《Advances in Medical Sciences》：Transforming growth factor-β1 downregulates tryptophanyl-tRNA synthetase expression in human lung fibroblasts
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本研究聚焦肺纤维化核心效应细胞——肺成纤维细胞，首次报道了关键促纤维化因子TGF-β1能通过YY1转录因子显著下调色氨酸-tRNA合成酶（WARS）的表达。尽管外源性WARS处理仅能适度抑制纤连蛋白（FN）表达，该发现仍为理解特发性肺纤维化（IPF）的发病机制及探索新的治疗干预靶点提供了新的视角和实验证据。
当人体的肺部受到不明原因的攻击，健康的肺泡组织逐渐被坚硬的疤痕组织所取代，呼吸变得日益艰难——这正是特发性肺纤维化（IPF）患者所面临的残酷现实。这是一种病因未明的慢性、进行性、致命性的肺部疾病，如同在肺部悄然蔓延的“沙漠化”进程。在这场病变中，成纤维细胞扮演了关键“破坏者”的角色。在多种促纤维化因子的刺激下，它们会“活化”转化为肌成纤维细胞，疯狂分泌过量的细胞外基质（ECM）蛋白，如胶原蛋白和纤连蛋白，导致肺部结构重塑和功能丧失。其中，转化生长因子-β（TGF-β）家族，尤其是TGF-β1，是驱动这一病理过程的核心指挥官。然而，成纤维细胞响应TGF-β1的调控网络极其复杂，仍有许多未知的“开关”等待被发现。
近年来，科学家们发现，一些传统的“家务管理”蛋白在特定条件下也能“身兼多职”，参与疾病进程。色氨酸-tRNA合成酶（Tryptophanyl-tRNA synthetase, WARS）就是一个典型例子。它本是细胞内负责为蛋白质合成加载色氨酸的“装配工”，属于看家酶。但在细胞应激状态下，它竟能被分泌到细胞外，摇身一变成为促炎细胞因子，参与免疫激活和血管生成等过程。那么，在肺纤维化这个“战场”上，WARS是否也在成纤维细胞中扮演角色？它和“总指挥”TGF-β1之间又存在怎样的对话？这成为了一个亟待解答的科学谜题。
为了解开这个谜团，来自贝勒医学院的研究团队在《Advances in Medical Sciences》上发表了一项研究，他们将目光聚焦于人肺成纤维细胞，深入探究了TGF-β1对WARS表达的调控作用及其在促纤维化反应中的功能。
研究人员主要运用了几项关键实验技术来支撑其发现：他们使用了人肺成纤维细胞系MRC-5以及来源于对照受试者的原代人肺成纤维细胞作为研究对象。通过酶联免疫吸附试验（ELISA）和蛋白质印迹法（Western blot）来精确测定WARS在细胞内外水平的表达变化。为了评估促纤维化反应，他们采用了蛋白质印迹法检测相关蛋白表达、凝胶收缩实验评估细胞收缩能力，以及实时定量聚合酶链式反应（RT-qPCR）分析基因表达。此外，通过慢病毒转染技术沉默特定的转录因子，并结合染色质免疫沉淀（ChIP）实验，来探索调控WARS表达的分子机制。
3.1. TGF-β1下调MRC-5细胞中的WARS表达
研究人员首先用包括TGF-β1在内的多种促纤维化因子处理MRC-5细胞。结果发现，只有TGF-β1能够显著地下调WARS在细胞培养上清液（胞外）和细胞裂解液（胞内）中的表达水平，而血小板衍生生长因子-BB、白介素-6、三磷酸腺苷或白介素-11均无此效果。进一步的实验证实，使用TGF-β I型受体抑制剂SB431542可以完全逆转TGF-β1对WARS表达的抑制。有趣的是，哺乳动物雷帕霉素靶蛋白复合物1、Src、磷酸肌醇3-激酶以及丝裂原活化蛋白激酶等信号通路的抑制剂，均未能显著影响TGF-β1刺激下MRC-5细胞中的WARS水平。这些结果表明，TGF-β1通过其I型受体特异性地下调WARS表达，且这一过程不依赖于上述几条常见的下游信号通路。
