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创伤修复分为3个阶段:炎症反应期、组织形成期和重塑期,皮肤创面修复涉及多种细胞活动,包括炎症细胞的浸润和凋亡,皮肤细胞的上皮-间质转化(epithelial-mesenchymaltransition,EMT),胶原、各种细胞因子和细胞外基质(extracellularmatrix,ECM)的生成等。而上述细胞活动出现紊乱将会引起皮肤病理性创伤修复,导致各种并发症,如皮肤瘢痕的形成、皮肤纤维化、伤口延迟愈合或不完全愈合,给患者生理和心理带来许多不良影响,严重时甚至可威胁患者生命。目前,临床上瘢痕、皮肤纤维化[1]、面积较大或较深皮肤缺损的修复方法的治疗效果仍不能让人满意。HDAC6抑制剂Tubacin对皮肤创伤的治疗效果及其机制研究
近年来的研究发现,组蛋白去乙酰化酶抑制剂(Histonedeacetylaseinhibitor,HDACi)可能成为皮肤损伤修复的新途径。特异性Ⅰ和Ⅱ型HDACi曲古抑菌素A(TrichostatinA,TSA)能显著抑制胶原蛋白合成,进而促进创伤修复,抑制瘢痕形成[2,3];同时TSA能抑制皮肤炎症的发展[4],抑制人肾上皮细胞中由转化生长因子-β1(transforminggrowthfactor-β1,TGF-β1)诱导的EMT[5]。
组蛋白去乙酰化酶6(HDAC6)是HDAC的ClassⅡ家族中最独特的成员,主要定位在细胞质,参与调控细胞形态、自噬、迁移及氧化应激保护等相关功能。文献报道,HDAC6抑制剂TubastatinA可抑制博来霉素诱导的肺纤维化[6],并通过抑制腹膜间皮细胞EMT的进程,最终抑制腹膜纤维化[7]。
但是,HDAC6在皮肤损伤修复中是否起作用仍未被研究。鉴于HDAC6在氧化应激、基质合成等过程中的作用,本文探讨HDAC6抑制剂tubacin对皮肤成纤维细胞增殖、迁移的影响及其在全层皮肤创伤修复中的作用及可能机制。
第一部分Tubacin对TGF-β1诱导的皮肤成纤维细胞的增殖、迁移的影响研究
【目的】
体外原代培养新生SD大鼠皮肤成纤维细胞,探讨HDAC6特异性抑制剂tubacin对TGF-β1诱导的大鼠皮肤成纤维细胞增殖、迁移能力的影响及其机制。
【方法】
1.体外原代培养新生SD大鼠皮肤成纤维细胞,取第4-8代细胞用于实验。
2.MTT法检测不同浓度tubacin对大鼠皮肤成纤维细胞增殖活性的影响。
3.流式细胞术测定tubacin对大鼠皮肤成纤维细胞细胞周期的影响。
4.体外划痕实验研究tubacin对大鼠皮肤成纤维细胞迁移的影响。
5.Westernblot研究各组细胞HDAC6、Ⅰ型胶原α1(CollagenTypeIAlpha1,COL1A1)、Ⅲ型胶原(CollagenTypeⅢ,COL3)、α平滑肌肌动蛋白(αsmoothmuscleactin,α-SMA)、血小板内皮细胞黏附因子(Plateletendothelialcelladhesionmolecule1,PECAM-1/CD31)、p-ERK、t-ERK和p-AKT、t-AKT蛋白表达水平变化。
6.免疫荧光检测tubacin对大鼠皮肤成纤维细胞蛋白表达及分布的影响。
【结果】
1.不同浓度tubacin处理24h后,与对照组相比,10μMtubacin组和20μMtubacin组的细胞存活率明显降低,差异有统计学意义(P<0.01),且20μMtubacin组的作用更明显,细胞存活率降低至60%;不同浓度tubacin预处理细胞6h后加入10ng/mLTGF-β1共处理24h,与对照组比较,仅用10ng/mLTGF-β1处理24h后,细胞存活率没有明显变化;不同浓度tubacin预处理6h后的细胞存活率降低,差异有统计学意义(P<0.01),随着tubacin浓度的增加,细胞存活率逐渐降低。
2.各组处于G0/G1期、S期和G2/M期的细胞比例没有明显差异。
3.TGF-β1单独作用24h后,与对照组相比,24h与0h划痕面积的比值无明显差异;不同浓度tubacin预处理细胞6h后加入10ng/mLTGF-β1共处理24h,与对照组比较,24h与0h划痕面积的比值明显大于对照组的比值,差异有统计学意义(P<0.01)。
4.与对照组对比,TGF-β1处理组的COL3和p-AKT表达上调,Tubacin预处理后下调HDAC6、COL1A1、a-SMA和p-ERK的表达,同时显著增加Ace-α-tubulin与CD31的表达。与TGF-β1组对比,Tubacin预处理组的HDAC6、COL1A1、COL3、α-SMA、p-ERK和p-AKT表达均下调,而Ace-α-tubulin表达上调。
