脂肪酶A作为与脂质代谢相关的生物标志物以及肥厚性瘢痕中的治疗靶点

《Journal of Polymer Materials》：Lipase A as a Lipid Metabolism–Related Biomarker and Therapeutic Target in Hypertrophic Scars

HS的形成与脂代谢异常相关，LIPA基因通过调控成纤维细胞增殖迁移起关键作用，贝塔米松可能靶向LIPA治疗HS。

　　

Xuehua Wang|Xin Zhou|Jianwei Chen|Xinyang Wu|Yunjie Chen|Zhuxin Gao|Xiaogang Liu|Yanxin Chen|Jinsheng Liu|Wenlian Zheng|Yixun Zhang|Ronghua Yang

华南理工大学医学院第二附属医院烧伤与整形外科，中国广州510180

摘要

增生性瘢痕（HS）是伤口愈合的病理结果，其特征是成纤维细胞过度激活和细胞外基质异常沉积。最近的研究表明，代谢变化，特别是在脂质途径中的变化，参与了成纤维细胞的调控和瘢痕的形成。目前的治疗方法往往效果有限且复发率较高。为了更好地理解其潜在机制，我们分析了增生性瘢痕和正常成纤维细胞的转录组数据。我们发现了64个与脂质代谢相关的差异表达基因，这些基因在亚油酸和鞘脂代谢途径中富集。LASSO回归分析将脂肪酶A（LIPA）确定为关键枢纽基因。ROC分析证实了LIPA的高诊断准确性。在TGF-β1刺激的成纤维细胞中的实验验证显示，LIPA在mRNA和蛋白质水平上均表现出上调。功能实验表明，沉默LIPA显著抑制了成纤维细胞的增殖和迁移。此外，通过与五种常用的增生性瘢痕治疗药物（5-氟尿嘧啶、倍他米松、伊莫喹莫德、曲安奈德和维拉帕米）的分子对接，发现倍他米松是与LIPA结合最强的化合物，这提示其具有潜在的药理作用。总体而言，这些发现将LIPA确立为与脂质代谢相关的生物标志物和治疗靶点。本研究提供了一个将脂质代谢与瘢痕形成联系起来的机制框架，并支持针对代谢途径的精准治疗策略。

引言

增生性瘢痕（HS）是烧伤、创伤或手术后常见的病理结果。¹其特征是成纤维细胞异常激活、细胞外基质过度沉积和持续炎症。²这些病理变化与细胞能量代谢紊乱和信号通路失调密切相关。尽管近年来外科、药物和物理疗法有所改进，³但目前的治疗方法仍缺乏特异性和长期疗效。^{4, 5, 6}因此，阐明HS的分子机制，特别是在代谢水平上，对于识别可靠的生物标志物和开发精准的治疗策略至关重要。⁷

研究表明，代谢重编程在组织纤维化和异常伤口修复中起着关键作用。^{8, 9, 10}其中，脂质代谢已成为调节细胞行为的核心因素。^{11, 12}它支持膜结构，维持能量平衡，并通过多种信号通路影响细胞的增殖、迁移和凋亡。^{13, 14, 15}特别是亚油酸代谢和鞘脂代谢是两个与疾病进展密切相关的脂质代谢分支。^{16, 17, 18, 19, 20}在癌症研究中，异常的亚油酸代谢会改变脂质组成并引发氧化应激，导致细胞不受控制的增殖和迁移。^{21, 22, 23}失调的鞘脂代谢则会导致细胞凋亡抵抗、药物耐受性和微环境重塑。^{24, 25}除了癌症，越来越多的证据表明，这两种途径还参与了心血管疾病、代谢综合征和纤维化疾病。这些发现表明，亚油酸和鞘脂代谢在不同疾病中具有共同的致病机制。然而，脂质代谢在HS中的作用仍不甚明了。特别是亚油酸和鞘脂代谢是否促进成纤维细胞激活和病理瘢痕形成尚未得到系统研究。这一知识空白限制了在HS预防和治疗中探索脂质代谢相关靶点的可能性。鉴于HS与癌症和纤维化具有共同特征（如过度增殖、凋亡受损和微环境重塑），我们假设脂质代谢，尤其是亚油酸和鞘脂代谢，在HS的发展中也可能起着关键作用。

在这项研究中，我们旨在识别与HS形成相关的脂质代谢基因。通过转录组分析比较了HS组织和正常皮肤的基因表达情况。将差异表达基因与亚油酸和鞘脂代谢途径进行交叉分析，以筛选相关候选基因。利用基因本体论（GO）、京都基因与基因组百科全书（KEGG）和基因集富集分析（GSEA）等工具探讨了它们的生物学功能。LASSO回归和预测模型确定了7个核心基因，其中脂肪酶A（LIPA）被确定为关键调节因子。在TGF-β1诱导的成纤维细胞模型中的实验表明，LIPA的敲低显著减少了成纤维细胞的增殖和迁移，提示其在瘢痕形成中的关键作用。分子对接进一步显示LIPA可能是倍他米松的潜在结合靶点，支持其临床应用潜力。总体而言，本研究提供了将脂质代谢重编程与HS发展联系起来的证据，并提出了将LIPA作为增生性瘢痕诊断生物标志物和治疗靶点的建议。

数据获取

GSE178411数据集来自基因表达组数据库（GEO，https://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/），包含24个正常成纤维细胞和28个增生性瘢痕（HS）成纤维细胞的基因表达谱。脂质代谢相关基因集（鞘脂代谢和亚油酸代谢）从GeneCards（https://www.genecards.org）中获取。原始计数数据使用DESeq2大小因子方法进行了标准化处理，以校正文库大小差异。表达较低的基因被

增生性瘢痕中差异表达基因的鉴定和功能富集

整体设计如图1所示。正常皮肤和增生性瘢痕组织的转录组数据来自GEO数据库（GSE 178411）。根据|logFC| > 1和P < 0.05的阈值，我们共鉴定出7567个差异表达基因（DEGs），其中5542个基因上调，2025个基因下调。这些结果在火山图（图S1A）中得到了可视化展示。基因表达热图进一步证实了两组之间的差异（图S1B）

讨论

HS的形成涉及成纤维细胞过度激活、细胞外基质沉积和持续炎症。目前的治疗方法多种多样，但效果有限且复发率较高，这表明核心病理过程尚未得到有效控制。^{1, 26}在本研究中，我们从代谢角度出发，发现脂质代谢异常是重要的致病因素。

转录组分析显示亚油酸代谢和鞘脂代谢显著富集

结论

总之，我们确定LIPA是参与HS形成的关键脂质代谢相关基因。转录组分析显示其在HS组织中持续上调。LASSO回归分析进一步证实了这一结果，将LIPA列为脂质代谢相关基因中的首选候选基因，ROC分析也验证了其高诊断准确性。在TGF-β1处理的成纤维细胞中的实验验证显示，LIPA在mRNA和蛋白质水平上均表现出上调。功能实验表明

伦理批准

所有细胞系均为商业来源，无需额外的伦理批准。

资助

本研究由中国国家自然科学基金（82272276）和重庆市中医药传承与创新团队项目（2023090006KJZX2022WJW008）资助。

利益冲突

作者声明无利益冲突。

致谢

我们感谢Biorender公司在本手稿中示意图1的制作上提供的技术支持。