溴结构域蛋白4(BRD4)作为增生性瘢痕治疗潜在靶点的研究

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研究背景和目的创面修复是一个复杂而高度有序的调节过程,其不仅需要多种细胞的共同参与,还涉及细胞与细胞外基质间的相互作用。而伤及皮肤真皮的创伤以启动正常创伤愈合过程中的连锁生物学过程和成纤维细胞增殖性反应修复,以瘢痕愈合为最终结局。而瘢痕增生性病变即增生性瘢痕和瘢痕疙瘩中存在异常纤维化,是过度瘢痕化的结果,以胶原等大量结缔组织基质的过度产生和沉积为特征的人类真皮区特有的纤维代谢性疾病,是组织损伤后常见的并发症。而瘢痕增生性病变的发生机制,在细胞水平上,瘢痕形成原因与多种细胞的功能活动有关,如成纤维细胞(fibroblasts,Fb)、单核-巨噬细胞、内皮细胞、肥大细胞等等,而Fb被认为是瘢痕形成过程的主要效应细胞。一系列刺激因素如机械性张力、炎症、代谢紊乱、感染促进Fb的增殖和迁移,细胞外基质(extracellular matrix,ECM)的产生,Fb的持续增殖导致胶原纤维过度沉积,最终引起瘢痕形成。溴结构域蛋白4(bromodomain-containing protein 4,BRD4)是溴结构域和超末端结构域(bromodomain and extraterminal domain,BET)家族中的重要一员。溴结构域可特异性识别组蛋白赖氨酸残基并优势结合乙酰化染色质,从而改变染色质构象,广泛参与调控基因表达、细胞周期进程、炎症等重要生物学功能。近年来,很多学者对BRD4进行了系统且深入的研究,Cistromic analyses表明BRD4和纤维化转录因子存在共定位,而且集中在多种纤维化途径基因的增强子附近,发现其表达水平失调或功能紊乱与多种肿瘤的发生、发展及器官(肝、肺、肾及角膜)纤维化过程密切相关。JQ1即BRD4的抑制剂,可特异性直接结合BRD4的溴结构域,从而与BRD4竞争性结合乙酰化染色质,抑制相关基因的表达以及抑制纤维化过程。AR Brasie研究发现Smad2/3与BRD4之间的有正相关作用,而TGF-β1诱导Smad2/3的磷酸化,促进瘢痕增生性病变的发生发展过程。在此基础上,我们认为BRD4可能和增生性疤痕可能具有较强的相关性。本研究通过其特异性的抑制剂JQ-1对疤痕的抑制作用的研究,旨在探究BRD4可能作为增生性瘢痕的治疗靶点。研究方法收集人皮肤增生性瘢痕标本原代培养皮肤瘢痕成纤维细胞Fb,并进行传代培养,予以0、0.1、0.5、1、2、2.5、12.5、25μmol/l不同浓度梯度的JQ-1干预第3代Fb 48h,CCK-8试剂盒检测JQ-1对瘢痕成纤维细胞增殖的影响,细胞划痕实验检测JQ-1对瘢痕成纤维细胞迁移的影响;ELISA法检测不同时间点JQ-1处理的瘢痕成纤维细胞Ⅰ、Ⅲ型胶原的分泌含量及TGF-β1的蛋白水平;36只裸鼠做瘢痕动物模型,予以临床增生性瘢痕组织1.0CM*1.0CM*0.5CM置于裸鼠背部皮下,按照数字法将裸鼠随机分成两组,实验组JQ-1组及空白对照组DMSO组,瘢痕造模成功后,分别每日予以0.5μmol/l JQ-1实验组及0.1%DMSO对照组的瘢痕内多点注射,注射药物开始后1周、2周及3周分别取出瘢痕组织,HE染色及天狼猩红染色观察分析瘢痕变化及Ⅰ、Ⅲ型胶原及α-smooth muscle cell actin(α-SMA)的变化情况。对数据行两独立样本t检验、单因素方差分析和SNK检验。结果离体实验表明(1)0.1μmol/l JQ-1对Fb无明显抑制作用(P>0.05),0.5μmol/l及上浓度对Fb有明显抑制作用(t值为3.45~4.71,P<0.05)。(2)ELISA法检测发现JQ-1抑制瘢痕成纤维细胞Ⅰ、Ⅲ型胶原的分泌(t值为4.30,P<0.01)及TGF-β1的产生(t值为5.28,P<0.01)。在体实验表明(1)天狼猩红染色结果示0.5μmol/l JQ-1实验组Ⅰ、Ⅲ型胶原总含量较对照组下降,且I、III型胶原比值下降(t值5.64、2.52、3.04,P<0.01)。(2)免疫组化结果提示0.5μmol/l JQ-1实验组α-SMA的含量较对照组明显下降,其表达量在处理后第1、2及3周均有统计学差异(t值分别为2.72、2.42、4.21,P值<0.01)。结论BRD4特征性抑制剂JQ-1对人瘢痕成纤维细胞Fb的增殖和迁移具有抑制作用;BRD4特征性抑制剂JQ-1抑制体内外瘢痕Ⅰ、Ⅲ型胶原的分泌及抑制Fb内TGF-β1的产生;BRD4特征性抑制剂JQ-1对增生性瘢痕具有明显的抑制作用。
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