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【Biorbyt文獻】FRA1介導角質形成細胞的活化-對銀屑病斑塊發展的影響

來源:武漢博歐特生物科技有限公司   2024年12月11日 11:21  

【Biorbyt文獻】關于TNF alpha抗體:FRA1介導角質形成細胞的活化-對銀屑病斑塊發展的影響


銀屑病是一種免疫介導的皮膚病,影響世界人口的約2-3%。銀屑病*顯著的特征是皮膚病變,其表現為表皮細胞過度增殖和異常分化的區域,以及免疫功能的改變和皮膚血管化的增強。
銀屑病是一種復雜的病理學,為了確定導致疾病發展的關鍵分子改變,人們對其進行了積極的研究。隨著時間的推移,該疾病的中心范式從角質形成細胞特異性改變轉變為銀屑病皮膚中的脂質改變,從免疫細胞群改變轉變為屏障異常或皮膚微生物組的改變。
對銀屑病相關細胞因子和免疫特性的深入研究,在認識到病理是由Th17免疫細胞過度激活以及免疫特性的其他改變所驅動方面取得了重要突破。因此,開發了一種新的治療方法——“生物藥物”,如針對TNFa或白介素阻滯劑的抗體(ustekinumab、secukinumab、ixekizumab、guselkumab)。
然而,角質細胞似乎是疾病的重要中間體,不僅負責可見的皮膚表現和結構變化,還參與許多銀屑病相關細胞因子、趨化因子和抗菌分子(IL-1α、IL-1β、IL-6、IL-8、IL-23、TNF-α、S100A8、S100A 9)的產生。角質形成細胞改變的疾病小鼠模型強調了角質形成的作用,如組成性活性Stat3表達、誘導性S100A7/A15過表達或導致銀屑病樣表型的Jun蛋白的誘導性表皮缺失。此外,最近對與疾病發展相關的CARD14突變的研究強調了角質形成細胞信號在病理學中的重要性。
不應低估角質形成細胞在銀屑病皮膚表現中的作用-這類細胞能夠產生許多銀屑病相關的細胞因子、趨化因子和抗菌分子,在疾病進展過程中介導免疫細胞主動遷移到病變部位。此外,即使在成功治療和疾病穩定緩解后,前病變區域的皮膚細胞仍以基因表達改變為特征,即疾病的“分子疤痕”。
如果通過角質形成細胞增殖和遷移的異常激活以及ECM重塑和傷口愈合的改變來表征銀屑病,則發現其與上皮-間充質轉化(EMT)的終點相似。EMT是導致上皮細胞表型和生理變化的一系列分子改變。EMT的一個定義特征是分化的上皮細胞的轉分化,導致上皮表型和細胞極性的喪失,從而獲得間充質表型。它廣泛發生在癌癥侵襲和轉移、炎癥應激以及傷口愈合和胚胎發育等正常生理過程中。
EMT轉換是否在銀屑病中起任何作用是一個重要的問題。最近的研究表明,許多EMT標志物的特征是銀屑病角質形成細胞中的表達譜改變(即波形蛋白(VIM)、纖維連接蛋白(FN)、纖溶酶原激活物抑制劑1(SERPINE1)、細胞角蛋白10(KRT10)等)。
促炎細胞因子和趨化因子基因表達以及角質形成細胞增殖的主要調節因子之一是轉錄因子AP-1。表皮中AP-1蛋白(JUN、JUNB、JUND、FOS、FOSB、FRA1、FRA2)的表達模式因表皮層和角質形成細胞的分化狀態而異,這意味著AP-1在角質形成細胞增殖和分化的調控中起著重要作用。敲除小鼠角質形成細胞中AP-1超家族的各種成員導致表皮穩態的破壞。例如,JunB?/? 小鼠的特征是IL-6和G-CSF的表皮生成增加、皮膚潰瘍和傷口愈合受損,而Jun和JunB可誘導表皮失活的小鼠出現銀屑病表型等。
作者先前的研究表明,FRA1是銀屑病患者病變皮膚中*明顯的過表達AP-1蛋白。該蛋白廣泛與不同類型的癌癥相關,最近的研究表明,它是大腸細胞和前列腺上皮細胞中EMT相關基因表達的重要調節器。
為了評估FRA1介導的轉錄調控在銀屑病角質形成細胞中的重要性,作者創建了FRA1過表達角質形成的細胞系HaCaT-F,并評估了它們的銀屑病相關特征。


結果
1.FRA1在銀屑病皮膚中過表達

為了評估銀屑病患者皮膚中FRA1 mRNA和蛋白的豐度,我們對銀屑病的10對病變和非病變皮膚樣品中FRA1的表達進行了qPCR分析(圖1a),并對5對活檢組織進行了免疫組織化學分析(圖1b)。分析表明,與非病變皮膚樣品相比,所有分析的病變樣品中FRA1的mRNA和蛋白水平升高。

