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HDAC3抑制剂RGFP966通过下调TGF-β1_SMAD3_STAT-1信号通路抑制AIM2炎症小体活化和EMT缓解子宫内膜纤维化.pdf

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资源描述

1、医学分子生物学杂志,2024,21(3):211-216 J Med Mol Biol,2024,21(3):211-216DOI:10.3870/j.issn.1672-8009.2024.03.004资助项目:中央引导地方科技发展资金(No.2022ZY0186)通讯作者:卢建军(电话:13947104888,E-mail:)This work was supported by a grand from the Central Guidance on Local Science and Technology Development Fund(No.2022ZY0186)Correspond

2、ing author:LU Jianjun(Tel:86-13947104888,E-mail:)HDAC3 抑制剂 RGFP966 通过下调 TGF-1/SMAD3/STAT-1 信号通路抑制 AIM2 炎症小体活化和 EMT 缓解子宫内膜纤维化卢建军,张新悦内蒙古医科大学附属医院妇产科 呼和浩特市,010059【摘要】目的 探讨 HDAC3 抑制剂 RGFP966 缓解子宫内膜纤维化的分子机制。方法 将18 只6 8 周雌性 SD 大鼠随机分为 3 组,Control 组、IUA 模型组(即宫内粘连大鼠模型组)、RGFP966 治疗组(IUA 模型组给予 HDAC3 抑制剂 RGFP966

3、 治疗),每组 6 只。建立 IUA 大鼠模型。ELISA 测定大鼠血清炎症因子TNF-、IL-1 和 IL-6 水平。qPCR 法测定大鼠子宫内膜组织上皮间质转化标志物 E-cadherin、N-cadherin、-SMA、Vimentin mRNA 相对表达水平。蛋白质印迹法测定大鼠子宫内膜组织 TGF-1、SMAD3、p-STAT-1、STAT-1、AIM2、IL-18、cleaved-IL-1、IL-1 的表达水平。结果与 Control 组相比,IUA 模型组大鼠子宫角壁变薄,血清炎症因子 TNF-、IL-1、IL-6 水平升高(P0.05);E-cadherin mRNA 相对表达

4、水平降低,N-cadherin、-SMA、Vimentin mRNA 相对表达水平升高(P0.05);TGF-1、SMAD3、p-STAT-1 蛋白质表达水平增强(P 0.05);AIM2、IL-18、cleaved-IL-1 的表达水平增强(P 0.05)。与 IUA 模型组相比,RGFP966 治疗组部分逆转(P 0.05)。结论HDAC3 的抑制剂 RGFP966 可通过下调 TGF-1/SMAD3/STAT-1 信号通路抑制AIM2 炎症小体和 EMT,缓解子宫内膜纤维化。【关键词】子宫内膜纤维化;宫内粘连;HDAC3 抑制剂 RGFP966;TGF-1/SMAD3/STAT-1 信号

5、通路;AIM2 炎症小体【中图分类号】R711;R-332HDAC3 Inhibitor RGFP966 Alleviates Endometrial Fibrosis by Regu-lation of AIM2 Inflammasome and EMT through TGF-1/SMAD3/STAT-1 Signaling PathwayLU Jianjun,ZHANG XinyueDepartment of Obstetrics and Gynaecology,Inner Mongolia Medical University Affiliated Hospital,Hohhot,01

6、0059,China【Abstract】Objective To investigate the molecular mechanisms of HDAC3 inhibitor RGFP966in alleviating endometrial fibrosis.Methods A total of 18 female SD rats(6-8 weeks)were ran-domly divided into 3 groups:Control group,IUA Model group(intrauterine adhesion rat Model),and RGFP966 Treatment

7、 group(IUA model group rats were treated with HDAC3 inhibitorRGFP966),with 6 rats in each group.IUA rat model was established.ELISA was used to determine thelevels of the serum inflammatory cytokines TNF-,IL-1 and IL-6.qPCR was used to determine the rel-ative mRNA expression levels of EMT markers E-

