulla base del punteggio di arricchimento normalizzato (NES) e del tasso di false scoperte (FDR), con FDR < 0,25 considerato statisticamente significativo. Il sequenziamento del circRNA e tutte le relative analisi bioinformatiche sono stati esternalizzati.
Identificazione dei DEG
Per selezionare i DEG, i livelli di espressione tra due gruppi distinti venivano messi a confronto tramite il pacchetto software DESeq (2012) R. Le soglie per la significatività statistica sono state definite come p < 0,05 con un |log2FC| valore superiore a 0,58. La heatmap è stata generata dal pacchetto pheatmap R, e il grafico del vulcano ha utilizzato il pacchetto Goplot2 R per il disegno.
Analisi dell'arricchimento funzionale
Le analisi di arricchimento GO e KEGG derivate da trascrizioni lineari sono state condotte utilizzando la piattaforma online EnrichR, e il Bubble Chart è stato disegnato basandosi sul pacchetto GOplot R. Il software GSEA è stato utilizzato, basato sulla matrice di espressione e sui file del set genico forniti dal database MSigDB, con parametri di analisi impostati (ad esempio, numero di permutazioni e metodi statistici). L'arricchimento dei set genici è stato valutato utilizzando il punteggio di arricchimento normalizzato (NES), il valore P e il valore FDR, fornendo un'esplorazione approfondita delle funzioni e dei potenziali meccanismi biologici dei geni espressi differenzialmente.
Tachia occidentale
La proteina totale è stata estratta dagli HUVEC (circa 1 x 10⁶ cellule) utilizzando il tampone di lisi RIPA integrato con inibitori di proteasi e fosfatasi. La concentrazione proteica è stata determinata con un BCA Protein Quantification Kit. Quantità uguali di proteine (20 μg per corsia) sono state risolte tramite elettroforesi su gel di dodecil-poliacrilammide al 10% (SDS-PAGE) a 80 V per 30 minuti, seguiti da 120 V per 60 minuti. Successivamente, le proteine sono state trasferite alle membrane di polivinilidene fluoruro (PVDF) utilizzando un sistema di trasferimento a umido a 100 V per 90 minuti a 4 °C. Le membrane sono state bloccate con il 5% di latte scremo in soluzione salina Tris-buffer con 0,1% Tween-20 (TBST) per 1 ora a temperatura ambiente, seguita da incubazione con anticorpi primari diluiti nello stesso tampone bloccante (tipicamente 1:1000 per le proteine target e 1:5000 per GAPDH) a 4 °C durante la notte. Gli anticorpi principali utilizzati erano i seguenti: ERBB2, p-AKT, AKT e GAPDH. Dopo l'incubazione, le membrane sono state lavate 3 volte (10 min per lavaggio) con TBST e poi incubate con un anticorpo secondario anti-coniglio IgG coniugato con perossidasi di rafano (HRP) (1:5000 in buffer bloccante) per 1 ora a temperatura ambiente. Dopo tre ulteriori lavaggi TBST (10 min ciascuno), le bande proteiche sono state visualizzate utilizzando un kit di substrato Western Blotting a Chemiluminescence Enhanced (ECL) e fotografiate con un sistema di imaging. Le intensità delle bande sono state quantificate tramite software.
Analisi statistica
Le valutazioni statistiche sono state effettuate utilizzando GraphPad Prism 10. I dati sono visualizzati come mezzi ± errore standard delle medie (SEM). È stato definito un p-valore < 0,05 per indicare la significanza statistica.