长链非编码RNA H19介导系统性硬化症皮肤中角质形成细胞和成纤维细胞的STAT3依赖性激活

Long Non-Coding RNA H19 mediates STAT3 dependent activation of keratinocytes and fibroblasts in Systemic Sclerosis skin

作者信息Begoña Caballero-Ruiz, Christopher W Wasson, Rebecca L Ross, Francesco Del Galdo
PMID41728987
发布时间2026-02-23
DOI10.1002/art.70104

实验完整度

包含皮肤组织水平表达分析(RNAscope/免疫组化)、体外细胞功能验证(siRNA敲低/过表达、凝胶收缩)、机制研究(ChIP、通路抑制)及细胞共培养实验等多层级验证。

主要模型

皮肤组织(SSc患者与健康对照) 原代真皮成纤维细胞(SSc与健康对照) hTERT永生化真皮成纤维细胞(HC和SSc) HaCaT角质形成细胞

重点核对

H19在SSc皮肤和成纤维细胞中的表达水平及与促纤维化标志物的相关性 siRNA敲低H19对SSc成纤维细胞促纤维化基因表达和凝胶收缩能力的影响 H19过表达对健康成纤维细胞促纤维化表型的诱导作用 TGF-β、IL-6、IL-11通过STAT3调节H19表达的机制,包括ChIP验证pSTAT3结合H19启动子 SSc成纤维细胞共培养诱导HaCaT细胞STAT3/STAT1磷酸化,且该效应依赖H19

摘要

目的:与健康对照(HCs)相比,真皮系统性硬化症(SSc)成纤维细胞及其外泌体可激活角质形成细胞,其中长链非编码RNA(lncRNA)H19被强调为其货物中表达上调最显著的RNA。H19在SSc发病机制中的作用从未被研究。本文旨在确定H19在真皮成纤维细胞的促纤维化激活及其与角质形成细胞串扰中的作用。方法:获取弥漫性SSc患者(n=20)或HCs(n=8)前臂皮肤活检标本,并外植真皮成纤维细胞。采用原位杂交检测皮肤中H19的表达,并联合STAT3和Collagen1的免疫组织化学。通过逆转录病毒转导和小干扰RNA调节H19和STAT3的表达。采用凝胶收缩和Transwell共培养进行功能研究。结果:在SSc中,与HCs相比,皮肤和外植真皮成纤维细胞中H19高表达,与已充分描述的促纤维化标志物呈中度相关。敲低SSc成纤维细胞中H19可降低促纤维化基因表达和细胞收缩能力。H19过表达足以诱导HC成纤维细胞产生促纤维化表型。机制上,转化生长因子-β、白细胞介素-6和白细胞介素-11通过激活STAT3显著增加HC成纤维细胞中H19的表达(分别为2.2倍、1.4倍和3.5倍)。此外,H19敲低可抑制SSc成纤维细胞共培养诱导的角质形成细胞STAT3和STAT1的激活。结论:本研究显示lncRNA H19是STAT3诱导的SSc皮肤成纤维细胞和角质形成细胞纤维化激活变化的关键介质,可被视为组织纤维化中有前景的治疗靶点。

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
长链非编码RNA H19在系统性硬化症皮肤纤维化中是否参与成纤维细胞和角质形成细胞的病理激活?
核心机制
TGF-β、IL-6和IL-11通过STAT3信号通路诱导H19表达,H19通过海绵吸附miR-29a等机制促进成纤维细胞促纤维化表型,并参与成纤维细胞与角质形成细胞间通讯,激活角质形成细胞STAT3/STAT1。
主要证据
SSc皮肤和成纤维细胞中H19水平升高并与COL-1、Col1A1、ACTA2和CCN2等促纤维化标志物相关;敲低H19降低促纤维化基因表达及凝胶收缩能力,过表达则诱导促纤维化表型;ChIP显示pSTAT3结合H19启动子;共培养实验证明H19敲低抑制角质形成细胞STAT3/STAT1激活。
研究意义
H19是STAT3诱导的SSc皮肤纤维化变化的关键介质,可能作为组织纤维化的治疗靶点。

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

患者样本中H19表达及与纤维化标志物的相关性分析

检测H19在SSc皮肤和成纤维细胞中的表达水平,并评估其与促纤维化标志物的关联,以初步支持H19在SSc发病中的作用。

通过RNAscope原位杂交检测皮肤H19表达,RT-qPCR检测原代成纤维细胞H19 mRNA,免疫组化检测COL-1和STAT3,并分析H19与Col1A1、ACTA2、CCN2的相关性。

2

H19敲低对SSc成纤维细胞促纤维化表型的影响

验证H19是否直接调控SSc成纤维细胞的促纤维化活性和收缩能力。

使用siRNA1和siRNA2敲低H19,通过RT-qPCR检测促纤维化基因表达,Western blot检测蛋白水平,并通过凝胶收缩实验评估细胞收缩能力。

3

H19过表达对健康成纤维细胞促纤维化表型的影响

验证H19过表达是否足以在正常成纤维细胞中诱导促纤维化表型,进一步支持其因果作用。

通过逆转录病毒转导在hTERT HC成纤维细胞中过表达H19,RT-qPCR检测促纤维化基因表达,Western blot检测蛋白水平,凝胶收缩实验评估功能变化,并用miR-29a mimic验证其逆转作用。

