FKBP10沉默通过灭活HSP47/SMAD3通路抑制纤维化并恢复自噬,从而缓解臀肌挛缩症

FKBP10 Silencing Alleviates Gluteal Muscle Contracture by Inhibiting Fibrosis and Restoring Autophagy via HSP47/SMAD3 Pathway Inactivation

作者信息Haixia Xu, Jingjiang Yao, Qiao Jin, Ji Yao, Lu Ren, Jiaoyan Zhu, Wei Luo, Peng Zheng, Liangjun Li, Junjie Zhou
PMID40316212
发布时间2025-08
DOI10.1016/j.ajpath.2025.04.005

实验完整度

包含临床样本、大鼠模型、细胞模型三个层级,并通过siRNA敲低、过表达、自噬调控及Co-IP验证机制。

主要模型

GMC患者臀肌组织样本(挛缩带与正常肌肉) GMC大鼠模型(Wistar大鼠,甲醇青霉素诱导) 大鼠原代肌肉成纤维细胞(正常与GMC) TGF-β1诱导的成纤维细胞分化模型

重点核对

GMC大鼠模型:8周龄Wistar大鼠,左臀肌注射2%苯甲醇和青霉素钠(2×10^4 U)混合液,每日两次,每次0.1 mL,间隔>6小时 细胞模型:原代肌肉成纤维细胞经TGF-β1(5 ng/mL)诱导48小时 敲低/过表达:si-FKBP10、si-HSP47、oe-HSP47质粒转染,AAV9-FKBP10-RNAi和AAV9-FKBP10尾静脉注射 自噬调控:RAPA(500 nmol/L体外、2 mg/kg体内)和3-MA(5 mmol/L体外、15 mg/kg体内) 关键检测:Western blot、RT-qPCR、免疫荧光、TEM、Co-IP、CCK-8、Transwell、流式细胞术

摘要

FKBP脯氨酰异构酶10(FKBP10)在臀肌挛缩症(GMC)的纤维化驱动进展中发挥关键作用。本研究探讨了FKBP10在GMC进展中的分子机制。分析了FKBP10、热休克蛋白47(HSP47)、SMAD3、自噬和纤维化相关指标的表达水平及其相关性。通过注射甲醇青霉素构建GMC大鼠模型。还评估了FKBP10与HSP47之间的相互作用。FKBP10在GMC患者和大鼠的臀肌中表达上调,并伴有明显的损伤和纤维化。转化生长因子β1(TGF-β1)、α-平滑肌肌动蛋白(α-SMA)、胶原蛋白I、胶原蛋白III、波形蛋白、纤连蛋白、p62和LC3水平升高,而基质金属蛋白酶-9、LC3II/I、Beclin 1和ATG7水平降低,表明自噬减弱。FKBP10表达与自噬指标呈负相关,与HSP47和纤维化指标呈正相关。FKBP10与HSP47相互作用。敲低FKBP10下调HSP47和磷酸化SMAD3/SMAD3的水平。此外,敲低FKBP10、HSP47和雷帕霉素部分逆转了TGF-β1诱导的作用。相反,3-甲基腺嘌呤和HSP47过表达增强了TGF-β1诱导的作用。在GMC大鼠中,FKBP10敲低减少了组织损伤和纤维化,逆转了HSP47、磷酸化SMAD3/SMAD3、纤维化和自噬指标的水平,并降低了自噬和LC3水平。总之,沉默FKBP10灭活了HSP47/SMAD3信号通路,抑制了纤维化,改善了自噬缺陷,从而缓解了GMC。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
FKBP10是否通过HSP47/SMAD3信号通路调控臀肌挛缩症中的纤维化和自噬过程?
核心机制
FKBP10与HSP47相互作用,激活HSP47/SMAD3信号通路,促进纤维化并抑制自噬;沉默FKBP10灭活该通路,抑制纤维化并恢复自噬。
主要证据
临床样本和GMC大鼠模型中FKBP10表达上调且与纤维化正相关、与自噬负相关;体外敲低FKBP10或HSP47降低p-SMAD3/SMAD3、减少纤维化指标、增加自噬;体内敲低FKBP10减轻组织纤维化和损伤,自噬调控药物(RAPA和3-MA)可部分逆转效果。
研究意义
本研究首次揭示FKBP10/HSP47/SMAD3轴调节肌成纤维细胞自噬,为GMC的干预和治疗提供新见解和潜在靶点。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

临床样本分析

验证FKBP10在GMC患者中的表达及其与纤维化指标的相关性。

收集12例GMC患者的挛缩带和正常肌肉组织,通过RT-qPCR、Western blot、组织学染色和免疫荧光检测FKBP10、HSP47、胶原蛋白I/III的表达及共定位。

