NRP1 通過增生性瘢痕中的 LATS1/YAP 轉(zhuǎn)導(dǎo)機械應(yīng)力抑制

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�，以預(yù)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(xué)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(dǎo)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(xué)附屬第一醫(yī)院燒傷與創(chuàng)面修復(fù)外科以及精準醫(yī)學(xué)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(dǎo)機械生物學(xué)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(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)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(xué)和組織學(xué)分析顯示，增生性瘢痕在第28天成功誘導(dǎo)，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(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)軸介導(dǎo)機械應(yīng)力的生物效應(yīng)。NRP1介導(dǎo)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：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37704618/

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