皮肤光损伤模型中紫外线辐射旁效应的机制研究：分泌型miRNAs对氧化损伤的调控

Recent studies have found that several skin photodamages can be aggravated by ultraviolet irradiation induced bystander effects. However, the underlying mechanisms are still unknown. Our preliminary studies found that the oxidative damage play an important role in ultraviolet bystander effects. Besides that, the ultraviolet radiation of human skin fibroblasts can produce large amounts of microvesicles, which contain some miRNAs that predicted downstream target sites have some relationship with several genes cording nuclear factor erythroid 2-related factor2 (Nrf2) anti-oxidant pathway. In this condition, we propose the hypothesis: secreted miRNAs induced by ultraviolet irradiation may participate in the development of ultraviolet bystander effects through inducing oxidative damage in bystander skin cells. To prove this, the present project intends to observe roles of secreted miRNAs in ultraviolet bystander effects in transwell cell co-culture systems and 3D skin models by means of miRNA expression regulation and dual-luciferase assay. Our project will clarify the mechanisms of bystander effects caused by secreted miRNAs induced oxidative damages. Furthermore, our experiments will provide an experimental basis of specific mechanisms of ultraviolet bystander effects from the viewpoint of secreted miRNAs and new strategies for the prevention and treatment of skin photodamage.

新近研究发现紫外线辐射旁效应加剧了多种皮肤光损伤表现，但其发生机制尚不完全清楚。我们前期研究发现氧化损伤在紫外线旁效应中发挥重要作用，受紫外线辐射的人皮肤成纤维细胞可产生大量微囊泡，其中包含有多个可能作用于Nrf2抗氧化通路的miRNAs。为此，我们提出假说：紫外线辐射诱导皮肤靶细胞释放多种分泌型miRNAs，后者通过作用于下游靶位点介导旁观者细胞中的氧化损伤，导致紫外线辐射旁效应的发生。本项目拟通过Transwell细胞共培养系统及三维皮肤组织模型，采用慢病毒载体转染、miRNA表达干扰及荧光素酶报告载体法等技术手段，从分子、细胞及组织水平等多方面探讨分泌型miRNAs在紫外线辐射旁效应发生中的重要作用，明确特定miRNA如何通过诱导氧化还原反应失衡致使旁观者细胞出现多种旁效应表现。本研究将从分泌型miRNA这个新视点为揭示紫外线辐射旁效应的发生机制奠定基础，为皮肤光损伤的防治提供新思路

新近研究发现，紫外线辐射旁效应加剧了多种皮肤光损伤表现，但其发生机制尚不完全清楚。我们前期研究发现氧化损伤在紫外线旁效应中发挥重要作用，受紫外线辐射的人皮肤成纤维细胞可产生大量微囊泡，其中包含有多个可能作用于Nrf2抗氧化通路的miRNAs。为此，我们提出假说：紫外线辐射诱导皮肤靶细胞释放多种分泌型miRNAs，后者通过作用于下游靶位点介导旁观者细胞中的氧化损伤，导致紫外线辐射旁效应的发生。通过本项目的开展，我们发现了：1、急性中长波紫外线辐射可诱导人皮肤成纤维细胞释放微囊泡，微囊泡能够被旁观者成纤维细胞所摄取，导致后者出现细胞形态变化，细胞增殖减缓，细胞周期阻滞，出现细胞氧化损伤和凋亡；2、发现 UVA20J/cm2、UVB60mJ/cm2 照射人皮肤成纤维细胞可诱导旁观者细胞形态学和增殖活性均发生改变，介导了旁观者效应。急性中长波紫外线辐射“旁观者效应”中存在多种信号通路的激活，包括 Rap1信号通路、粘着斑激酶（FAK）相关信号通路、MAPK 信号通路等重要代谢通路。急性中长波紫外线辐射可介导分泌型 miRNA 的表达，hsa-miR-4655-3p、hsa-miR-769-5p 显著上调，极有可能参与调节紫外线“旁观者效应”；3、发现了微囊泡在紫外线辐射后旁观者效应中起到介导作用，并证实了miRNA可以通过微囊泡进行细胞间的转移。运用PCR法及蛋白检测，验证miR-1299在转运后旁观者效应中的介导作用。同时通过miRNA的转染，验证在微囊泡介导的紫外线旁观者效应中，miR-4655-3p和miR-769-5p引起的光损伤反应。4、急性中长波紫外线照射后，皮肤成纤维细胞分泌的微囊泡能够被旁观者细胞摄取并介导紫外线旁观者效应。微囊泡介导的中长波紫外线旁观者效应与其中包裹的miR-4655-3p相关。微囊泡miR-4655-3p通过抑制E2F2的表达参与紫外线旁观者效应。5、急性中长波紫外线辐射后，皮肤成纤维细胞分泌的微囊泡能够被旁观者细胞摄取并介导UV诱导的旁观者效应。微囊泡介导的miR-769-5p通过抑制TGFBR1的表达在UV旁观者效应中发挥作用。本研究从分泌型miRNA这个新视点为揭示紫外线辐射旁效应的发生机制奠定基础，使人们对紫外线辐射旁效应发生分子机制网络的理解提高到一个新的水平，为皮肤光损伤的防治提供新思路。