8、cadherin,N-cadherin,-SMA and Vimentin.Westernblotting was used to determine the protein expression levels of TGF-1,SMAD3,phosphorylated STAT-1,STAT-1,AIM2,IL-18,cleaved IL-1 and IL-1.Results The walls of uterine horn in the IUAModel group were thinner,the levels of serum inflammatory cytokines TNF-,

9、IL-1 and IL-6 were in-creased when compared with those in the Control group(P0.05).The relative expression levels of E-cadherin mRNA were decreased,while the relative expression levels of N-cadherin,-SMA and Vimen-tin mRNA were increased(P0.05).The expression levels of TGF-1,SMAD3,p-STAT-1 were en-h

10、anced(P0.05).And the expression levels of AIM2,IL-18,cleaved IL-1 were increased(P 0.05).The above indicators were partially reversed in RGFP966 Treatment group when compared withthose in the IUA Model group(P0.05).Conclusion HDAC3 inhibitor RGFP966 canalleviate endometrial fibrosis by down-regulati

11、ng TGF-1/SMAD3/STAT-1 signaling pathway to inhibitAIM2 inflammasome activation and EMT.【Key words】endometrial fibrosis;intrauterine adhesion;HDAC3 inhibitor RGFP966;TGF-1/SMAD3/STAT-1 signaling pathway;AIM2 inflammasome 宫内粘连(intrauterine adhesion,IUA)严重时被称为阿什曼综合征(Ashermans syndrome),指由感染或外伤等引起的子宫内膜损

12、伤。IUA 可引起子宫腔和/或子宫颈因纤维粘连而完全或部分闭合,导致生殖功能严重受损,如月经紊乱、闭经、继发性不孕或反复流产等1-2。部分成功妊娠的IUA 患者甚至可能出现胎盘粘连、胎盘着床、早产等症状3。由于大部分 IUA 患者缺乏症状或症状不典型,其真实的发病率和确切患病率通常被低估。一般情况下,IUA 发生在 6%24%的接受宫腔镜子宫成形术的妇女中,10%20%的人工流产时接受扩宫和刮宫(postpartum dilation and cu-rettage,D&C)手术的妇女中,20%30%的接受超过两次的产后 D&C 的妇女中,以及20%30%的在产后第 2 4 周需要使用子宫内固定

13、器械的妇女中4。IUA 的发病机制尚无定论,目前存在多种假说,包括子宫腔微环境促纤维化增生理论、干细胞分化异常理论、成纤维细胞诱导炎症反应等理论5-6。其中,纤维化增生理论是研究最广泛,也是支持证据最多的假说。而且 IUA 的病理特征也属于子宫内膜纤维化7。在临床 IUA 样本中可检测到多种异常高表达的纤维化标志物,包括雌激素受体、基质衍生因子-1(stromal derived factor-1,SDF-1)和转化生长因子-1(transforming growthfactor-1,TGF-1)等8-9。组蛋白去乙酰化酶 3(histone deacetylase 3,HDAC3)是一种重要

14、的表观遗传学调节因子,在多种脏器的纤维化疾病进展中发挥促进作用。如HDAC3 激活 NOTCH1/STAT1 信号上调炎症小体促进肺纤维化10。TGF-1/SMAD3 通过抑制 HDAC3抑制心肌梗死后的心肌纤维化11。在该研究中拟通过使用 HDAC3 抑制剂 RGFP966 处理 IUA 模型大鼠,探讨其缓解子宫内膜纤维化的分子机制。1 材料与方法1.1 实验材料18 只 6 8 周雌性 Sprague-Dawley(SD)大鼠(体质量 230 280 g)购自内蒙古医科大学实验动物中心。抗大鼠血清 TNF-(货号 ml002953),IL-1(货号 ml037373)和 IL-6(货号 m

15、l064292)ELISA 试 剂 盒 购 自 上 海 酶 联 生 物(中 国)。EasyPure RNA Purification Kit(货号 ER701-01),EasyScript One-Step gDNA Removal and cDNA Syn-thesis SuperMix(货号 AE311-02),TransStart GreenqPCR SuperMix(货号 AQ101-01)购自北京全式金生物(中国)。兔抗大鼠 TGF-1 单抗(货号 MA5-15065),SMAD3 单抗(货号 MA5-14939),磷酸化(p)-STAT-1 多抗(货号 44-376 G),STAT