2

GMC大鼠模型构建与验证

在体内模型中确认FKBP10表达变化与纤维化、自噬的关系。

通过注射甲醇青霉素构建GMC大鼠模型,观察肌肉形态、组织学变化,检测纤维化、自噬相关指标及FKBP10、HSP47表达和相关性。

3

细胞模型建立与验证

在体外验证FKBP10、HSP47、SMAD3对纤维化和自噬的调控作用。

从正常和GMC大鼠臀肌分离原代成纤维细胞,经TGF-β1诱导建立纤维化模型,转染si-FKBP10、si-HSP47、oe-HSP47,检测纤维化、自噬指标及p-SMAD3/SMAD3水平。

4

自噬调节对纤维化的影响

验证自噬缺陷是否促进纤维化。

在TGF-β1诱导的细胞中加用自噬诱导剂RAPA和抑制剂3-MA,检测自噬和纤维化指标变化。

5

FKBP10调控HSP47/SMAD3轴的功能验证

验证FKBP10通过HSP47/SMAD3轴影响纤维化和自噬。

在细胞中敲低FKBP10并过表达HSP47,检测HSP47、p-SMAD3/SMAD3、纤维化和自噬指标,并在动物模型中敲低和过表达FKBP10验证体内效果。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
青霉素钠----
DMEM培养基AbiowellAW-MC001
胎牛血清AbiowellAWC0219a
青霉素/链霉素AbiowellAWH0529a
脂质体2000Invitrogen11668019
si-FKBP10质粒HonorGeneHG-RS001014120
si-HSP47质粒HonorGeneHG-RS017173
oe-HSP47质粒HonorGeneHG-RS017173
TRIzol试剂Thermo Fisher Scientific15596026
Cwbio逆转录试剂盒CwbioCW2569
UltraSYBR混合物CwbioCW2601
RIPA裂解液AbiowellAWB0136
核-胞质-膜制备试剂盒ApplygenP1201-50
BCA试剂盒AbiowellAWB0156
5×上样缓冲液AbiowellAWB0055
增强化学发光底物AbiowellAWB0005
抗FKBP10抗体Proteintech12172-1-AP
抗TGF-β1抗体AbcamAb215715
抗α-SMA抗体Proteintech55135-1-AP
抗胶原蛋白I抗体AbcamAb138492
抗胶原蛋白III抗体AbcamAb7778
抗波形蛋白抗体Proteintech10366-1-AP
抗纤连蛋白抗体AbiowellAWA42411
抗MMP9抗体AbiowellAWA43727
抗p62抗体Proteintech18420-1-AP
抗LC3抗体AbcamAb192890
抗Beclin 1抗体AbiowellAWA50785
抗ATG7抗体Proteintech10088-2-AP
抗HSP47抗体AbcamAb18894
抗磷酸化SMAD3抗体AbcamAb52903
抗SMAD3抗体AbiowellAWA51789
抗GAPDH抗体AbiowellAWA80007
山羊抗兔IgG (H+L) HRPAbiowellAWS0002
山羊抗小鼠IgG (H+L) HRPAbiowellAWS0001
HRP山羊抗兔IgGProteintechSA00001–2
LC3抗体Proteintech14600-1-AP
DAB工作液ZSGB-BioZLI-9017
α-SMA一抗AbiowellAWA46841
胶原蛋白I一抗Abcamab316222
LC3一抗Abcamab192890
FKBP10一抗Biossbs-13175R
山羊抗兔IgG (H+L)二抗,Alexa Fluor 594AbiowellAWS0006a
DAPIAAT Bioquest17511
CCK-8试剂盒DOJINDONU679
胎牛血清Gibco10099141
结合缓冲液Omega Bio-tekPDR041
Annexin V-APCKeyGene BioTECHKGA1106-10
碘化丙啶KeyGene BioTECHKGA1106-10
环氧丙烷Shanghai Myriad Chemical Co., Ltd.M25514
环氧树脂Ted Pella Inc.18005
IP细胞裂解液AbiowellAWB0144
Protein A/G琼脂糖珠----
5× SDS上样缓冲液AbiowellAWB0055
丽春红酸性品红Yeasen60532ES58
苯胺蓝Yeasen60532ES58
伊红AbiowellAWI0001a
柠檬酸盐缓冲液GelatinsJLC-A16225

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
GMC大鼠模型构建
大鼠品系、周龄、体重、注射药物剂量、注射频率、持续时间
阅读提示:Materials and Methods: Animal Models and Groupings
细胞培养与处理
原代成纤维细胞分离方法、培养条件、TGF-β1浓度和处理时间、RAPA和3-MA浓度
阅读提示:Materials and Methods: Cell Model and Culture, Cell Treatment
分子表达检测
抗体稀释比例、内参选择、RNA提取方法、RT-qPCR条件
阅读提示:Materials and Methods: Quantitative RT-PCR, Western Blot
自噬功能检测
LC3、p62、Beclin 1、ATG7表达水平,自噬体数量观察,自噬调控药物剂量
阅读提示:Materials and Methods: Transmission Electron Microscope Detection, 以及结果部分关于自噬的图例
体内功能验证
AAV9病毒注射剂量和途径、自噬调节药物剂量和给药方式、检测时间点
阅读提示:Materials and Methods: Animal Models and Groupings