氮芥在表皮損傷中的炎症反應機制

2021-01-20 啟因生物科研

文章信息

1.研究背景

轉錄因子激活蛋白（AP）-1可在氮芥（NM）損傷的小鼠皮膚中激活，並且有可能參與了炎症反應。 AP-1由Fos（c-Fos，Fos-B，Fra-1和Fra-2）和Jun（c-Jun，JunB和JunD）家族成員的同型或異型二聚體組成，關於它們的表達，位置和功能等相關信息尚不清楚。

2.方法

2.1 將小鼠暴露在氮芥，將受損皮膚組織製成石蠟標本進行免疫組學分析

2.2 將人上皮細胞（HaCaT細胞）暴露在氮芥，隨後用siRNA轉染

2.3 人類炎症細胞因子PCR晶片（Wcgene Biotech，中國上海）分析轉染後的HaCaT細胞的基因表達譜

2.4 ELISA對IL-8進行定量

2.5 免疫共沉澱研究Fos家族成員結合的二聚體

3.結果

3.1 NM暴露後，小鼠表皮細胞質中主要表達的是Fra-1和Fra-2，而不是c-Fos和FosB

作為轉錄因子AP-1的成分，Fos家族成員的核位置可能是功能性AP-1的指標。Fos家族成員的不同定位模式表明，NM處理後c-Fos和FosB的核易位可能在表皮中處於活躍的轉錄狀態。

圖1. Fra-1，Fra-2，c-Fos和FosB在NM損傷的小鼠皮膚中的表達和定位。

（A）蛋白質印跡法測量NM損傷皮膚和對照組中的Fos家族成員。（B）NM暴露後1天和3天，收集受傷的小鼠皮膚和對照以進行組織學分析。IHC染色組織中的Fra-1，Fra-2，c-Fos和FosB。e，表皮；d，真皮。（C）從IHC視圖至少三個隨機區域捕獲分析染色的程度和位置。

3.2 ERK激活促進NM誘導Fra-1和FosB的表達

ERK信號通路是Fos家族成員的關鍵上調因子。圖2說明p-ERK激活增加了Fos家族成員的表達。

圖2. (A-B) NM暴露後1天和3天，製備受傷的小鼠皮膚和對照。通過IHC或免疫印跡分別檢測到p-ERK。（C）通過用DyLight 488的二抗免疫接種，可見 NM暴露後10h，HaCaT細胞中p-ERK的分布。（D，E，F）將HaCaT細胞暴露於NM，p-ERK抑制劑（U0126）或EGF使用免疫印跡檢測 Fra-1, Fra-2, c-Fos和FosB。

3.3 Fra-1的損耗促進NM誘導的IL-8表達

為了探索Fra-1在NM損傷的角質形成細胞中的作用，將合成的siRNA轉染到HaCaT細胞中，以使NM暴露前的Fra-1表達沉默。NM損傷的HaCaT細胞中Fra-1調節的炎性細胞因子如圖3所示，Fra-1沉默使IL-8水平上升，說明Fra-1抑制IL-8表達。

圖3.NM損傷的HaCaT細胞中Fra-1調節的炎性細胞因子。

（A）將轉染了Fra-1 siRNA的HaCaT細胞暴露於NM 24小時，並使用免疫印跡法評估Fra-1的沉默效率。通過對Fra-1的免疫印跡分析來定量蛋白質印跡結果。 （B）在NM損傷的細胞中進行的人類炎性細胞因子PCR分析顯示，Fra-1沉默後，mRNA水平增加> 2倍的基因被歸類為受Fra-1負調控。（C）用siRNA轉染的HaCaT細胞是否暴露於NM。24小時後，收集細胞並準備通過實時定量PCR檢測IL-8 mRNA水平。（D）使用ELISA測量培養基中的IL-8水平。

3.4 c-Fos，FosB或Fra-2正向調節IL-8的生成

分別沉默其他Fos成員（c-Fos，FosB，Fra-2），進一步研究 Fos家族成員在調節IL-8產生中的作用的研究。結果表明，在c-Fos，FosB或Fra-2損耗的對照組或NM損傷的細胞中，IL-8蛋白水平顯著降低。

