增生性瘢痕（hs）是皮膚損傷后由于纖維組織過度增生而形成的一種皮損。壓力衣治療（pressure garment therapy，pgt）是指通過壓力衣對人體體表施加適當?shù)膲毫Γ灶A防或抑制皮膚瘢痕增生，防治肢體腫脹的治療方法。pgt一直被用于降低hs，并取得了令人滿意的效果，但其潛在機制尚不清楚。因此，闡明機械力的潛在生物學機制可能有助于確定 hs 治療的可靠生物標志物。
神經(jīng)纖毛蛋白1（nrp1）是一種細胞表面跨膜蛋白，在多種細胞類型中表達，并作為機械刺激的共同受體。研究表明，nrp1影響肌成纖維細胞和可溶性纖連蛋白之間的相互作用，促進整合素依賴性纖連蛋白原纖維組裝、基質(zhì)剛度和腫瘤生長。nrp1能否傳遞機械力的生物功能仍是未知數(shù)。yap可感知機械力等物理特性。機械信號調(diào)控hippo信號通路中yap的上游蛋白，如大腫瘤抑制激酶1（lats1），影響yap的磷酸化和表達。最近的研究表明，使用yap抑制劑阻斷機械轉(zhuǎn)導信號可促進繼發(fā)性皮膚成分的傷口再生，這對疤痕治療具有轉(zhuǎn)化意義。yap是機械微環(huán)境變化的重要傳感器和傷口愈合的負調(diào)節(jié)因子，它可能參與pgt對hs的抑制。
在最近研究中，中山大學附屬第一醫(yī)院燒傷與創(chuàng)面修復外科以及精準醫(yī)學研究院的研究團隊發(fā)現(xiàn)了一種機械敏感的nrp1，它與體內(nèi)和體外的機械力刺激呈正相關(guān)，實驗通過控制 yap 上游調(diào)節(jié)因子 lats1 研究了 nrp1 在 yap 表達中的調(diào)節(jié)作用。該研究展示了一種新的nrp1調(diào)控yap的模型，該模型可轉(zhuǎn)導機械生物學功能，這可能通過最佳和適合的壓力作用增強pgt的治療效果。研究結(jié)果為增生性疤痕的治療提供了新的見解，相關(guān)內(nèi)容發(fā)表在 cell death discovery volume 期刊題為“nrp1 transduces mechanical stress inhibition via lats1/yap in hypertrophic scars”。
幾種人類細胞類型對機械應(yīng)力敏感，可以將機械信號轉(zhuǎn)化為生化信號。因此，研究人員使用基因表達綜合數(shù)據(jù)庫（geo）的數(shù)據(jù)篩選了在1 hz頻率（靜波），壓力為0.12和0.20下的機械壓縮相關(guān)基因。首先，檢索了包含軟骨細胞對機械壓縮反應(yīng)數(shù)據(jù)的人類轉(zhuǎn)錄組陣列，nrp1被鑒定出來，然后在其他geo數(shù)據(jù)集中驗證了這一結(jié)果，即nrp1在不同細胞類型中受到機械應(yīng)力的上調(diào)。數(shù)據(jù)表明，nrp1的表達與多種細胞類型的機械應(yīng)力有關(guān)。
pgt通過減少血流量來抑制hs的形成，然而，這一過程知之甚少。因此，實驗對四例接受 pgt 的 hs 組織進行了染色，并檢測 nrp1。cd31染色顯示nrp1選擇性定位于hs內(nèi)皮細胞中（圖1 a）。這些結(jié)果表明，nrp1選擇性地位于真皮內(nèi)皮細胞膜上，機械應(yīng)力促進了人hss中nrp1的表達。
nrp1是細胞間作用力和剪切應(yīng)力的感覺共受體。實驗構(gòu)建了一個 3d 水凝膠模型來研究機械力是否促進人真皮內(nèi)皮細胞中 nrp1 的表達（圖1 b）。水凝膠細胞的免疫熒光染色顯示，nrp1 表達在 30 mmhg 壓縮下顯著增加（圖1 c），與免疫印跡結(jié)果一致（圖1 d）。
圖1 機械處理可增加增生性瘢痕真皮內(nèi)皮細胞中nrp1的表達。
接下來，為了確定 nrp1 是否在人真皮微血管內(nèi)皮細胞（hdmecs）中轉(zhuǎn)導機械力，實驗使用 nrp1-shrna 敲低 hdmecs 中的 nrp1，并評估對照細胞和 nrp1 缺失細胞中的增殖和管形成水平。蛋白質(zhì)印跡法確認nrp1敲低（圖2 a）。ki67免疫染色顯示機械力抑制ki67表達。nrp1缺失細胞表達較低水平的ki67，并且在有或沒有機械力的情況下ki67表達沒有差異（圖2 b）。在管形成試驗中也獲得了類似的結(jié)果。機械應(yīng)力抑制管形成試驗的結(jié)果表明，npr1缺失細胞的nb連接和分支無顯著差異（圖2 c）。此外，nrp1敲低部分挽救了機械力誘導的抗血管生成作用。這些發(fā)現(xiàn)表明，nrp1有助于真皮內(nèi)皮血管細胞的機械應(yīng)激反應(yīng)。