3.2. YY1调控TGF-β1刺激的MRC-5细胞中的WARS表达
既然常见的信号通路不参与，那么TGF-β1是通过谁来实现对WARS的“打压”呢？研究人员将目标锁定在转录因子Yin Yang 1（YY1）上。已有文献提示YY1在TGF-β1活化的肺成纤维细胞的促纤维化反应中扮演重要角色。通过短发夹RNA和小干扰RNA技术沉默YY1后，他们发现TGF-β1对WARS表达的抑制作用被显著缓解，WARS水平得以恢复。为了提供更直接的证据，他们进行了染色质免疫沉淀实验，结果显示TGF-β1处理增强了YY1与其在WARS1基因启动子区域识别位点（GCCAT）的结合。这些数据共同表明，WARS的表达依赖于YY1的转录活性，TGF-β1很可能是通过增强YY1与WARS启动子的结合来抑制其表达。
3.3. WARS减弱TGF-β1活化的人肺成纤维细胞中的FN表达
既然TGF-β1会抑制内源性WARS的产生，那么补充外源性的WARS（重组WARS, rWARS）能否“对抗”TGF-β1，逆转其促纤维化效应呢？研究人员对此进行了检验。在TGF-β1刺激MRC-5细胞和原代人肺成纤维细胞的同时加入rWARS，他们观察到rWARS能显著抑制纤连蛋白的表达，但对I型胶原和α-平滑肌肌动蛋白的水平没有影响，也无法改变TGF-β1诱导的细胞收缩能力。rWARS单独处理则不会影响成纤维细胞的活化状态。此外，研究也确认了在原代人肺成纤维细胞中，TGF-β1同样能显著下调WARS的表达。这表明，WARS的下调是TGF-β1作用的一个普遍现象，而外源补充WARS仅能部分地、选择性地调节特定的促纤维化反应。
研究结论与讨论
本研究的主要结论是：在TGF-β1活化的人肺成纤维细胞中，WARS的表达被显著抑制，这一过程依赖于转录因子YY1；然而，外源性补充WARS只能适度地抑制纤连蛋白和白细胞介素-6的表达，对其他促纤维化标志物（如I型胶原、α-平滑肌肌动蛋白）及细胞收缩功能没有明显影响，表明rWARS对肺成纤维细胞活化的整体调节作用有限。
这一发现具有多重重要意义。首先，它首次在肺成纤维细胞中建立了“TGF-β1 – YY1 – WARS”这一新的调控轴，丰富了我们对TGF-β1下游靶基因网络的认识，为理解肺纤维化的分子机制增添了新的一块拼图。其次，研究揭示了WARS在纤维化环境中的独特行为：与某些促炎状态下分泌增加发挥促炎作用不同，在TGF-β1驱动的纤维化进程中，其表达反而受到抑制。这种上下文依赖性的表达模式提示WARS的功能可能比预想的更为复杂。最后，尽管治疗效果有限，但WARS能够选择性抑制纤连蛋白这一关键的细胞外基质成分，这仍然为针对特定基质成分进行精准干预提供了潜在思路。未来研究可以深入探索WARS发挥作用的精确分子机制（是否通过Toll样受体4、钙黏蛋白或调节色氨酸代谢），并考察其在肺泡上皮细胞、巨噬细胞等其他肺纤维化关键细胞类型中的作用，从而更全面地评估其治疗潜力。
总之，这项研究如同一次精准的“侦查”，发现了肺纤维化核心信号通路中的一个新调控节点，虽然其直接的治疗转化前景尚需谨慎评估，但它无疑加深了我们对疾病复杂性的理解，并为后续探索指明了新的方向。