16、-1 单抗(货号 MA1-037),AIM2 多抗(货号 14-6008-93),IL-18 多抗(货号 PA5-79479)、cleaved-IL-1 单抗(货号 PA5-105048),IL-1 多抗(货号 P420 B),GAPDH 单抗(货号 MA1-16757);IgG(H+L)二抗(货号 31460)购自 Thermo Fisher(美国)。1.2 方法1.2.1 实验动物 18 只 6 8 周雌性 SD 大鼠饲养于恒温 (23 2)、恒湿(50%70%)、配备 12 h/12 h 光照/黑暗循环的标准 SPF 级鼠房。大鼠饲喂标准啮齿类动物饲料,每 4 只大鼠一个鼠笼。大鼠可以自

17、由采食和饮水。对大鼠实施建模手术前,先适应性饲养一周。所有动物实验均经我院伦理委员会批准。1.2.2建立宫内粘连大鼠模型为了建立宫内粘连(intrauterine adhesion,IUA)大鼠模型,对大鼠行腹腔注射 10%水合氯醛(3 mL/kg)麻醉,麻醉后的大鼠可自主呼吸。大鼠仰卧位,剔除其下腹部毛发,并用 70%乙醇进行皮肤表面消毒。在大鼠下腹部行纵向切口(约 3 cm),暴露双侧子宫角。用夹子将子宫角与子宫下段峡部连接处闭合。然后用 1 mL 注射器将约 0.5 mL 95%乙醇注入子宫角腔内处理 5 min。结束后用生理盐水彻底冲洗子宫腔和腹腔。然后缝合大鼠腹部,将其放回鼠笼恢复1

18、2。手术后第 9 天,采用 CO2窒息法安乐死大鼠。采集其血样和双侧子宫角充血处组织,一侧子宫角充血处组织立即置于-80 冰箱,备用;另一侧子宫角充血处组织浸没入 10%福尔马林中,4 212卢建军,等.HDAC3 抑制剂RGFP966 通过下调TGF-1/SMAD3/STAT-1 信号通路抑制AIM2 炎症小体活化和EMT 缓解子宫内膜纤维化下固定超过48 h,然后制备石蜡组织切片,备用。1.2.3 实验动物分组和处理方式 18 只大鼠随机分为 3 组,每组 6 只:Control 组,不做任何处理;IUA 模型组,大鼠接受 IUA 建模手术;RGFP966 治疗组,大鼠接受 IUA 建模手

19、术后立即行腹腔注射 RGFP966(10 mg/kg),然后 2 次/d,连续治疗至大鼠被安乐死。1.2.4 ELISA 使用商业化成品抗大鼠血清 TNF-、IL-1 和 IL-6 ELISA 试剂盒进行测定,具体实验测定方法按照试剂盒说明书中的指导进行即可。1.2.5 qPCR 向每 mg 大鼠子宫内膜组织中加入1 mL Trizol 裂解液,在液氮中制备组织匀浆。使用EasyPure RNA Purification Kit 提取总 RNA。使用EasyScript One-Step gDNA Removal and cDNA Syn-thesis SuperMix 反转录合成 cDNA。

20、使用 TransStartGreen qPCR SuperMix 进行 qPCR 扩增。qPCR 反应扩增程序为:95(2 min);94(30 s),60 (30 s),此步骤采集荧光信号,循环 40 次。qPCR 特异性引物见表 1。表 1 qPCR 特异性引物表引物名称 引物序列(5-3)E-cadherin FPCTGCCGTCCCGGCTTCAGE-cadherin RPGATGCCGTTTGACTGTGATN-cadherin FPGGCGAGGACGTCCAGGGAAN-cadherin RPGTGTGCGGGCCGCAGCGCAG-SMA FPCTCTCCACCTGCAAGAC

