HMGA1通过调控肺上皮细胞染色质开放性驱动闭塞性细支气管炎的上皮-间质转化

《Clinical Epigenetics》：HMGA1 drives EMT in obliterative bronchiolitis through epigenetic regulation of chromatin accessibility in pulmonary epithelial cells

本研究针对肺移植后闭塞性细支气管炎(OB)这一临床难题，揭示了高迁移率族蛋白A1(HMGA1)通过表观遗传机制调控染色质开放性，从而促进TGF-β1诱导的上皮-间质转化(EMT)过程。研究人员发现HMGA1能够直接增强EMT促进基因(包括SP1、DOCK4、SRF和ANLN)的染色质可及性，为开发OB治疗新靶点提供了重要理论依据。

　　

肺移植作为终末期肺病患者最后的希望，却面临着长期生存率的严峻挑战。其中，慢性移植物功能障碍(CAD)是影响患者预后的主要障碍，而闭塞性细支气管炎(OB)则是CAD最常见的形式。OB是一种以气道纤维化和管腔闭塞为特征的炎症纤维增生性疾病，被认为是慢性排斥反应的一种表现形式。该疾病早期表现为上皮损伤、上皮下炎症和细胞外基质(ECM)沉积，最终导致气道纤维化和管腔闭塞。尽管近年来急性排斥反应的管理取得了进展，但OB的发病机制尚未完全阐明，缺乏有效的治疗手段。

为了深入探究OB的发病机制，研究人员建立了一种小鼠异位气管移植模型，该模型能够很好地模拟临床OB的病理特征。通过这一模型，研究团队发现高迁移率族蛋白A1(HMGA1)在OB发生发展中发挥着关键作用。HMGA1是一种染色质结构蛋白，能够通过改变染色质结构来调控基因表达，但其在OB中的具体功能尚不清楚。

本研究主要采用了异位气管移植模型、RNA测序(RNA-Seq)、染色质可及性测序(ATAC-Seq)、免疫荧光、免疫组化、Western blot、RT-qPCR等关键技术方法。其中异位气管移植使用BALB/c(供体)和C57/BL6(受体)小鼠建立MHC不匹配的移植模型；RNA-Seq和ATAC-Seq分别用于分析基因表达谱和染色质开放性；细胞实验使用BEAS-2B人支气管上皮细胞系进行机制验证。

小鼠异位气管同种异体移植模型成功建立

研究人员成功建立了小鼠异位气管移植模型，模拟了移植后OB的早期阶段。组织学分析显示，实验组在移植后7天和14天均出现明显的管腔闭塞和炎症细胞浸润，且随着时间推移，管腔闭塞程度逐渐加重。细胞因子检测发现，实验组在7天时促炎细胞因子IL-1β和IL-6水平显著升高，而抗炎细胞因子IL-10水平降低，证实了免疫激活的发生。

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TGF-β1介导的ECM沉积可能是OB发展的主要因素

RNA-Seq分析显示，在移植后14天，ECM相关通路显著富集。研究发现TGF-β1(转化生长因子-β1)在实验组中表达显著上调，这是一种已知的促纤维化因子，能够调节ECM的合成、重塑和降解。进一步的实验证实，实验组中胶原蛋白I(Col I)、胶原蛋白III(Col III)和基质金属蛋白酶2(MMP2)的表达均显著增加，表明TGF-β1诱导的ECM重塑在OB进展中起着重要作用。

HMGA1在异位气管标本中异常上调

RNA-Seq分析发现HMGA1在实验组中显著上调，这一结果在蛋白质水平得到了Western blot和免疫组化的验证。HMGA1作为一种染色质重塑蛋白，与炎症和纤维化过程密切相关，提示其可能参与OB的发病机制。

HMGA1是TGF-β1介导的EMT的关键参与者

研究发现TGF-β1能够显著上调HMGA1的表达，而HMGA1的敲低能够部分逆转TGF-β1诱导的上皮-间质转化(EMT)。具体表现为，HMGA1敲低后，上皮标志物E-钙黏蛋白表达恢复，间质标志物波形蛋白、α-平滑肌肌动蛋白(α-SMA)和纤连蛋白(FN)表达下降，证实了HMGA1在TGF-β1介导的EMT中的关键作用。

HMGA1调节全局染色质可及性景观

ATAC-Seq分析显示，TGF-β1刺激显著降低了全局染色质可及性，而HMGA1敲低部分恢复了这种可及性。 motif富集分析发现，TGF-β1下调了EMT抑制转录因子Bach2和Atf3的结合位点可及性，而HMGA1敲低特异性恢复了这些调控位点的可及性。功能注释显示，TGF-β1诱导的可及区域富集在"细胞-细胞粘着连接"等与EMT相关的术语上。

通过整合染色质可及性筛选鉴定HMGA1依赖性调控的EMT促进基因

通过整合ATAC-seq和RNA-seq数据，研究人员发现HMGA1通过调节关键EMT相关基因的染色质可及性来调控EMT过程。其中，DOCK4的表现最为显著，其染色质可及性和转录激活与OB发病机制密切相关。SP1和ANLN也被验证为HMGA1的靶标。这些发现强调了HMGA1在调控功能性多样化EMT程序中的作用。

本研究首次证明了HMGA1在OB的EMT过程中发挥着至关重要的作用。研究发现HMGA1通过增强EMT相关基因的染色质可及性促进EMT的发生，使其成为移植后OB的潜在治疗靶点。这一发现不仅深化了对OB发病机制的理解，也为开发新的治疗策略提供了重要线索。HMGA1的染色质调节活性为治疗干预提供了独特的机会，针对HMGA1的治疗策略可能有助于减轻气道纤维化，改善肺移植患者的预后。未来的研究应该致力于验证这些发现，并在更大型的队列中探索HMGA1在不同细胞类型中的背景依赖性作用，以及其在临床OB检测和治疗监测中的潜在应用价值。