圖2 抑制nrp1 損害了對體外機械誘導的抗血管生成的敏感性。
為了在體外驗證nrp1與機械力之間的關(guān)系，研究人員使用hss大鼠尾巴模型，將30只大鼠根據(jù)是否接受pgt隨機分為兩組。形態(tài)學和組織學分析顯示，增生性瘢痕在第28天成功誘導，并通過pgt治療減少。此外，免疫熒光分析表明，機械壓縮顯著促進了大鼠尾瘢痕真皮內(nèi)皮細胞中nrp1的表達。這些發(fā)現(xiàn)表明，機械壓縮誘導增生性瘢痕大鼠模型尾部nrp1的表達。
免疫染色結(jié)果顯示，壓縮處理顯著降低了人增生性瘢痕和大鼠尾瘢痕組織中yap的表達并促進了lats1的表達（圖3 a）。這些發(fā)現(xiàn)提示了一種新的壓縮療法治療增生性瘢痕的機制。
由于實驗觀察到機械力顯著抑制了yap的表達，因此必須研究nrp1、yap和lats1之間的關(guān)系。免疫印跡分析顯示，在30 mmhg壓縮力下，lats1、mst1、salvador家族ww結(jié)構(gòu)域蛋白1（sav1）和mps 1結(jié)合劑1（mob1）表達同時增加，而yap表達降低（圖3 b）。
研究人員推測 nrp1 通過 lats1 調(diào)控 yap 抑制。與這一推測一致，nrp1 敲低消除了 lats1 的刺激，從而促進了 yap 表達。當受到增加的機械力時，nrp1的敲低阻止了lats1的增加和yap的降低。nrp1通過lats1介導機械應(yīng)力對yap的干擾，但機械應(yīng)力是yap表達的另一個重要抑制劑（圖3 c）。
圖3 nrp1抑制降低了機械誘導的yap表達、yap與nrp1的結(jié)合以及yap核質(zhì)比。
最后，實驗評估了與臨床pgt的壓力相匹配的持續(xù)24小時的不同機械壓縮強度（0 mmhg和30 mmhg）對上游yap的影響。免疫熒光染色結(jié)果顯示，機械力增加了3d培養(yǎng)的hdmecs水凝膠中yap的核定位。nrp1敲低抵消了高機械應(yīng)力下增加的核/胞質(zhì)yap的比值（圖3 d）。值得注意的是，yap活性也以非依賴性hippo通路的方式受到機械信號的影響。為了研究 nrp1 是否與 yap 結(jié)合以及機械線索是否影響這種結(jié)合，實驗使用免疫共沉淀來檢測 nrp1 和 yap 在 0 mmhg 和 30 mmhg 壓縮下的結(jié)合。nrp1在無刺激的情況下與yap共沉淀，然而，盡管nrp1表達增加，這種結(jié)合被機械壓縮抑制（圖3 e）。這些發(fā)現(xiàn)表明，機械壓縮在抑制 yap 和 nrp1 之間的結(jié)合后觸發(fā)了 yap 進入細胞核，然后釋放的 yap 易位到細胞核中。這些結(jié)果闡明了一種新的機械應(yīng)力調(diào)控機制，其中nrp1與yap結(jié)合并抑制yap表達（圖4）。
圖4 nrp1 響應(yīng)機械力刺激調(diào)控 yap 。
nrp1 通過增加 lats1 表達來抑制 yap 表達，機械應(yīng)力阻止 nrp1 和 yap 的結(jié)合。
總之，該研究使用在線數(shù)據(jù)庫、臨床增生性瘢痕標本、壓力培養(yǎng)的 hdmecs 模型和壓力抑制的大鼠尾部瘢痕模型鑒定了一個與機械信號反應(yīng)相關(guān)的基因-nrp1。機械敏感的跨膜 nrp1 通過 lats1/yap 信號轉(zhuǎn)導軸介導機械應(yīng)力的生物效應(yīng)。nrp1介導機械應(yīng)力對yap的干擾，但機械應(yīng)力是yap表達的另一個重要抑制劑。該研究結(jié)果有助于提高pgt的療效和hs患者的生活質(zhì)量。
參考文獻：li m, wang p, li j, zhou f, huang s, qi s, shu b. nrp1 transduces mechanical stress inhibition via lats1/yap in hypertrophic scars. cell death discov. 2023 sep 13;9(1):341. doi: 10.1038/s41420-023-01635-3. pmid: 37704618; pmcid: pmc10499927.
原文鏈接：pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37704618/
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