圖4.其他Fos成員對IL-8表達的調節。（A）將c-Fos，FosB和Fra-2 siRNA轉染的HaCaT細胞暴露於NM中。24小時後，收穫細胞並製備裂解物。通過免疫印跡檢測c-Fos，FosB和Fra-2的蛋白水平。（B）HaCaT細胞中IL-8的ELISA。

3.5 Fra-1損耗增加了NM損傷的HaCaT細胞中c-Fos，FosB及其部分異二聚體的核水平

Jun家族成員（c-Jun，JunB和JunD）是IL-8轉錄因子，可能在NM損傷的HaCaT細胞中與Fos家族成員形成異二聚體。圖5呈現了免疫共沉澱研究與Fos家族結合的異二聚體。共免疫沉澱顯示，Fra-1與白細胞介素-8轉錄因子c-Jun、JunB和JunD形成二聚體。Fra-1耗竭增加了細胞核中的c-Fos和FosB，同時增加了c-Fos/c-Jun、c-Fos/JUn、c-Fos/JunD和FosB/JUn的異二聚體。

圖5. NM暴露後對照和Fra-1沉默的HaCaT細胞中的異二聚體分析。（A）IHC檢測c-Jun，JunB和JUND在NM暴露小鼠皮膚。（B）使用免疫印跡檢測NM損傷的HaCaT細胞的細胞核中c-Jun，JunB和JunD的水平。（C）收集NM損傷的HaCaT細胞的總裂解物（RIPA）（10h）和對照用於Co-IP。（D）免疫印跡測定Fra-1沉默的HaCaT細胞，細胞質或細胞核中Fos家族成員的水平。（E）NM暴露10 h後，收集Fra-1耗盡的HaCaT細胞和對照的總裂解物進行Co-IP。

