基因表達技術(shù)揭示雷公藤紅素改善銀屑病炎癥的治療靶點

瀏覽次數(shù)：1487　發(fā)布日期：2022-10-31　來源：本站　僅供參考，謝絕轉(zhuǎn)載，否則責任自負

近日，上海市皮膚病醫(yī)院院長，上海市中醫(yī)藥研究院皮膚病研究所所長李斌教授團隊在皮膚科頂刊JOURNAL OF INVESTIGATIVE DERMATOLOGY（IF：8.551/Q1）上發(fā)表了題為Celastrol Attenuates Psoriasiform Inflammation by Targeting the IRF1/GSTM3 Axis的研究論文，報道了雷公藤紅素（Celastrol）改善銀屑病炎癥的治療靶點。該研究中的轉(zhuǎn)錄組測序由上海生物芯片有限公司（生物芯片上海國家工程研究中心）完成。

【研究內(nèi)容】

銀屑病的病理特征包括持續(xù)性炎癥和角質(zhì)形成細胞(KC)過度增殖。雷公藤紅素(CS)是雷公藤的活性成分，具有抑制T細胞分化、KC增殖和中性粒細胞招募的功能，雖然已用于銀屑病的治療，但其作用機制尚未完全闡明。研究利用轉(zhuǎn)錄組測序、生物信息分析發(fā)現(xiàn)IRF1/GSTM3是CS治療銀屑病的關(guān)鍵靶標；功能試驗、ChIP-qPCR、雙熒光素酶報告基因發(fā)現(xiàn)CS通過下調(diào)IRF1對GSTM3的轉(zhuǎn)錄抑制，改善細胞過度增殖與炎癥浸潤；免疫組化驗證了IRF1/GSTM3在人臨床銀屑病樣本組織中的表達水平；體內(nèi)實驗發(fā)現(xiàn)CS納米乳改善銀屑病樣小鼠及復發(fā)模型的病理表型。上述研究強調(diào)了CS干預銀屑病炎癥的作用靶標及IRF1/GSTM3可作為潛在的銀屑病防治靶點。

文章詳情

文章題目：Celastrol Attenuates Psoriasiform Inflammation by Targeting the IRF1/GSTM3 Axis

中文題目：雷公藤紅素靶向IRF1/GSTM3軸緩解銀屑病樣炎癥

發(fā)表時間：2022.02

期刊名稱：Journal of Investigative Dermatology

影響因子：8.551

DOI：10.1016/j.jid.2022.01.018

【研究思路】

1、CS干預后GSTM3和IRF1的表達發(fā)生改變

為了研究CS治療銀屑病的作用機理，研究者首先比較了CS在不同角質(zhì)形成細胞系（Keratinocytes, KC）中的親和力和特異性，并選擇HaCaT細胞用于后續(xù)研究。分別對CS干預與未受CS干預的HaCAT細胞進行轉(zhuǎn)錄組測序，結(jié)果顯示CS干預引起1,036個mRNAs差異表達，其中谷胱甘肽代謝途徑相關(guān)的基因高度富集。已有研究表明銀屑病患者血漿和皮損組織中谷胱甘肽減少，且這一代謝途徑中許多基因?qū)Υ_認銀屑病發(fā)病風險至關(guān)重要，其中，GSTM3是該途徑中表達變化最顯著的基因。同時，研究者通過生物信息學分析預測IRF1可能是與GSTM3啟動子區(qū)域結(jié)合的上游靶點。為了驗證結(jié)果的臨床相關(guān)性，作者對銀屑病患者皮損進行免疫組化染色，發(fā)現(xiàn)GSTM3低表達，而IRF1核陽性高表達。研究者進一步構(gòu)建了nio-CS凝膠處理銀屑病樣小鼠模型，發(fā)現(xiàn)處理后GSTM3上調(diào)、IRF1下調(diào)，與臨床結(jié)果一致。

Fig.1 CS干預后GSTM3和IRF1的表達改變

Fig.2 轉(zhuǎn)錄組分析和 nio-CS凝膠特征

2、IRF1和GSTM3存在顯著的負相關(guān)關(guān)系

為了鑒定GSTM3和IRF1的體外作用，研究者使用small interfering RNA干擾GSTM3和IRF1的表達，并通過M5（可誘導銀屑病樣細胞增殖和炎癥反應）進行刺激。結(jié)果表明，敲除GSTM3可顯著促進細胞增殖，敲除IRF1可顯著抑制細胞增殖，M5刺激后免疫炎癥指標、趨化因子、抗菌肽水平上調(diào)，皮膚屏障指標下調(diào)，在GSTM3敲除后，觀察到疾病表型加劇，但在IRF1基因沉默后疾病相關(guān)表型得到改善。

接下來，進一步探究IRF1和GSTM3之間的相互作用。研究者過表達IRF1，發(fā)現(xiàn)細胞增殖增加，而過表達GSTM3則逆轉(zhuǎn)了細胞的增殖。說明過表達GSTM3能夠逆轉(zhuǎn)IRF1過表達的不良影響，IRF1和GSTM3之間存在顯著的負相關(guān)關(guān)系。

Fig.3 檢測IRF1、GSTM3及指標的變化

3、CS通過IRF1/GSTM3軸在銀屑病中發(fā)揮關(guān)鍵的治療作用

為了探討CS對IRF1/GSTM3軸的調(diào)控作用，研究者在HaCaT細胞中進行了功能實驗。結(jié)果顯示，CS降低免疫和增殖指數(shù)，增加屏障標記物，而敲除GSTM3和過表達IRF1可逆轉(zhuǎn)CS的治療作用。此外，過表達GSTM3能夠逆轉(zhuǎn)IRF1過表達引起的的CS療效減弱。從轉(zhuǎn)錄角度分析，CS的干預直接將IRF1驅(qū)逐出GSTM3的啟動子區(qū)域，改善IRF1對靶基因GSTM3的轉(zhuǎn)錄抑制。因此，CS可以通過減弱IRF1與GSTM3之間的結(jié)合強度來改善銀屑病樣細胞表型。

Fig.4 CS在體內(nèi)外通過IRF1/GSTM3軸發(fā)揮治療作用

Fig.5 指標變化和 ChIP-qPCR 檢測

在接下來的實驗中，研究者進一步評估CS對咪喹莫特誘導的類銀屑病樣小鼠皮炎的治療潛力。結(jié)果顯示，nio-CS可以緩解皮膚干燥和粗糙，防止異常的表皮增厚、網(wǎng)脊延長、角化過度和表皮炎癥滲出，其療效甚至優(yōu)于陽性對照卡泊三醇。接下來研究者擴展了銀屑病的復發(fā)模型。在二次刺激下，之前接受過咪喹莫特和卡泊三醇治療的小鼠在給藥的最后一天出現(xiàn)了嚴重的銀屑病樣皮膚病變，而之前接受過nio-CS治療的小鼠表現(xiàn)為輕度皮膚病變和炎癥。值得注意的是，在兩種模型中與對照組相比，病變皮損Gstm3表達減少，并在nio-CS治療后增加，而Irf1的表達趨勢與Gstm3相反。綜上所述，CS能夠直接作用于IRF1/GSTM3軸，可作為治療和預防銀屑病的候選藥物。