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为探究花生四烯酸 15 - 脂氧合酶 B(ALOX15B)在角质形成细胞炎症中的作用机制,研究人员用细胞因子鸡尾酒诱导银屑病样表型,沉默 ALOX15B。结果发现其可增强炎症,该研究为理解银屑病发病机制提供新视角。
在皮肤的生理与病理过程中,脂质扮演着极为关键的角色。它不仅是皮肤屏障的重要组成部分,还参与炎症调节、细胞生长与分化等过程。银屑病,一种困扰全球约 3% 人口的慢性炎症性皮肤病,以角质形成细胞的过度增殖、异常分化以及免疫细胞浸润为特征。目前,虽然对银屑病的研究取得了一定进展,但在脂质相关介质与银屑病发病机制的关联方面,仍存在诸多未知。特别是花生四烯酸 15 - 脂氧合酶 B(ALOX15B),虽已知其与银屑病有关,但其在角质形成细胞炎症中的具体作用机制却不明确。为了深入了解这一机制,来自德国歌德大学法兰克福分校医学院生物化学研究所 I 等机构的研究人员展开了相关研究。该研究成果发表在《Cell Death and Disease》杂志上,为银屑病的研究开辟了新的方向。
研究人员运用了多种技术方法来开展此项研究。在细胞实验方面,通过 RNA 干扰(RNAi)技术沉默 ALOX15B 基因表达,利用细胞因子鸡尾酒(包含 IL - 17A、干扰素 - γ(IFNγ)和肿瘤坏死因子 - α(TNFα))诱导角质形成细胞产生银屑病样表型。同时,采用实时荧光定量聚合酶链式反应(qPCR)检测基因表达水平,蛋白质免疫印迹法(Western blotting)分析蛋白质表达和磷酸化水平,细胞因子检测技术如细胞因子微球检测(CBA)测定细胞因子分泌量。在组织实验中,运用 RNAscope 和免疫组化技术研究 ALOX15B 在人体皮肤中的表达和定位,构建人皮肤等效模型模拟体内环境进行研究。
研究结果主要包括以下几个方面:
- ALOX15B 在银屑病中上调:RNAscope 和免疫组化结果显示,ALOX15B 在银屑病皮损样本中表达增加,其 RNA 定位于基底和基底上层角质形成细胞层,蛋白质则在整个表皮表达,且在分化程度较高的表皮层表达增强,还呈现出质膜定位。体外实验也证实,用细胞因子鸡尾酒处理角质形成细胞后,ALOX15B 表达随时间增加,而 ALOX15B 沉默细胞中其蛋白质表达显著降低。
- ALOX15B 沉默降低花生四烯酸和二十碳五烯酸衍生的氧脂:通过液相色谱 - 串联质谱(LC - MS/MS)分析发现,转染 ALOX15B siRNA 后,花生四烯酸代谢产物 15 - HETE 显著减少,二十碳五烯酸衍生的 15 - HEPE 浓度也呈下降趋势,同时脂质过氧化水平显著降低。
- ALOX15B 沉默增强角质形成细胞炎症:qPCR 和细胞因子检测结果表明,ALOX15B 沉默单独或与细胞因子鸡尾酒共同处理时,可显著增加 CCL2、CCL5、CXCL10 和 IL6 的表达和分泌,降低 CXCL8 的表达和分泌。在 3D 皮肤模型中,用脂氧合酶抑制剂 ML351 处理也得到类似结果,且 ML351 处理可降低脂质过氧化。
- 抑制 JAK1/STAT1 通路减弱 ALOX15B 沉默介导的 CCL2 表达:研究发现,ALOX15B 沉默后,STAT1 磷酸化水平升高。抑制 JAK1 可降低 STAT1 磷酸化水平,减弱 ALOX15B 沉默对 STAT1 磷酸化的影响,并使 CCL2、CCL5 和 CXCL10 表达降低。同时,沉默 STAT1 也能降低 ALOX15B 沉默细胞中 CCL2 的表达。
- ALOX15B 沉默抑制 EGFR:ALOX15B 沉默后,EGFR 基因表达和蛋白质水平均显著降低,且 EGFR 向溶酶体区域的转运增加,导致其降解。抑制 EGFR 可增加 STAT1 磷酸化,使 CCL2、CCL5 和 CXCL10 表达增加,与 ALOX15B 沉默联合处理时,这些细胞因子表达进一步增加。
- ALOX15B 沉默通过 NRF2/EGFR/ERK 信号通路调节胆固醇稳态:ALOX15B 沉默使参与胆固醇生物合成的基因 HMGCS1、HMGCR、LSS 和 MSMO1 表达降低,但核蛋白 SREBP2 的表达未改变。EGFR 和 ERK 的抑制可降低 HMGCS1 和 HMGCR 的表达。此外,ALOX15B 沉默还导致 NRF2 靶基因表达减少,激活 NRF2 可部分恢复 EGFR 和 ERK 的表达。
- ALOX15B 沉默改变膜脂质:通过共聚焦显微镜分析发现,ALOX15B 沉默使细胞膜中胆固醇和脂筏减少,膜极性改变,Lo/Ld 比值降低。
研究结论和讨论部分指出,该研究深入揭示了 ALOX15B 在银屑病样角质形成细胞炎症中的抗炎作用机制。ALOX15B 沉默通过调节质膜脂质,改变 EGFR/STAT1/JAK1 信号轴,进而影响细胞因子分泌,增强炎症反应。这一发现为理解银屑病的发病机制提供了新的视角,表明 ALOX15B 可能是治疗银屑病的潜在靶点。同时,研究也存在一些局限性,如缺乏特异性 ALOX15B 抑制剂,未来研究可在更复杂的 3D 模型或体内进一步探究 ALOX15B 的作用。总体而言,该研究成果为银屑病的治疗和药物研发提供了重要的理论依据和新的研究方向。