编辑推荐:
为探究 FOXC2 在支气管上皮修复中的作用,研究发现其可调控 FNBP1 转录影响修复,意义重大。
在人体的呼吸系统中,气道上皮就像一道坚固的防线,时刻抵御着空气中过敏原、病原体和污染物的侵袭。然而,在慢性肺部疾病,如肺纤维化、哮喘和肺气肿的发展过程中,气道上皮会因反复损伤和修复出现结构变化,也就是气道重塑,这严重影响了肺部的正常功能。萘(NAPH)作为一种急性有毒物质,能够在短时间内造成气道损伤,在 NAPH 诱导的小鼠损伤模型中,气道上皮的修复过程较为复杂,但其中的分子机制却尚未完全明晰。
在此背景下,中国医科大学附属盛京医院的研究人员开展了一项针对气道上皮损伤修复的研究。该研究聚焦于 Forkhead Box C2(FOXC2)这一转录因子,其在多种生物学过程中发挥着关键作用,不过在支气管上皮应对 NAPH 诱导损伤中的功能却不为人知。此次研究成果发表在《Respiratory Research》上,为深入理解气道上皮损伤修复机制提供了重要依据。
研究人员采用了多种关键技术方法来开展此项研究。首先,构建了 NAPH 诱导的小鼠气道损伤模型,用于模拟真实的损伤情况。通过 qPCR、免疫印迹和 FOXC2 免疫组化等实验技术,检测 FOXC2 在支气管上皮中的表达变化。为探究 FOXC2 的功能,运用慢病毒介导的 RNA 干扰技术,敲低或过表达 FOXC2,观察其对气道上皮修复的影响。还利用 mRNA 测序(mRNA-seq)和 ChIP 测序(ChIP-seq)技术,筛选 FOXC2 的下游靶基因,进一步揭示其作用机制。
研究结果如下:
- FOXC2 在 NAPH 处理小鼠肺部高表达:研究人员基于 GSE17693 数据集筛选差异表达基因(DEGs),发现 FOXC2 在 NAPH 诱导的气道上皮损伤小鼠肺部表达上调。通过对小鼠进行 NAPH 腹腔注射实验,qPCR、免疫印迹和免疫组化结果进一步证实,在 NAPH 处理后的第 2、3、6 天,小鼠肺部 FOXC2 表达显著上调,且主要表达于支气管上皮。
- FOXC2 影响 NAPH 处理小鼠气道上皮再生:在体内实验中,研究人员利用慢病毒介导的方法敲低支气管上皮中的 FOXC2。结果显示,敲低 FOXC2 后,小鼠气道上皮再生延迟,表现为 14 天后仍有上皮细胞脱落。免疫荧光分析发现,敲低 FOXC2 会延迟俱乐部细胞(club cell)的分化,进而影响损伤后的修复进程。
- FOXC2 敲低调节 NAPH 诱导的气道上皮损伤中 EMT 标志物的表达:上皮 - 间质转化(EMT)是组织再生的关键过程。免疫印迹和免疫荧光实验表明,FOXC2 敲低会使 NAPH 处理小鼠肺部的 E-cadherin 表达增加,而波形蛋白(vimentin)和 N-cadherin 表达减少,这表明 FOXC2 敲低抑制了 EMT 过程。
- FOXC2 介导支气管上皮细胞的迁移:在体外实验中,研究人员培养小鼠原代支气管上皮细胞(PBECs),并感染慢病毒以敲低或过表达 FOXC2。划痕实验结果显示,敲低 FOXC2 会抑制细胞迁移,而过表达 FOXC2 则促进细胞迁移。
- FOXC2 介导小鼠 PBECs 中的 EMT:在 TGF-β1诱导的条件下,研究发现 FOXC2 表达上调。敲低 FOXC2 会增加 E-cadherin 表达,降低 vimentin、N-cadherin 和 FN-EDA 水平;过表达 FOXC2 则产生相反效果,这表明 FOXC2 在小鼠 PBECs 中对 EMT 具有重要调控作用。
- FOXC2 介导的基因表达谱及潜在靶基因:通过对 TGF-β1诱导的小鼠 PBECs 进行 mRNA-seq 和 ChIP-seq 分析,研究人员发现了 FOXC2 调控的基因可能参与上皮细胞迁移等过程,并筛选出 FNBP1 作为潜在靶基因。进一步实验证实,FOXC2 可与 FNBP1 相互作用并激活其转录,过表达 FNBP1 能够挽救 FOXC2 敲低对 EMT 的抑制作用。
综上所述,本研究表明 FOXC2 是 NAPH 诱导的损伤修复过程中的关键转录因子。敲低 FOXC2 会延迟上皮修复,这与抑制 EMT 和细胞迁移密切相关。该研究为深入理解上皮细胞损伤后的修复机制提供了新的视角,揭示了 FOXC2 可能通过调控 FNBP1 转录来促进气道损伤后上皮细胞的再生。不过,本研究未在人体损伤模型中探究 FOXC2 的作用,这是其局限性所在,未来还需进一步拓展研究。但无论如何,此次研究成果为气道损伤相关疾病的治疗和干预提供了潜在的新靶点和理论依据,有望推动相关领域的进一步发展。