5.Tubacin对HDAC6和α-SMA表达及分布无明显影响;tubacin能促进Ace-α-tubulin的表达,同时抑制COL1A1的表达。
第二部分Tubacin对皮肤伤口修复的影响研究
【目的】
构建大鼠全层创伤动物模型,研究tubacin对皮肤创伤修复的影响及其机制。
【方法】
1.观察并记录tubacin对大鼠皮肤创伤愈合的影响,计算创伤愈合率。
2.皮肤组织切片进行HE染色和Masson染色,从组织层面观察tubacin对皮肤创伤的组织修复及基质重建的影响。
3.Westernblot研究各组皮肤组织中COL3、COLA1和α-SMA蛋白表达水平变化。
【结果】
1.对照组和tubacin组创伤后第7、14、21、28天伤口愈合率均无明显差异。HE染色显示,tubacin组皮肤附属器比对照组发育地更成熟,且再生上皮厚度也小于对照组,差异有统计学意义(p<0.01)。Massion染色结果显示,tubacin组的胶原纤维沉积比对照组少,伤口愈合过程中的基质沉积更少。
2.创伤后第7、14、21天皮肤中HDAC6的表达水平明显上调,差异有统计学意义(p<0.05);与创伤后第14、21天比较,创伤后第28天皮肤中HDAC6的表达水平明显下调,差异有统计学意义(p<0.01)。创伤后第7天皮肤中Ace-α-tubulin的表达水平明显上调,差异有统计学意义(p<0.01)。
3.与对照组第1天对比,对照组第14天COL3的表达水平上调;与对照组第14天比较,tubacin组第14天COL3表达水平明显降低。对照组第7天和第14天的COL1A1表达水平上调,且对照组第14天上调的水平比第7天的高;与相对应的对照组相比,tubacin组第7天和第14天的COL1A1的蛋白表达水平均明显下调。第7天tubacin组的α-SMA表达水平上调。与创伤后第1天比较,第7天对照组的HDAC6和Ace-α-tubulin的表达均明显上调,而第7天tubacin组与对照组比较,HDAC6和Ace-α-tubulin的表达明显降低。
【结论】
1.HDAC6抑制剂Tubacin能抑制TGF-β1的皮肤成纤维细胞的增殖、迁移,并下调与创伤修复相关的COL1A1、COL3、α-SMA蛋白表达,可能与下调p-ERK和p-AKT通路有关。
2.Tubacin对伤口愈合速度无明显作用,但是Tubacin促进伤口再生上皮转化为正常成熟上皮,促进皮肤伤口功能性愈合。
3.全层创伤皮肤组织中HDAC6、Ace-α-tubulin、COL3和COL1A1蛋白表达水平上调。tubacin能够明显抑制以上蛋白的表达,且tubacin在创伤早期使α-SMA的表达水平上调。
近年来的研究发现,组蛋白去乙酰化酶抑制剂(Histonedeacetylaseinhibitor,HDACi)可能成为皮肤损伤修复的新途径。特异性Ⅰ和Ⅱ型HDACi曲古抑菌素A(TrichostatinA,TSA)能显著抑制胶原蛋白合成,进而促进创伤修复,抑制瘢痕形成[2,3];同时TSA能抑制皮肤炎症的发展[4],抑制人肾上皮细胞中由转化生长因子-β1(transforminggrowthfactor-β1,TGF-β1)诱导的EMT[5]。
组蛋白去乙酰化酶6(HDAC6)是HDAC的ClassⅡ家族中最独特的成员,主要定位在细胞质,参与调控细胞形态、自噬、迁移及氧化应激保护等相关功能。文献报道,HDAC6抑制剂TubastatinA可抑制博来霉素诱导的肺纤维化[6],并通过抑制腹膜间皮细胞EMT的进程,最终抑制腹膜纤维化[7]。
但是,HDAC6在皮肤损伤修复中是否起作用仍未被研究。鉴于HDAC6在氧化应激、基质合成等过程中的作用,本文探讨HDAC6抑制剂tubacin对皮肤成纤维细胞增殖、迁移的影响及其在全层皮肤创伤修复中的作用及可能机制。
第一部分Tubacin对TGF-β1诱导的皮肤成纤维细胞的增殖、迁移的影响研究
【目的】
体外原代培养新生SD大鼠皮肤成纤维细胞,探讨HDAC6特异性抑制剂tubacin对TGF-β1诱导的大鼠皮肤成纤维细胞增殖、迁移能力的影响及其机制。
【方法】
1.体外原代培养新生SD大鼠皮肤成纤维细胞,取第4-8代细胞用于实验。
2.MTT法检测不同浓度tubacin对大鼠皮肤成纤维细胞增殖活性的影响。
3.流式细胞术测定tubacin对大鼠皮肤成纤维细胞细胞周期的影响。
4.体外划痕实验研究tubacin对大鼠皮肤成纤维细胞迁移的影响。
