硫酸软骨素6抑制小鼠皮肤角质形成细胞增殖,与银屑病相关

Chondroitin 6-sulfate represses keratinocyte proliferation in mouse skin, which is associated with psoriasis.

作者信息Kazuyuki Kitazawa, Satomi Nadanaka, Kenji Kadomatsu, Hiroshi Kitagawa
PMID33495490
发布时间2021-01-25
DOI10.1038/s42003-020-01618-5

实验完整度

包含基因敲除小鼠模型、细胞培养实验、体外信号通路分析(免疫印迹、PLA、SPR)以及咪喹莫特诱导的银屑病模型等多个独立证据层级,并进行功能验证和机制验证。

主要模型

C6st-1敲除小鼠 C6st-1杂合小鼠 人角质形成细胞系HaCaT 人角质形成细胞系PSVK1

重点核对

C6st-1基因型对表皮厚度和增殖的影响 CS-C处理对EGFR信号和角质形成细胞增殖的影响 EGFR抑制剂PD153035对增殖的抑制作用 咪喹莫特处理时间点和剂量对表皮增生的影响

摘要

硫酸软骨素参与表皮生物学,但其功能意义仍不清楚。在此,我们报道硫酸软骨素6对维持表皮稳态很重要。缺乏硫酸软骨素6-O-磺基转移酶1(C6st-1)的小鼠(该酶参与硫酸软骨素6的生物合成)表现出角质形成细胞过度增殖和皮肤通透性屏障功能受损。硫酸软骨素6直接与EGF受体相互作用,并负向控制配体诱导的EGF受体信号传导。用外源性硫酸软骨素6处理可挽救过度增殖的C6st-1敲除小鼠来源的角质形成细胞的正常功能。使用咪喹莫特诱导的表皮增生在C6st-1敲除小鼠中比在C6st-1野生型小鼠中更严重。总之,这些发现表明硫酸软骨素6在正常皮肤中抑制角质形成细胞增殖,并且C6st-1的表达水平可能与银屑病的易感性相关。

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
硫酸软骨素6是否在正常皮肤中调控角质形成细胞增殖,并影响银屑病易感性?
核心机制
硫酸软骨素6直接与EGFR结合,负向调控配体诱导的EGFR信号传导,从而抑制角质形成细胞增殖。
主要证据
C6st-1敲除小鼠显示角质形成细胞过度增殖、屏障功能受损,且磷酸化EGFR水平升高;外源性CS-C处理可逆转增殖表型,PLA和SPR证实CS-C与EGFR直接结合。
研究意义
C6st-1表达水平可能作为银屑病易感性的生物标志物,并可能为开发含硫酸软骨素6的局部治疗策略提供基础。

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

分析银屑病成纤维细胞和C6st-1小鼠表皮中CS二糖组成

评估银屑病和C6st-1基因缺失对CS硫酸化模式的影响

通过HPLC分析正常和银屑病成纤维细胞、C6st-1 WT/HE/KO小鼠表皮的CS二糖组成,并进行实时PCR检测CS生物合成酶表达。

2

C6st-1缺失对表皮增殖和分化的影响

检测C6st-1缺失是否导致角质形成细胞过度增殖和分化异常

通过免疫荧光检测K14、Ki67、K10和丝聚合蛋白,测量表皮厚度,并测定了屏障功能指标(透皮失水、甲苯胺蓝染色)。

3

C6st-1缺失对EGFR信号通路的影响

探究C6st-1缺失是否激活EGFR及其下游信号

通过免疫印迹检测表皮中p-EGFR、p-ERK1/2、p-STAT3水平,并在原代角质形成细胞中检测EGFR配体和促炎因子表达。

4

细胞自主性验证与CS-C治疗

确认C6st-1缺失对角质形成细胞增殖的影响是细胞自主的,并验证CS-C能否逆转

分离原代角质形成细胞,在有无PD153035、CS-A或CS-C条件下培养,检测增殖和EGFR信号。

5

验证CS-C与EGFR的直接相互作用

验证CS-C是否直接与EGFR结合并抑制信号

通过PLA和SPR实验检测CS-C与EGFR的结合。

6

人角质形成细胞系验证

验证CS-C是否通过EGFR调控人角质形成细胞增殖

用chondroitinase ABC消解CS链,处理HaCaT和PSVK1细胞,检测增殖和EGFR激活,并用PD153035抑制验证。

7

咪喹莫特诱导银屑病模型评估

评估C6st-1缺失对银屑病样炎症反应的敏感性

对C6st-1 WT、HE、KO小鼠背部涂抹咪喹莫特,分析皮肤炎症、表皮厚度及角质形成细胞增殖。

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----
角质形成细胞基础培养基2PromoCell--
补充混合物PromoCell--
分散酶IIWako#383-02281
TRIzol试剂Invitrogen--
RQ1无RNase DNasePromega--
M-MLV逆转录酶Invitrogen--
FastStart Essential DNA Green MasterRoche--
LightCycler 96实时荧光定量PCR仪Roche Applied Science--
VAPO METER SWL5001经皮水分流失测量仪Delfin Technologies Ltd.--
抗磷酸化EGFR抗体Cell Signaling#3777
抗EGFR抗体Cell Signaling#4267
抗ERK1/2抗体Cell Signaling#4695S
抗磷酸化ERK1/2抗体Cell Signaling#4376S
抗STAT3抗体Cell Signaling#9132S
抗磷酸化STAT3抗体Cell Signaling#9131S
抗丝聚合蛋白抗体GeneTex#GTX37695
抗硫酸软骨素C抗体Sigma-Aldrich#C8035
抗角蛋白14抗体Invitrogen--
抗角蛋白10抗体Abcamab9026
抗Ki67抗体BD Pharmingen#556003
Hoechst33342染料----
蔡司LSM700共聚焦激光扫描系统Zeiss--
基恩士BZ-8000荧光显微镜Keyence--
BZ-X700显微镜Keyence--
冷冻切片机Leica--
软骨素酶ABC----
EGFR抑制剂PD153035----
硫酸软骨素6----
硫酸软骨素4----
Duolink邻位连接探针Sigma-Aldrich--
Biacore X100表面等离子共振仪GE Healthcare--
CM5传感芯片GE Healthcare--
重组人EGFR蛋白(Fc嵌合体)Abcamab155726
表皮生长因子Invitrogen53003-018
重组EGF蛋白(Fc嵌合体)Sino Biological10605-H01H
5%咪喹莫特乳膏Mochida Pharmaceutical--
KaleidaGraph统计软件----

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
动物模型
C6st-1基因型(WT、HE、KO)
阅读提示:Methods: Animals
细胞培养
HaCaT和PSVK1细胞系来源、培养基成分、Ca2+浓度(30 μM)
阅读提示:Methods: Cell culture
角质形成细胞增殖实验
PD153035浓度(5 μM)、CS-A和CS-C浓度(100 μg/ml)、处理时间
阅读提示:Figure 5 legend
EGFR信号检测
磷酸化EGFR、ERK1/2、STAT3抗体及其稀释比例
阅读提示:Methods: Immunoblotting
体内银屑病模型
咪喹莫特剂量(62.5 mg/天)、处理天数(1或3天)、小鼠年龄(6-10周)
阅读提示:Methods: Imiquimod Treatment