4

STAT3对H19表达的调控作用验证

探究TGF-β、IL-6和IL-11是否通过STAT3调控H19表达,并验证pSTAT3对H19启动子的直接结合。

使用TGF-β、IL-6或IL-11刺激HC成纤维细胞,并用SD208(TGF-βR抑制剂)、CTS(STAT3二聚化抑制剂)或siSTAT3处理,检测H19和STAT3 mRNA及蛋白水平;通过ChIP验证pSTAT3与H19启动子结合;在SSc成纤维细胞中敲低STAT3检测H19表达。

5

成纤维细胞H19对角质形成细胞STAT3/STAT1激活的影响

验证SSc成纤维细胞通过H19依赖方式激活角质形成细胞的STAT3和STAT1信号。

使用Transwell共培养系统,将SSc或HC成纤维细胞与HaCaT细胞共培养,Western blot检测HaCaT中pSTAT3、STAT3、pSTAT1和STAT1蛋白水平;同时设置H19敲低组验证其依赖性。

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Gibco--
胎牛血清Sigma--
青霉素-链霉素Sigma--
遗传霉素Thermo Fisher Scientific--
SD208Sigma--
隐丹参酮MedChemExpress--
转化生长因子-βR&D Systems--
白细胞介素-6PeproTech--
白细胞介素-11PeproTech--
RNA提取试剂盒Zymo Research--
cDNA合成试剂盒Thermo Fisher--
SyBr Green PCR试剂盒Bio-Rad--
CFX Connect实时荧光定量PCR检测系统Bio-Rad--
RIPA裂解液----
GAPDH抗体ProteintechHRP-60004
pSTAT3 (Tyr705)抗体Cell Signaling9131
STAT3抗体Abcam119352
CTGF/CCN2抗体Abcamab209780
pSMAD3抗体Abcamab52903
SMAD3抗体Cell Signaling9523
pSTAT1抗体Cell Signaling9167
STAT1抗体Cell Signaling9172
Supersignal West Pico PLUS化学发光底物Thermo Fisher34577
Amersham硝酸纤维素膜Amersham Biosciences--
H19 RNAscope探针Biotechnne1152841-C1
RNAscope 2.5HD检测试剂盒(红色)--322360
RNA-蛋白质共检测辅助试剂盒Biotechnne323180
DAB显色液Vector Laboratories--
H19 siRNA双链体OrigeneSR319206
siTrans 2.0转染试剂--TT320001
STAT3 siRNAQiagenSI00048363
Lipofectamine 2000转染试剂Thermo Fisher--
miRIDIAN miRNA模拟物(miR-29a)Horizon--
DharmaFECT4转染试剂HorizonT-2004-02
pBabepuro载体----
嘌呤霉素Gibco--
胶原凝胶工作液Cambridge BiosciencesCBA-201
IgG抗体Thermo Fisher86199
Dynabeads Protein G磁珠Thermo Fisher10004D
DNA纯化试剂盒Qiagen28104
Transwell插入小室(0.40 μm孔径)Corning--

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
患者样本和细胞系
SSc患者和HC的皮肤活检来源、样本量(SSc n=20,HC n=8);hTERT永生化成纤维细胞株的来源和代数限制
阅读提示:Materials and Methods - Patient enrollment and clinical characterization; Cell culture
细胞培养和刺激
细胞培养条件(DMEM, 10% FBS, 37°C, 5% CO2);血清饥饿时间(24小时);TGF-β (10 ng/mL)、IL-6 (50 ng/mL)、IL-11 (50 ng/mL)的处理时间;SD208(1 μM)和CTS(5 μM)的预处理时间
阅读提示:Materials and Methods - Cell culture; Morphogen stimulation
siRNA敲低
H19 siRNA(siRNA1和2)的序列和浓度;转染试剂(siTrans 2.0, Lipofectamine 2000)及转染时间;敲低效率和验证时间(48小时)
阅读提示:Materials and Methods - Small RNA interference transfections; Results - H19 expression regulates profibrotic activation
H19过表达
逆转录病毒载体(pBabepuro-H19)及转导过程;筛选浓度(Puromycin 1.0 μg/mL,维持0.5 μg/mL);细胞代数限制
阅读提示:Materials and Methods - Retroviral transduction
凝胶收缩实验
细胞密度(200,000 cells/孔);胶原凝胶工作液配置;聚合时间(1小时,37°C,无CO2);测量时间点(0、24、48小时)
阅读提示:Materials and Methods - Gel contraction; Results - H19 expression regulates profibrotic activation
Transwell共培养
成纤维细胞与HaCaT细胞的比例(90%汇合度);共培养时间(48小时);血清饥饿处理(血清-free培养基)
阅读提示:Materials and Methods - Transwell assay; Results - LncRNA H19 dermal fibroblast expression can modulate cell-cell communication
ChIP实验
交联时间(15分钟);超声条件(2×30 秒 50 mHz);抗体孵育时间(2小时室温);洗涤缓冲液和DNA纯化步骤
阅读提示:Materials and Methods - Chromatin immunoprecipitation analysis