《Histochemistry and Cell Biology》:The role of alveolar epithelial junctions in early lung injury and COVID-19-induced fibrosis
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摘要:肺纤维化是一种慢性进行性疾病,由多种因素引起,包括严重急性呼吸综合征冠状病毒2型(SARS-CoV-2)。肺泡上皮屏障(由I型肺泡上皮细胞之间的连接形成)的损伤已被描述为早期纤维化的关键机制,因此可能对COVID-19相关后遗症至关重要。黏附连接(adh
摘要:肺纤维化是一种慢性进行性疾病,由多种因素引起,包括严重急性呼吸综合征冠状病毒2型(SARS-CoV-2)。肺泡上皮屏障(由I型肺泡上皮细胞之间的连接形成)的损伤已被描述为早期纤维化的关键机制,因此可能对COVID-19相关后遗症至关重要。黏附连接(adherens junction, AJ)的完整性受p120连环蛋白(p120 catenin)调控,并在上皮-间质转化(epithelial-mesenchymal transition, EMT)驱动的疾病(如纤维发生和癌症)中对屏障调控至关重要。研究人员回顾性研究了COVID-19肺组织(急性期、慢性期)与健康对照及不同病因间质性肺病(interstitial lung disease, ILD)中p120连环蛋白和细胞间接触调控蛋白(小窝蛋白-1 [caveolin-1, cav-1]、P2X7受体 [P2X7R])的丰度与表达(n=6)。研究人员进一步在早期损伤模型中,使用促纤维化因子处理小鼠肺组织培养和人肺泡上皮细胞培养,对p120连环蛋白进行研究。与急性COVID-19相比,慢性COVID-19中p120连环蛋白丰度较高,提示其在纤维化发展中发挥作用。相互作用蛋白cav-1和P2X7R在COVID-19中同时降低,提示其在早期病理生理学中的作用。早期上皮损伤在细胞培养中未显示p120连环蛋白及其磷酸化Y228位点(phospho-Y228)的变化,而小鼠肺组织培养中p120连环蛋白减少。因此,p120连环蛋白与小窝相关蛋白之间的改变和相互作用可能构成COVID-19诱导肺纤维化的潜在机制。
该论文发表于《Histochemistry and Cell Biology》。肺纤维化(pulmonary fibrosis, PF)是一种慢性进行性病理过程,由多种因素引起,包括严重急性呼吸综合征冠状病毒2(severe acute respiratory syndrome coronavirus 2, SARS-CoV-2)。COVID-19患者中约30%可发生急性呼吸窘迫综合征,约7%出现纤维化改变。肺泡上皮屏障损伤被认为是早期纤维化的关键机制;屏障由肺泡上皮细胞(alveolar epithelial cells, AECs)之间的紧密连接(tight junctions, TJs)、黏附连接(adherens junctions, AJs)和桥粒构成。AJ的完整性受p120连环蛋白(p120 catenin)调控,p120通过结合E-钙黏蛋白维持细胞间连接,并调节Rho GTPase活性,参与上皮-间质转化(epithelial-mesenchymal transition, EMT)。小窝蛋白-1(caveolin-1, cav-1)和P2X7受体(P2X7R)是肺泡上皮I型细胞(AECI)相关的小窝蛋白,二者可相互作用并参与纤维化信号调控。然而,这些分子在COVID-19及不同病因间质性肺病(interstitial lung disease, ILD)中的变化及其与早期肺损伤的关系尚不明确。本研究旨在通过人体肺组织样本和早期损伤模型,定量分析p120 catenin、cav-1和P2X7R的变化,从而阐明其在肺纤维化启动中的参与机制。
研究人员使用来自德累斯顿大学医院肿瘤与正常组织库的福尔马林固定石蜡包埋人类肺组织样本,包括急性COVID-19(n=6)、慢性COVID-19(n=4)、不同病因ILD(n=6)和健康对照(n=6);通过免疫荧光(immunofluorescence, IF)和免疫组织化学(immunohistochemistry, IHC)检测蛋白定位与丰度,用实时逆转录聚合酶链反应(real-time reverse transcription polymerase chain reaction, real-time RT-PCR)检测mRNA表达。体外和离体方面,采用人肺泡上皮细胞系NCI-H441作为单层模型,给予博来霉素(bleomycin, BLM)或转化生长因子-β(transforming growth factor-β, TGF-β)处理;同时制备C57BL/6小鼠的精准切割肺切片(precision-cut lung slices, PCLS)并用BLM处理,模拟无全身体液因素影响的早期肺泡损伤。蛋白质印迹(Western blot, WB)用于NCI-H441全细胞裂解物的半定量分析。
结果如下:
**p120 Catenin increases in chronic COVID-19(p120连环蛋白在慢性COVID-19中升高)**:IF显示p120 catenin主要定位于AECI质膜,并在AECII中形成胞内聚集。与对照相比,急性COVID-19中p120 catenin pan蛋白丰度降至86.3%,慢性期显著回升至107.4%(p=0.0354);pY228在急慢性期均保持较低水平(90.4%、92.3%)。ILD组pan蛋白(95.3%)与急性COVID-19无显著差异,但pY228显著高于急性COVID-19(115.1% vs 90.4%,