成纤维细胞中IL-13RA2下调通过JAK/STAT6激活促进瘢痕疙瘩纤维化

IL-13RA2 downregulation in fibroblasts promotes keloid fibrosis via JAK/STAT6 activation.

作者信息Hua Chao, Lisheng Zheng, Pojui Hsu, Jinyun He, Ridong Wu, Shuqia Xu, Ruixi Zeng, Yuan Zhou, Huisi Ma, Haibo Liu, Qing Tang
PMID36757802
发布时间2023-03-22
DOI10.1172/jci.insight.157091

实验完整度

结合临床样本(IHC/WB)、原代成纤维细胞体外实验(过表达/敲低/抑制剂)、患者来源异种移植小鼠模型,明确功能与机制验证。

主要模型

瘢痕疙瘩成纤维细胞(KFs) 正常真皮成纤维细胞(NFs) THP-1来源的M0巨噬细胞 患者来源异种移植瘢痕疙瘩小鼠模型(BALB/c nude mice)

重点核对

IL-13RA2在KFs中的表达(mRNA和蛋白) p-STAT6水平(Western blot、IHC) AS1517499处理浓度和时间(体外:500或800 nM/1 μM,16-48小时;体内:3.95 mg/mL,隔天注射,共10天) KFs对AS1517499的IC50值(1055-1958 nM) IL-13RA2过表达或敲低后细胞行为变化(增殖、凋亡、迁移、侵袭)

摘要

瘢痕疙瘩被认为是皮肤损伤后诱导的以慢性炎症为特征的纤维增生性疾病的表现。解析瘢痕疙瘩形成的潜在机制对于改善治疗结果至关重要。在这里,我们发现在瘢痕疙瘩真皮中,与正常真皮相比,更多的巨噬细胞向M2亚型活化。Western blot显示,与正常真皮来源的成纤维细胞相比,瘢痕疙瘩成纤维细胞中磷酸化STAT6(p-STAT6)的水平更高,p-STAT6是M2极化的已知诱导剂。此外,瘢痕疙瘩纤维化与p-STAT6水平呈正相关。进一步,我们发现在瘢痕疙瘩成纤维细胞中,IL-13RA2(一种IL-13的诱饵受体)表达下调,与正常真皮成纤维细胞相比。在瘢痕疙瘩成纤维细胞中异位表达IL-13RA2导致STAT6磷酸化、细胞增殖、迁移、侵袭、细胞外基质分泌和肌成纤维细胞标志物表达的抑制,以及凋亡的增加。一致地,在正常成纤维细胞中敲低IL-13RA2诱导了瘢痕疙瘩样状态。此外,在患者来源的异种移植瘢痕疙瘩植入小鼠模型中,体外应用和瘤内注射p-STAT6抑制剂AS1517499均导致增殖抑制和组织坏死、凋亡以及肌成纤维细胞标志物减少。总之,本研究阐明了IL-13RA2在瘢痕疙瘩病理中的关键作用,并启发了关于JAK/STAT6抑制的瘢痕疙瘩治疗的进一步转化研究。

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
IL-13RA2在瘢痕疙瘩成纤维细胞中的表达变化及其对瘢痕疙瘩纤维化的作用和机制。
核心机制
IL-13RA2下调导致JAK/STAT6信号通路激活,促进成纤维细胞增殖、迁移、侵袭、ECM分泌和肌成纤维细胞标志物表达,抑制凋亡,从而加剧纤维化。
主要证据
临床样本显示KFs中IL-13RA2下调且p-STAT6升高;体外过表达IL-13RA2抑制STAT6磷酸化及促纤维化行为,敲低则相反;AS1517499抑制p-STAT6可逆转效应并在PDX模型中抑制纤维化。
研究意义
研究阐明了IL-13RA2和JAK/STAT6通路在瘢痕疙瘩发病中的关键作用,为靶向JAK/STAT6抑制的瘢痕疙瘩治疗提供转化研究基础。

