TGF-β信號通路相關(guān)分子在皮膚創(chuàng)傷愈合過程中的作用及機制.pdf

1、皮膚創(chuàng)傷愈合是一個多步驟的、多種類型細(xì)胞協(xié)同作用的、受到多種信號通路嚴(yán)格調(diào)控的過程。皮膚創(chuàng)傷愈合最主要的特征是表皮的重上皮化過程，主要涉及角質(zhì)細(xì)胞的增殖和遷移。之前來自小鼠體內(nèi)的研究表明TGF-β/Smad信號通路異常導(dǎo)致皮膚創(chuàng)傷愈合缺陷，但是TGF-β/Smad信號通路是促進還是抑制創(chuàng)傷愈合過程取決于不同類型細(xì)胞中TGF-β/Smad信號通路作用不同。因此進一步研究在創(chuàng)傷愈合過程中角質(zhì)細(xì)胞TGF-β/Smad信號通路相關(guān)分子包括調(diào)節(jié)T

2、GF-β及受TGF-β調(diào)節(jié)的TGF-β/Smad信號下游效應(yīng)分子，對于我們深入了解TGF-β/Smad在創(chuàng)傷愈合中的作用就顯得十分重要。
　　鎂依賴蛋白磷酸酶1A(Ppm1a)是PPM家族成員，它是一個金屬離子依賴型的蛋白磷酸酶，剪切底物位于絲氨酸和蘇氨酸殘基上的磷酸基團，使其去磷酸化。目前Ppm1a在哺乳動物體內(nèi)的功能及其作用底物仍然還不十分清楚。我們利用基因敲除技術(shù)制備了Ppm1a基因完全敲除的小鼠（Ppm1a-/-）以及在皮

3、膚角質(zhì)細(xì)胞中特異敲除的小鼠(KS-Cre;Ppm1afl/fl)。Ppm1a完全敲除小鼠發(fā)育無異常。通過對小鼠皮膚創(chuàng)傷愈合過程的觀察和分析，我們發(fā)現(xiàn)無論是完全敲除（Ppm1a-/-）還是在皮膚角質(zhì)細(xì)胞中特異性敲除(K5-Cre;Ppm1afl/fl)Ppm1a均導(dǎo)致創(chuàng)傷愈合重上皮化速度的減慢，表明。進一步研究表明Ppm1a缺失并不影響創(chuàng)傷后角質(zhì)細(xì)胞的增殖，但導(dǎo)致原代分離的皮膚角質(zhì)細(xì)胞遷移減慢，提示Ppm1a通過促進角質(zhì)細(xì)胞遷移加速創(chuàng)傷愈

4、合重上皮化。接下來，我們尋找在創(chuàng)傷愈合過程中發(fā)揮作用的Ppm1a的磷酸化底物，發(fā)現(xiàn)在敲除Ppm1口導(dǎo)致角質(zhì)細(xì)胞中磷酸化Smad2/3(p-Smad2/3)明顯上調(diào)。更為重要的是，在體內(nèi)皮膚角質(zhì)細(xì)胞中特異性敲除Smad2(K5-Cre;Smad2fl/fl)通過促進皮膚角質(zhì)細(xì)胞遷移導(dǎo)致創(chuàng)傷愈合重上皮化速度明顯加快。我們接下來考察過度激活的Smad2在Ppm1a缺失導(dǎo)致皮膚創(chuàng)傷中重上皮化減慢這一過程中的作用，角質(zhì)細(xì)胞敲除Ppm1a和Smad

5、2雙基因敲除（K5-Cre;Ppm1a-/-;Smad2fl/fl）小鼠與Smad2單基因敲除小鼠一樣表現(xiàn)出創(chuàng)傷愈合重上皮化速度加快，表明Ppm1a促進重上皮化過程是通過Smad2來介導(dǎo)的。另外，我們還發(fā)現(xiàn)Ppm1a缺失導(dǎo)致一些特定可能參與角質(zhì)細(xì)胞遷移的的整合素（integrins）和基質(zhì)金屬蛋白酶類(matrixmetalloproteinases，MMPs)表達改變。我們的研究結(jié)果顯示在小鼠體內(nèi)Ppm1a通過抑制Smad2介導(dǎo)的信號

6、通路促進皮膚創(chuàng)傷愈合過程。
　　我們還考察了受TGF-β信號調(diào)控的miRNA在角質(zhì)細(xì)胞的遷移和皮膚創(chuàng)傷愈合過程中的作用。在HaCat細(xì)胞中，TGF-β可以上調(diào)miR-21的表達。與TGF-β高表達相似，過表達miR-21同樣可以促進角質(zhì)細(xì)胞遷移。反之敲低miR-21可以減弱TGF-β誘導(dǎo)的角質(zhì)細(xì)胞遷移，表明miR-21部分介導(dǎo)了TGF-β調(diào)節(jié)的角質(zhì)細(xì)胞遷移。在體內(nèi)，我們發(fā)現(xiàn)在皮膚創(chuàng)傷愈合過程中創(chuàng)緣皮膚中miR-21的表達上調(diào)，這與

7、TGF-β的表達上調(diào)模式相一致。我們用特異針對miR-21的拮抗劑抑制內(nèi)源性miR-21的表達導(dǎo)致了小鼠創(chuàng)傷愈合重上皮化明顯減慢。我們接下來在體內(nèi)和體外實驗中驗證了TIMP3和TIAM1作為miR-21的兩個直接靶分子可能參與了miR-21對角質(zhì)細(xì)胞遷移調(diào)節(jié)作用。我們的結(jié)果顯示miR-21促進角質(zhì)細(xì)胞遷移并且促進創(chuàng)傷愈合的重上皮化。
　　綜上所述，我們提供了體內(nèi)遺傳學(xué)證據(jù)，闡明了TGF-β/Smad信號通路以及相關(guān)分子表括調(diào)節(jié)TG