表1. Fra-1有無時AP-1的二聚模式

結論

在這項研究中，我們發現，氮芥損傷皮膚中，Fra-1促進了IL-8的過度表達。

下一步研究可以探索Fra-1如何調節其他炎性細胞因子，這可能加深我們對NM誘導的炎性細胞因子機制的了解。

相關焦點

  • Cell Death Dis:TLR4調節聽覺損傷炎症反應機制
    2016年7月6日 訊 /生物谷BIOON/ --聲損傷（Acoustic trauma）是成年人群中患後天性失聰的主要原因，它主要由耳蝸結構受到的壓力過大而引發的。作為防護性的機制，耳蝸的免疫系統參與了由於聲損傷引發的生理反應。動物實驗表明一些免疫調節因子參與了耳蝸組織的免疫反應，其中包括促炎性因子TNFa、IL-6以及IL-1b，它們能夠促進炎症反應；另外，一些流動性的單核細胞能夠進入耳蝸分化為巨噬細胞發揮功能。耳蝸巨噬細胞參與了耳蝸的炎症反應，死亡細胞的清除以及抗原呈遞過程。儘管我們知道在耳蝸疾病發生過程中不免有免疫系統的介入，但其中的分子機制並不清楚。
  • 誘導急性脊髓損傷模型大鼠炎症反應信號通路的變化
    背景：前期研究發現採用芒針治療可改善脊髓損傷後的炎症反應，降低高遷移率族蛋白1和促炎性因子的表達，抑制核轉錄因子的活性及神經細胞凋亡的發生。目的：分析脊髓損傷後炎症反應發生機制與HMGB-1/TLR4/NF-κB信號通路的相關性。
  • 研究揭示發熱伴血小板減少症候群炎症反應機制
    新華社武漢8月15日電（記者譚元斌）我國科研人員的一項最新研究揭示了發熱伴血小板減少症候群炎症反應機制，為其臨床治療方案的開發提供了理論參考。記者15日從中國科學院武漢病毒研究所了解到，該所彭珂課題組、肖庚富課題組與軍事科學院軍事醫學研究院劉瑋團隊合作，通過運用臨床病人樣本轉錄組和定量蛋白質組的多維組學方法，研究了新型蜱傳布尼亞病毒感染的致病機制。他們發現，發熱伴血小板減少症候群炎症反應與疾病進程和致死結局高度相關，而新型蜱傳布尼亞病毒感染誘發的線粒體損傷可能與炎症反應的發生有關。
  • Immunity:DNA損傷修復酶調節炎症小體激活機制
    2016年7月20日 訊 /生物谷BIOON/ --Ataxia-telangiectasia mutated (ATM)激酶是一類關鍵的DNA雙鏈損傷修復機制的組成元件。在人體中，ATM的缺失會導致毛細血管擴張（ataxia telangiectasia，AT），這一疾病容易惡化導致出現神經退化、癌症病發、早衰、放射敏感以及代謝與免疫紊亂等症狀。AT患者臨床上會出現炎症反應。最近研究表明ATM的缺失引起的DNA的損傷能夠導致DNA向胞漿中洩露，這一效應會激活胞內的DNA天然免疫感受元件，這也許是AT患者表現出炎症反應的內在機制。
  • J Exp Med:大腦炎症反應的分子機制
    然而，大腦炎症反應的發生、維持以及其對於上述疾病的發生有哪些影響目前並不清楚。不過，最近來自北卡醫學院的研究者們找到了重要的線索。根據他們發表在《Journal of Experimental Medicine》雜誌上的結果，研究者們找到了小鼠多發性硬化疾病中導致大腦炎症反應發生的關鍵分子，這一分子在患有該疾病的人類患者的大腦中表達量同樣很高。結果表明，這些炎性分子是未來進一步研究以及治療多發性硬化疾病的潛在靶點。
  • 前列腺素合成酶和環氧化酶在腦損傷炎症反應中的作用
    】顱腦損傷（TBI）所致的神經系統損害，除原發性損傷外，還有繼發性炎症反應和腦水腫等造成二次損傷。日本山梨大學的Hideki Shojo等建立大鼠腦外傷模型，研究前列腺素合成酶（PGE）以及環氧化酶1（COX1）、環氧化酶2（COX2）在腦外傷後的不同時期和不同腦區的分布和作用。
  • 研究揭示cFLIPL調節炎症反應機制
    研究揭示cFLIPL調節炎症反應機制 作者：小柯機器人 發布時間：2020/3/28 22:31:25 美國波士頓塔夫茨大學醫學院Alexander Poltorak
  • 一文總結:卒中腦損傷的血栓炎症機制
    血栓和炎症途徑是缺血性腦損傷重要的病理生理機制。血小板粘附缺血性血管病變處並被活化，增加繼發性血栓形成事件風險。與此同時，腦缺血引起強烈的炎症反應，涉及細胞粘附分子和細胞因子上調、多個白細胞亞群的粘附、激活和遷移。
  • Cell:革蘭氏陰性菌誘發炎症反應機制新解
    7月20日，Cell雜誌在線報導，革蘭氏陰性菌感染通過TRIF信號途徑激活NLRP3炎症小體，誘導炎症反應。由於可引發"敗血症症候群"，一種全身性難以控制的炎症反應，革蘭氏陰性菌全身性感染以高死亡率著稱。雖然大家公認革蘭氏陰性細菌感染的免疫反應始於Toll樣受體4對內毒素的識別，但革蘭氏陰性菌血症過程中發生的炎症反應的分子機制仍不清楚。本研究揭示了一個TRIF（含TIR結構域的誘導β-幹擾素適配器，是一類可響應激活的Toll樣受體的適配器）信號途徑。