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

鉴定瘢痕疙瘩中M2样巨噬细胞富集

比较瘢痕疙瘩与正常皮肤中巨噬细胞亚型分布,探究成纤维细胞对巨噬细胞极化的影响。

通过IHC检测CD68和CD163,并通过Transwell实验评估KF-CM对M0巨噬细胞的趋化作用,以及共培养后M0细胞中p-STAT6和TGF-β的表达。

2

验证JAK/STAT6信号通路在KFs中激活

评估JAK/STAT6信号通路在瘢痕疙瘩组织和细胞中的激活状态。

通过Western blot和IHC检测p-STAT6水平,并测定KFs和NFs对AS1517499的敏感性。

3

检测IL-13RA2表达及其与p-STAT6的相关性

探究IL-13RA2在瘢痕疙瘩中的表达变化及其与JAK/STAT6激活的关系。

通过qRT-PCR和Western blot检测IL13RA2等mRNA和蛋白水平,并进行Pearson相关性分析。

4

过表达IL-13RA2对细胞纤维化行为的影响

研究IL-13RA2过表达对KFs增殖、凋亡、迁移、侵袭和ECM分泌的影响。

使用慢病毒感染KFs过表达IL13RA2(KF-IL13RA2),通过CCK8、流式凋亡、Transwell、Western blot和免疫荧光检测相关指标。

5

敲低IL13RA2对正常成纤维细胞的影响

验证IL-13RA2敲低是否诱导正常成纤维细胞呈现瘢痕疙瘩样行为。

使用siRNA敲低NFb细胞中IL13RA2,并检测增殖、凋亡、迁移、侵袭及相关蛋白表达,并用AS1517499处理逆转。

6

体外抑制p-STAT6对KFs促纤维化活性的影响

评估AS1517499抑制p-STAT6对KFs凋亡、迁移、侵袭和蛋白表达的影响。

用AS1517499处理KFs,通过流式凋亡、Transwell和Western blot检测。

7

体内AS1517499抑制瘢痕疙瘩移植模型中的纤维化

在体内验证p-STAT6抑制对瘢痕疙瘩生长的抑制作用。

建立患者来源瘢痕疙瘩移植模型,皮下注射AS1517499或溶剂,10天后检测体积、增殖、凋亡、M2巨噬细胞和α-SMA。

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培养基文中未明确说明--
I型胶原酶文中未明确说明--
胎牛血清文中未明确说明--
RPMI 1640培养基文中未明确说明--
β-巯基乙醇文中未明确说明--
佛波酯Sigma AldrichP8139
聚凝胺Sigma-Aldrich107689
4 μg/mL聚凝胺Sigma-Aldrich107689
AS1517499文中未明确说明--
二甲基亚砜文中未明确说明--
RNA保存液Thermo Fisher ScientificAM7024
组织RNA纯化试剂盒PlusEZBioscienceEZB-RN001-plus
快速RNA纯化试剂盒EZBioscienceB0004DP
Nanodrop 2000Thermo Fisher Scientific--
彩色逆转录试剂盒EZBioscienceA0010CGQ
SYBR Green qPCR混合液EZBioscienceA0012-R2
RIPA裂解液Beyotime BiotechnologyP0013B
蛋白酶抑制剂Roche05056489001
磷酸酶抑制剂Roche04906837001
BCA蛋白测定试剂盒Thermo Fisher Scientific23227
上样缓冲液Yeasen20315ES05
ChemiDoc Touch凝胶成像系统Bio-Rad1708370
IL13RA2过表达慢病毒GENECHEMGIDL0219876
针对IL13RA2的siRNATransheepSI2108081
INTERFERin转染试剂Polyplus409-10
CCK8检测试剂盒EZBioscienceEZB-CK8
Annexin V-APC/7-AAD凋亡检测试剂盒KeyGENKGA1023
细胞培养小室Falcon35097
基质胶Corning354480
抗α-SMA抗体Abcamab124964
山羊抗兔IgG H&L(Alexa Fluor 594)Abcamab150080
DAPIThermo Fisher Scientific62247
荧光成像系统(NIKON Eclipse Ni-U)NIKON--
Masson染色试剂盒ServicebioG1006
抗p-STAT6抗体Abcamab263947
抗IL-13RA2抗体Cell Signaling Technology85677
抗CD68抗体Cell Signaling Technology76437
抗CD163抗体Cell Signaling Technology93498
抗CD31抗体Cell Signaling Technology77699
抗Ki67抗体Abcamab15580
抗α-SMA抗体Abcamab124964
玻片扫描仪(江丰)Jiang Feng--
TUNEL染色试剂盒ElabscienceE-CK-A320
Vectra Polaris扫描仪Akoya--
BALB/c裸鼠广东景科生物科技有限公司--
显微镜(NIKON ECLIPSE 80i)NIKON--

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
原代成纤维细胞分离培养
组织来源:瘢痕疙瘩和正常皮肤;消化条件:0.2%胶原酶I,37℃,4小时;培养:DMEM+10%FBS,37℃,5%CO2;传代:2-6代。
阅读提示:Methods: Primary fibroblast isolation and culture
THP-1细胞分化和共培养
PMA浓度:150 ng/mL处理48小时;共培养时间:48小时;细胞比例:THP-1 1×10^6,成纤维细胞2×10^5;Transwell孔径:0.4 μm。
阅读提示:Methods: THP-1 cell culture, PMA stimulation, and coculture with fibroblasts
IL-13RA2过表达
慢病毒滴度:1×10^8 TU/mL,20 μL;polybrene浓度:4 μg/mL;感染时间:12小时后换液。
阅读提示:Methods: Transfection and lentiviral infection
IL-13RA2敲低
siRNA序列:见补充表4;转染试剂:INTERFERin;NFb细胞。
阅读提示:Methods: Transfection and lentiviral infection; Supplemental Table 4
细胞增殖检测
细胞密度:1000个/孔;检测时间点:文中未明确说明;试剂:CCK8。
阅读提示:Methods: CCK8 cell proliferation assay
细胞凋亡检测
Annexin V-APC/7-AAD染色;AS1517499处理浓度和时间:1 μM,16小时(特定实验)。
阅读提示:Methods: Cell apoptosis assay
Transwell迁移和侵袭实验
细胞数:迁移:KFs/NFs 3×10^4;侵袭:KFs 4×10^4,NFs 6×10^4;处理:AS1517499 500 nM或1 μM,16或22-23小时;Matrigel包被。
阅读提示:Methods: Transwell migration and invasion assay
免疫荧光
一抗:α-SMA (1:500);二抗:Alexa Fluor 594 (1:1000);DAPI染色。
阅读提示:Methods: Immunofluorescence assay
组织染色和IHC
切片厚度:3 μm;抗体浓度:p-STAT6 1:1000,IL-13RA2 1:400,CD68/CD163/CD31 1:800,Ki67 1:200;α-SMA 1:1000;IHC评分标准。
阅读提示:Methods: Masson's trichrome staining, IHC staining, and TUNEL staining
动物实验
小鼠品系:BALB/c裸鼠,雌性,6-8周,12只;移植瘢痕组织大小:8×5×5 mm;AS1517499剂量:3.95 mg/mL,50 μL皮下注射,隔天一次,共10天;溶剂对照。
阅读提示:Methods: Animal experiments
统计分析
统计方法:双尾Student t检验,Wilcoxon检验,Pearson相关性分析;IC50估计:非线性回归;显著性水平P<0.05;数据表示:mean ± SD。
阅读提示:Methods: Statistics