5.Westernblot研究各组细胞HDAC6、Ⅰ型胶原α1(CollagenTypeIAlpha1,COL1A1)、Ⅲ型胶原(CollagenTypeⅢ,COL3)、α平滑肌肌动蛋白(αsmoothmuscleactin,α-SMA)、血小板内皮细胞黏附因子(Plateletendothelialcelladhesionmolecule1,PECAM-1/CD31)、p-ERK、t-ERK和p-AKT、t-AKT蛋白表达水平变化。
6.免疫荧光检测tubacin对大鼠皮肤成纤维细胞蛋白表达及分布的影响。
【结果】
1.不同浓度tubacin处理24h后,与对照组相比,10μMtubacin组和20μMtubacin组的细胞存活率明显降低,差异有统计学意义(P<0.01),且20μMtubacin组的作用更明显,细胞存活率降低至60%;不同浓度tubacin预处理细胞6h后加入10ng/mLTGF-β1共处理24h,与对照组比较,仅用10ng/mLTGF-β1处理24h后,细胞存活率没有明显变化;不同浓度tubacin预处理6h后的细胞存活率降低,差异有统计学意义(P<0.01),随着tubacin浓度的增加,细胞存活率逐渐降低。
2.各组处于G0/G1期、S期和G2/M期的细胞比例没有明显差异。
3.TGF-β1单独作用24h后,与对照组相比,24h与0h划痕面积的比值无明显差异;不同浓度tubacin预处理细胞6h后加入10ng/mLTGF-β1共处理24h,与对照组比较,24h与0h划痕面积的比值明显大于对照组的比值,差异有统计学意义(P<0.01)。
4.与对照组对比,TGF-β1处理组的COL3和p-AKT表达上调,Tubacin预处理后下调HDAC6、COL1A1、a-SMA和p-ERK的表达,同时显著增加Ace-α-tubulin与CD31的表达。与TGF-β1组对比,Tubacin预处理组的HDAC6、COL1A1、COL3、α-SMA、p-ERK和p-AKT表达均下调,而Ace-α-tubulin表达上调。
5.Tubacin对HDAC6和α-SMA表达及分布无明显影响;tubacin能促进Ace-α-tubulin的表达,同时抑制COL1A1的表达。
第二部分Tubacin对皮肤伤口修复的影响研究
【目的】
构建大鼠全层创伤动物模型,研究tubacin对皮肤创伤修复的影响及其机制。
【方法】
1.观察并记录tubacin对大鼠皮肤创伤愈合的影响,计算创伤愈合率。
2.皮肤组织切片进行HE染色和Masson染色,从组织层面观察tubacin对皮肤创伤的组织修复及基质重建的影响。
3.Westernblot研究各组皮肤组织中COL3、COLA1和α-SMA蛋白表达水平变化。
【结果】
1.对照组和tubacin组创伤后第7、14、21、28天伤口愈合率均无明显差异。HE染色显示,tubacin组皮肤附属器比对照组发育地更成熟,且再生上皮厚度也小于对照组,差异有统计学意义(p<0.01)。Massion染色结果显示,tubacin组的胶原纤维沉积比对照组少,伤口愈合过程中的基质沉积更少。
2.创伤后第7、14、21天皮肤中HDAC6的表达水平明显上调,差异有统计学意义(p<0.05);与创伤后第14、21天比较,创伤后第28天皮肤中HDAC6的表达水平明显下调,差异有统计学意义(p<0.01)。创伤后第7天皮肤中Ace-α-tubulin的表达水平明显上调,差异有统计学意义(p<0.01)。
3.与对照组第1天对比,对照组第14天COL3的表达水平上调;与对照组第14天比较,tubacin组第14天COL3表达水平明显降低。对照组第7天和第14天的COL1A1表达水平上调,且对照组第14天上调的水平比第7天的高;与相对应的对照组相比,tubacin组第7天和第14天的COL1A1的蛋白表达水平均明显下调。第7天tubacin组的α-SMA表达水平上调。与创伤后第1天比较,第7天对照组的HDAC6和Ace-α-tubulin的表达均明显上调,而第7天tubacin组与对照组比较,HDAC6和Ace-α-tubulin的表达明显降低。
【结论】
1.HDAC6抑制剂Tubacin能抑制TGF-β1的皮肤成纤维细胞的增殖、迁移,并下调与创伤修复相关的COL1A1、COL3、α-SMA蛋白表达,可能与下调p-ERK和p-AKT通路有关。
2.Tubacin对伤口愈合速度无明显作用,但是Tubacin促进伤口再生上皮转化为正常成熟上皮,促进皮肤伤口功能性愈合。
3.全层创伤皮肤组织中HDAC6、Ace-α-tubulin、COL3和COL1A1蛋白表达水平上调。tubacin能够明显抑制以上蛋白的表达,且tubacin在创伤早期使α-SMA的表达水平上调。