21、CATC-SMA RPGCCACCCGGTCGCGGGTGCTGVimentin FPCACCCGCACCAACGAGAAGGVimentin RPCTCCCTCATCTCCTCCTCGAPDH FPGCAAGTTCAACGGCACAGTCGAPDH RPGGTGAGCCCCAGCCTTCTCC1.2.6 蛋白质印迹向每 mg 大鼠子宫内膜组织中加入 1 mL 补充有磷酸酶抑制剂和蛋白酶抑制剂混合物的 RIPA 裂解液,在液氮中制备组织匀浆。随后按照常规方法进行 SDS-PAGE 凝胶电泳和半干转印法电转印总蛋白质至 PVDF 膜上。使用 5%脱脂奶粉对膜进行封闭,室温 1 h。向膜上滴加一抗

22、工作液,在4 中共同孵育过夜;次日向膜上滴加二抗工作液,室温共同孵育 1 h。使用 ECL 超敏化学发光底物对目的条带进行显影。抗体工作液稀释度如下:TGF-1(1 2 000 稀释),SMAD3(11 500稀释),磷酸化(p)-STAT-1(1 1 500 稀释),STAT-1(11 500 稀释),AIM2(11 500 稀释),IL-18(1 1 000 稀释)、cleaved-IL-1(11 500稀 释),IL-1(1 2 000 稀 释),GAPDH(12 000稀释);IgG(H+L)二抗(1 6 000 稀释)。1.2.7 统计学分析计量数据表示为平均值 标准差(x s)的形

23、式。使用 GraphPad Prism v8.0软件进行统计学分析。3 组间差异性比较,采用单因素方差分析(one-way ANOVA)和 Bonfferoni 多重比较。P0.05 认为差异具有统计学意义。2 结果2.1 HDAC3 抑制剂 RGFP966 下调 IUA 模型大鼠血清炎症因子水平 与 Control 组相比,IUA 模型组大鼠子宫角壁变薄(P 0.05);与 IUA 模型组相比,RGFP966治疗组大鼠子宫角壁变厚(P0.05)(表 2)。与Control 组相比,IUA 模型组大鼠血清炎症因子 TNF-(图1A)、IL-1(图1B)、IL-6(图1C)水平升高(P0.05)

24、;与 IUA 模型组相比,RGFP966 治疗组大鼠血清上述炎症因子水平降低(P0.05)。表 2 大鼠子宫角壁厚度测定分组子宫角壁厚度(m)Control 组677.5 33.8IUA 模型组213.2 15.6RGFP966 治疗组489.4 23.6#P0.05F505.3注:与 Control 组相比较,P 0.05;与 IUA 模型组相比较,#P0.05。A C:大鼠血清炎症因子 TNF-(A)、IL-1(B)、IL-6(C)水平测定统计结果柱状图。1:Control 组;2:IUA 模型组;3:RGFP966 治疗组。P0.05。图 1 大鼠血清炎症因子水平测定312医学分子生物学

25、杂志,2024,21(3):211-216 J Med Mol Biol,2024,21(3):211-2162.2 HDAC3 抑制剂 RGFP966 下调 IUA 模型大鼠子宫内膜组织 EMT 水平 与 Control 组相比,IUA 模型组大鼠子宫内膜组织 EMT 标志物 E-cadherin mRNA 相对表达水平降低,N-cadherin、-SMA、Vimentin mRNA 相对表达水平升高(P 0.05);与 IUA 模型组相比,RGFP966 治疗组大鼠子宫内膜组织 EMT 标志物 E-cadherin mRNA 相对表达水平升高,N-cadherin、-SMA、Vimenti

26、n mRNA 相对表达水平降低(P 0.05)(图 2)。2.3 HDAC3 抑制剂 RGFP966 下调 IUA 模型大鼠子宫内膜组织 TGF-1/SMAD3/STAT-1 通路 与 Control 组相比,IUA 模型组大鼠子宫内膜组织 TGF-1、SMAD3、p-STAT-1 蛋白质表达水平增强(P0.05);与 IUA 模型组相比,RGFP966Treatment 组大鼠子宫内膜组织上述蛋白质表达水平下调(P0.05)(图 3)。1:Control 组;2:IUA 模型组;3:RGFP966 治疗组。P0.05。图 2 大鼠子宫内膜组织 EMT 标志物 mRNA 相对表达水平测定1:C

