CD26/Integrinβ1调节真皮成纤维细胞异质性促进创面修复及机制研究

Dermal fibroblasts play an important role in the process of skin wound repair. There are at least two groups of fibroblasts with unique phenotypes and functions in the skin. CD26 can be used as a new marker to distinguish different fibroblast subsets. The preliminary research revealed that regulating the expression level of CD26 could alter or even reverse the biological behavior and function of fibroblasts, thereby affecting the process of skin wound repair; The phosphorylation level of Integrinβ1 plays an important part in the downstream signal transduction of fibroblast heterogeneity regulated by CD26. Therefore, the purpose of this study is to explore and verify the molecular mechanism accounted for the function of CD26 and its interaction with Integrinβ1. Based on the combination of high throughput sequencing and bioinformatics technology, it is further revealed from genomic, transcriptional and proteome levels that CD26/Integrinβ1 involved in wound repair and dermal regeneration by regulating fibroblast heterogeneity. The results are expected to identify new drug targets to promote wound healing and to provide a new strategy for accelerating wound healing.

真皮成纤维细胞在创面修复过程中起重要作用，皮肤中至少存在两群具有独特表型和功能的成纤维细胞。CD26可以作为区分不同成纤维细胞亚群的新型标志物。我们通过前期研究发现，调控成纤维细胞中CD26的表达水平可以改变甚至逆转成纤维细胞的生物学行为及功能，从而影响皮肤创面修复进程;Integrinβ1的磷酸化水平在CD26调控成纤维细胞异质性的下游信号转导中起重要作用。因此，本实验拟从细胞、组织、器官等多角度出发,探索及验证CD26的表达与功能及其与Integrinβ1相互作用的分子机制。结合高通量测序技术及生物信息学的相关方法从基因组、转录组、蛋白质组水平进一步揭示CD26/Integrinβ1通过调控成纤维细胞异质性参与创面修复及真皮再生的分子机制。研究结果有望明确促进创面愈合的药物新靶点并提供加速创面愈合的新策略。

临床上，由于各种急慢性致伤因素所导致的皮肤损伤十分常见，给患者家庭及社会经济发展带来沉重负担。皮肤创面修复是角质形成细胞、成纤维细胞、血管内皮细胞、炎性细胞、细胞外基质、细胞因子及生长因子等多因素共同参与、高度协调、相互调控的复杂过程。真皮成纤维细胞是一个异质性细胞群体，皮肤中至少存在两群具有独特表型和功能的成纤维细胞，CD26/Integrinβ1不仅可以作为区分不同成纤维细胞亚群的新型标志物，而且可能在调控真皮成纤维细胞生物学行为进而影响皮肤创面修复的过程中发挥重要作用。. 我们首先分离原代培养人真皮成纤维细胞，成功构建低表达CD26基因和过表达CD26基因的人真皮成纤维细胞模型。通过细胞功能学实验检测发现低表达CD26的成纤维细胞增殖及克隆形成、迁移、黏附、合成及分泌胞外基质能力减弱；CD26过表达后成纤维细胞上述能力增强；低表达CD26可诱导成纤维细胞发生凋亡；过表达CD26可抑制成纤维细胞发生凋亡，尤其是早期凋亡。低表达CD26可诱导成纤维细胞发生G0/G1期阻滞；CD26过表达的成纤维细胞G0/G1比例下降，S+G2/M期比例升高，进入DNA复制及有丝分裂的细胞比例增加；PI3K/AKT介导的下游信号转导途径可能是CD26发挥作用的潜在机制：通过p21/p27/Cyclin D1信号转导调控成纤维细胞的周期分布及增殖能力；通过mTOR/p70S6K/4EBP1/MMP-9信号转导调控成纤维细胞的迁移能力；通过Bad/Bcl-2/Caspase-3/PARP信号转导调控成纤维细胞的凋亡。体内实验部分，我们发现通过创缘皮内注射的腺病毒的方式可高效感染裸鼠创面组织与细胞，并显著干扰或过表达创面周边组织中CD26的表达量。同时通过组织病理、免疫组化、免疫荧光及分子生物学等手段检测证实裸鼠皮肤创面愈合时间、上皮化进程、创面组织中包括新生胶原在内的细胞外基质沉积均随着CD26表达水平的增高而明显加快。. 由此我们阐明了CD26/Integrinβ1对真皮成纤维细胞生物学行为的影响及其发挥作用的具体分子机制，进一步明确CD26/Integrinβ1在皮肤创面修复及真皮再生中的作用。为完善创面修复的分子机制提供新线索，为寻找促进创面修复的药物靶点乃至探索加速创面修复的新策略提供理论依据。