  • P2X4R和炎症反應參與帕金森發病新機制
    雖然PD的確切病因仍在探索中，但是最近炎症和氧化應激在其發病機制中引起了較大的關注。在衰老疾病的發病過程中，NF-κB激活促炎細胞並上調促炎介質如IL-6，因此研究炎症信號通路對PD的深入研究具有重要意義。
  • 柳葉刀-風溼病學 | 探索COVID-19過度炎症反應
    在一篇相關評論中，作者指出，嚴重急性呼吸症候群冠狀病毒2型（SARS-CoV-2）感染引發的宿主反應存在異質性，且與患者迥然不同的臨床結局有關。這項研究可促進後續研究深入了解該異質性的潛在機制，並探尋合適的治療幹預措施。儘管COVID-19重症感染病例中多種細胞因子升高，但其炎症模式和機制仍不清楚[1]。
  • Cell Death & Diff:炎症小體在上皮細胞凋亡中的作用
    2016年7月13日 訊 /生物谷BIOON/ --NLRP3是一類天然免疫的信號識別分子，它同時是天然免疫細胞中炎症小體的組成成分。病原體的感染以及自身組織的損傷都能夠引起NLRP3的激活，激活後的NLRP3進一步引發ASC與caspase-1的結合併形成炎症小體。
  • 研究揭示人類皮膚衰老的分子機制
    皮膚是機體衰老過程中最先出現衰老表徵的組織之一。皮膚的衰老伴隨其屏障和防禦功能的降低以及皮膚衰老相關疾病發病率的升高。由於皮膚的細胞組成具有高度異質性，傳統技術難以精確揭示皮膚衰老過程中不同細胞類型的變化規律和分子機制。
  • 對新冠肺炎過度炎症反應的研究,為精準醫療提供可能
    在一篇相關評論中，作者指出，嚴重急性呼吸症候群冠狀病毒2型（SARS-CoV-2）感染引發的宿主反應存在異質性，且與患者迥然不同的臨床結局有關。這項研究可促進後續研究深入了解該異質性的潛在機制，並探尋合適的治療幹預措施。 儘管COVID-19重症感染病例中多種細胞因子升高，但其炎症模式和機制仍不清楚[1]。
  • 動物所等揭示人類皮膚衰老的分子機制
    由於皮膚的細胞組成具有高度異質性，傳統技術難以精確揭示皮膚衰老過程中不同細胞類型的變化規律和分子機制。分析表明，富含表皮幹細胞的表皮基底細胞具有較高的異質性並可被分為6個細胞亞群。此外，中年組與老年組的皮膚相較於年輕組具有更為相似的轉錄組特徵，提示眼部皮膚在中年時期已經發生顯著的衰老相關基因表達變化。進一步研究顯示，相比於年輕個體，年老個體皮膚組織表現出炎症反應的增加和上皮維持能力的降低。
  • 闡明細胞因子IL-10抵抗炎症機制
    對結腸炎病人而言，免疫系統抵抗人體自身的腸道細菌，從而導致炎症產生。為了抵抗這種炎症，科學家們已著重關注一種被稱作IL-10的化學信號分子。IL-10是一種抗炎性細胞因子。儘管已知IL-10在控制炎症和阻止腸炎中發揮著至關重要的作用，但是仍不清楚的是，它是如何做到這一點的。
  • 多酚類化合物在皮膚光損傷防護方面的研究進展
    關於紫外線誘發光損傷的機制尚不完全清楚。目前，氧自由基生成過多被認為是 導致皮膚光損傷的主要原因，紫外線照射後可誘導皮膚細 胞產生活性氧(Reactive oxygen species，ROS)，大量的 活性氧累積會損傷細胞的脂質、蛋白、DNA等。從而導致皮膚光損傷的發生。
  • 白細胞介素-17在過敏反應中的作用及相關機制的研究進展
    研究發現，IL-17在類風溼性關節炎、強直性脊柱炎、系統性紅斑狼瘡、系統性硬化症及其他自身免疫性疾病中呈上升趨勢，從而導致炎症反應的發生，甚至在一些自身免疫性疾病中加重其炎症反應。但是在自身免疫性疾病中，IL-17具體如何通過觸發或加重炎症反應，基本原理在一部分自身免疫性疾病中已研究的比較深入，在一些不常見的自身免疫性疾病中研究較少，有待進一步驗證。
  • 細胞焦亡蛋白Gasdermin D依賴的凝集素釋放可以引發炎症反應
    活化的炎症小體可以釋放caspase-1和caspase-11，在切割IL-1β前體成為成熟的IL-1β的同時，還可以切割一類名為Gasdermin D的打孔蛋白，從而使得細胞膜上形成小孔，引發細胞焦亡【1,2】。在病菌入侵時，機體可以通過識別脂多糖LPS信號，啟動此炎症反應。當然，此反應若發生過度活化，則會損傷組織器官，引發膿毒血症，從而危及生命【3-6】。
  • 085期抑研報|炎症-線粒體反應在抑鬱症研究中的證據和挑戰
    譯者：He關鍵詞：FAM19A5 星形角質細胞 皮層厚度慢性低度炎症是重度抑鬱症(MDD)的病理生理機制之一。這項研究旨在通過研究患者血清FAM19A5（一種反映趨化性星形膠質瘤和炎症反應的新型趨化因子樣肽）水平與皮層厚度變化之間的相關性，探討血清FAM19A5水平與MDD的神經退行性變化之間的關係。我們研究了52無毒品史的MDD患者和60例健康對照組(HCs)。採用酶聯免疫吸附法測定外周血靜脈血中FAM19A5水平。所有參與者都接受了T1加權結構磁共振成像。