抑制成纤维细胞活化蛋白部分恢复机械活化滑膜细胞的稳态表型

Inhibition of fibroblast activation protein partially restores the homeostatic phenotype of mechanoactivated synoviocytes

作者信息Elizabeth R Bernstein, Brendan D Stoeckl, Rachel Flaugh, Lorielle Laforest, Kevin G Burt, Nathaniel A Dyment, Carla R Scanzello, Robert L Mauck, Liane Miller
PMID41865972
发布时间2026-07
DOI10.1016/j.joca.2026.03.121

实验完整度

包含跨物种滑膜组织染色、体外FLS机械活化模型、FAPi处理形态/转录/功能验证及机制相关焦点黏附分析等至少两个独立证据层级。

主要模型

牛原代成纤维样滑膜细胞(FLS) 小鼠DMM模型滑膜 猪DMM模型滑膜 人OA滑膜组织样本

重点核对

人类患者样本:晚期OA(KL 3-4级)滑膜与健康对照,n=9 vs n=3 动物模型:小鼠(n=5/组)和猪(n=8/组)DMM模型,取材时间分别为8周和6个月 体外模型:15kPa聚丙烯酰胺凝胶(软)和玻璃(硬)上培养FLS,±TGFβ-1(10ng/mL),n=5/组 FAP抑制剂处理:Ac-Gly-BoroPro(10μg/mL),Fasudil(10μM),n=5/组或n=4/组 检测指标:免疫荧光、RT-qPCR、胶原凝胶收缩、FUNCAT、焦点黏附分析

摘要

目的:滑膜纤维化以成纤维样滑膜细胞(FLS)的机械活化为特征,被认为是骨关节炎(OA)的驱动因素。成纤维细胞活化蛋白(FAP)由活化的FLS表达,并促进OA进展,但其机制尚不明确。本研究的目的是评估FAP在OA跨物种中的表达,评估FLS中FAP的调控,并确定FAP抑制如何改变机械活化FLS的表型。方法:通过免疫荧光评估来自人类患者(n=9)和OA动物模型(小鼠n=5;猪n=8)的滑膜中FAP的表达。通过将FLS接种在聚丙烯酰胺凝胶或玻璃上,并加或不加TGFβ(n=5/组),建立FLS机械活化的体外模型。用FAP抑制剂(FAPi)处理活化的FLS,并通过免疫荧光、RT-qPCR、胶原凝胶收缩和FUNCAT(n=5–7/组)评估表型。结果:在小鼠(MD: 10.3, 95% CI: [3.0, 17.6])、猪(8.7 [4.6, 12.8])和人类(24.5 [11.8, 37.3])OA滑膜中FAP增加,并与滑膜病理的组织学标志物相关。在刚性基质上体外培养激活FLS,TGFβ处理诱导FAP表达(1.8 [0.3, 3.4])。FAP抑制部分挽救了活化FLS的形态、转录和功能特征(例如,应力纤维形成减少(−0.2 [−0.35, −0.05]),αSMA表达(−2.9 [−4.9, −0.84])和收缩性(−0.16 [−0.33, −0.0]))。结论:FAP在OA滑膜中的上调在物种间保守。FAP是TGFβ响应的FLS机械活化驱动因子,其抑制部分恢复了FLS的稳态功能。靶向FAP可能代表一种改善滑膜健康和减轻OA关节退变的新策略。关键词:成纤维细胞活化蛋白,滑膜力学生物学,骨关节炎

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
FAP是否在骨关节炎中跨物种上调,其表达如何受FLS活化调控,以及FAP抑制是否改变机械活化FLS的表型。
核心机制
FAP是TGFβ响应的FLS机械活化驱动因子,通过支持焦点黏附形成和成熟,增强机械传导,放大细胞骨架收缩性并促进肌成纤维细胞分化。
主要证据
跨物种OA滑膜中FAP上调并与αSMA和组织学评分相关;体外硬基质+TGFβ激活FLS后FAP表达增加;FAP抑制减少αSMA表达、应力纤维共定位、焦点黏附成熟和胶原凝胶收缩。
研究意义
靶向FAP可能通过减少软骨降解和恢复滑膜稳态提供双重益处,成为改善OA滑膜健康和减轻关节退变的新策略。

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

跨物种滑膜FAP表达验证

确认FAP在人类、小鼠和猪的OA滑膜中是否上调,并评估其与滑膜病理的相关性。

通过免疫荧光染色检测健康与OA滑膜组织(人类n=9,小鼠n=5,猪n=8)中FAP和αSMA蛋白表达,并进行组织学评分(炎症浸润、增生、血管化、纤维化)和相关分析。

2

体外FLS机械活化模型建立

建立体外FLS机械活化模型,并评估FAP表达的调控因素。

将牛原代FLS接种在15kPa聚丙烯酰胺凝胶或玻璃上,±TGFβ-1(10ng/mL)刺激48小时,检测细胞形态、焦黏附、αSMA和CTGF表达及FAP表达。

3

FAP抑制对活化FLS表型的影响

评估FAP抑制(FAPi)是否能部分逆转机械活化FLS的形态、转录和功能表型。

将FLS培养在玻璃上±TGFβ,并添加FAPi(Ac-Gly-BoroPro,10μg/mL)或Fasudil(10μM)处理6天,评估细胞形态、αSMA表达、应力纤维共定位、焦点黏附形态、胶原凝胶收缩和新生基质产生。

4

机制探究:FAP对焦点黏附的影响

探究FAP是否通过调节焦点黏附形成和成熟来促进FLS机械活化。

通过免疫荧光染色并定量焦点黏附数量、面积、长度和超成熟比例(>8μm),比较FAPi和Fasudil处理组与对照组。

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
DMEM培养基----
胎牛血清----
青霉素/链霉素/两性霉素B----
IV型胶原酶Worthington BiochemicalLS004189
转化生长因子β1InvitrogenPHG9204
磺基-SANPAHThermoFisher Scientific22589
纤连蛋白----
FAP抑制剂(Ac-Gly-BoroPro)MedChemExpressHY-101801
法舒地尔Thomas ScientificCDS021620

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
滑膜免疫荧光和组织学
人类、小鼠和猪滑膜样本的获取方式、处理时间、染色方案;组织学评分标准
阅读提示:Methods中'滑膜免疫荧光和组织学'及补充方法
FLS分离和培养
牛滑膜来源、消化条件、细胞传代数(P1-P3)
阅读提示:Methods中'成纤维样滑膜细胞分离和培养'
体外机械活化模型
聚丙烯酰胺凝胶刚度(15kPa)、玻璃硬度、TGFβ-1浓度(10ng/mL)、细胞接种密度、培养时间(48h)
阅读提示:Methods中'成纤维样滑膜细胞分离和培养'及图3图注
FAPi和Fasudil处理
FAPi浓度(10μg/mL)、Fasudil浓度(10μM)、处理时间(6天)、加药时间点(第0天和第3天)
阅读提示:Methods中'成纤维样滑膜细胞分离和培养'及图4图注
功能检测
胶原凝胶收缩实验和FUNCAT的具体条件(凝胶类型、细胞密度、时间点等)
阅读提示:Methods中'功能性检测'及补充方法