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圖1.銀屑病患者病變皮膚中FRA1過表達。使用qPCR評估相同患者的病變和非病變皮膚中FRA1的表達。a、 與相同患者的非病變皮膚樣品相比,病變皮膚中FRA1基因的表達(平均值 ± 標準差,p < 0.05)b.銀屑病皮膚病變和非病變活檢中FRA1蛋白豐度的免疫組織化學分析。左面板–針對磷酸-FRA1的抗體;右圖–針對非磷酸FRA1的抗體(5對皮膚的代表性照片)。


2.FRA1是銀屑病相關途徑的調節因子

在先前的研究[GSE78023,15]中,我們對來自銀屑病患者病變和非病變皮膚的14對活檢組織進行了RNA序列分析,并鑒定了1564個差異表達基因(Fold Change?≥?1.5,FDR?<?0.05). 使用MetaCore軟件,作者對差異表達的基因進行了途徑富集分析,然后鑒定了富集途徑的轉錄調控因子。

在富含FRA1靶基因的途徑(通過公布的數據確定)中,我們選擇了與角質形成細胞增殖、遷移和炎癥發展相關的途徑(表1)。因此,通路分析使我們能夠識別角質形成細胞中表達的導致疾病的基因,并可直接或間接受FRA1調節。我們根據銀屑病相關功能將其分為標記組:1)增殖/分化(KRT10,KRT16;VIM;MMP-12;MMP-1;MMP-2);上皮-間充質轉換(EMT)(SLUG;SERPINE1;FN1;VIM;MMP-12;MMP-1;MMP-2);炎癥(TNFa,IL-8;MMP-12;MMP-1;MMP-2)。


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表1.*級FRA1介導的過程,對銀屑病很重要(用GSE78023的表達數據豐富MetaCore途徑數據庫)。

3.FRA1誘導的過度表達導致與角質形成細胞的炎癥、增殖和EMT相關的基因標記的激活
根據已發表的數據,用促炎細胞因子如IL-1、IL-17、IFNg、TNFa刺激角質形成細胞會導致FRA1介導的轉錄調控的激活。
所有炎癥標志基因均表現為FRA1過表達細胞(TNFa,促炎細胞因子和免疫細胞的重要調節因子以及角質形成細胞的激活劑;IL8,由角質形成細胞產生的促炎細胞因子,中性粒細胞和T淋巴細胞的趨化性,MMP-1,-2和-12,將細胞因子和趨化因子的前體形式加工成活性促炎形式的MMPs)。除VIM(中間絲家族的成員,通常在間充質來源的細胞中表達)外,所有介導角質形成細胞EMT的分析基因均在HaCaT-F細胞(SLUG(SNAI2))中過表達,SLUG(SNAI2)是發育過程中上皮-間充質轉化的調節因子和E-鈣粘蛋白的轉錄抑制因子;SERPINE1(PAI-1),負調節纖溶酶依賴性基質降解,保留基質支架,促進角質形成細胞運動;FN1,一種參與細胞粘附和遷移過程的糖蛋白,包括胚胎發生、傷口愈合、凝血、宿主防御和轉移)。
考慮到IL-17是主要的銀屑病相關細胞因子之一,我們已經評估了HaCaT-F細胞產生IL-17蛋白的水平。與WT角質形成細胞相比,FRA1過表達的角質形成細胞顯示出IL-17蛋白產量升高。

4.FRA1是角質形成細胞中MMP表達和活性的激活劑

5.FRA1刺激角質形成細胞運動和傷口愈合

6.FRA1可以介導銀屑病自身炎癥環的激活

FRA1在mRNA和蛋白質水平的指示性銀屑病表現部位的角質形成細胞中過度表達 - 銀屑病斑塊(圖1)。HaCaT角質形成細胞系中FRA1的誘導過表達誘導炎癥(IL-8和TNFa),增殖和去分化(下調KRT10,上調CK16和MMP)標志物的表達升高,并達到模擬上皮到間充質轉化的狀態(SLUG,SERPINE1,FN1,MMP升高)(圖2)。

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 2.提出的FRA1參與銀屑病斑塊發展的各個步驟的模型。FRA1在銀屑病角質形成細胞中的過表達可以通過多種方式誘導銀屑病斑塊的發展:通過增強角質形成細胞增殖和抑制細胞分化;通過促炎細胞因子和趨化因子的產生增加;通過升高的ECM,基底膜和血管壁重塑,隨之而來的促炎背景中免疫細胞的遷移;并且,通過逐漸獲得細胞的EMT表型。

總之,該研究為將FRA1*定為角質形成細胞中銀屑病相關表型的調節因子提供了支持。FRA1的過度表達導致角質形成細胞的活化、炎癥的放大以及增殖,并導致銀屑病斑塊的形成。銀屑病患者皮膚中FRA1過度表達的確切原因仍有待研究,但開發FRA1調節局部治療劑可能是治療皮膚銀屑病表現的一種有前景的方法。



上述炎癥分析,在免疫熒光,蛋白質印跡實驗過程中,用到一抗TNF alpha 抗體(#orb11495,Biorbyt)。

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