27、ontrol 组;2:IUA 模型组;3:RGFP966 治疗组。P0.05。图 3 大鼠子宫内膜组织 TGF-1/SMAD3/STAT-1 通路蛋白质表达水平测定2.4 HDAC3 抑制剂 RGFP966 抑制 IUA 模型大鼠子宫内膜组织 AIM2 炎症小体活化水平 与 Control 组相比,IUA 模型组大鼠子宫内膜组织 AIM2 炎症小体相关蛋白质因子 AIM2、IL-18、cleaved-IL-1 的表达水平增强(P0.05);与 IUAModel 组相比,RGFP966 治疗组大鼠子宫内膜组织蛋白质因子 AIM2、IL-18、cleaved-IL-1的表达水平下调(P 0.05)

28、(图 4)。1:Control 组;2:IUA 模型组;3:RGFP966 治疗组。P0.05。图 4 大鼠子宫内膜组织 AIM2 炎症小体活化水平测定412卢建军,等.HDAC3 抑制剂RGFP966 通过下调TGF-1/SMAD3/STAT-1 信号通路抑制AIM2 炎症小体活化和EMT 缓解子宫内膜纤维化3 讨论IUA 的病因学和致病机理存在多种假说,说明关于 IUA 仍有大量未知信息。已知 IUA 的临床病理特征为子宫内膜纤维化7。说明纤维化在 IUA致病机制中起着关键作用。TGF-1 作用于下游多种靶信号通路在多种器官纤维化中都起着重要作用。TGF-1/SMAD3 信号通路参与介导肺

29、纤维化13。TGF-1/SMAD3 和 TGF-1/p38 MAPK 信号通路参与介导肝纤维化14。TGF-1/p53 信号通路参与介导肾纤维化15。在 IUA 中,microRNA-326通过下调 TGF-1/SMAD3 活性抑制子宫内膜纤维化缓解 IUA16。TGF-1 介导的器官纤维化主要是通过激活上皮/内皮-间质-转化(epithelial/endothe-lial-mesenchymaltransition,EMT/EndMT,统 称EMT)过程和促进胶原蛋白在胞外基质的沉积来完成的17-18。EMT 是上皮细胞失去上皮细胞-细胞间接触和顶基极性,并向间质细胞的前后极性转变,使得细胞

30、获得有利于迁移、侵袭和纤维瘢痕形成(型 EMT)能力的过程。在此过程中伴随一系列基因和蛋白质表达变化,包括上皮标志物 E-cad-herin 的表达被抑制和间质标志物 N-cadherin、-SMA、Vimentin 等的表达增强等19。炎症刺激可激活上述 TGF-1 等纤维化相关因子和 EMT 过程20。在该研究中,与 Control 组相比,IUA 模型组大鼠子宫角组织充血,子宫角壁变薄;血清炎症因子 TNF-、IL-1 和 IL-6 水平升高;子宫内膜组织上皮标志物 E-cadherin mRNA 相对表达水平下调,间质标志物 N-cadherin、-SMA、Vimentin mRNA

31、相对表达水平升高;TGF-1/SMAD3 通路水平升高。这印证了在临床研究中观察到的慢性子宫内膜炎是子宫内膜纤维化和IUA 的高风险因子的结论21。然而,炎症激活 TGF-1 后如何介导 IUA 的纤维化,其分子机制尚未被充分研究。已有大量报道证明多种炎症小体(inflammasomes)参与器官和组织纤维化。如 NLRP3 炎症小体通过激活病原体相关分子模式和损伤相关分子模式,介导年龄相关神经系统退行性疾病、心血管系统纤维化和肿瘤EMT22。肝细胞焦亡后通过炎症小体释放损伤相关分子模式,激活肝星状细胞和其介导的肝纤维化过程23。那么在 IUA 中是否有炎症小体被激活,以及是何机制激活了哪些类

32、型的炎症小体?这是该研究关注的一个关键问题。HDAC3 的异常高活性通过介导组蛋白去乙酰化(表观遗传学修饰)和松散局部染色质结构,以促进纤维化相关基因的表达。已有多项研究表明抑制 HDAC3 的活性可缓解多种类型器官纤维化进展。如 TGF-1/SMAD3 通 路 通 过 调 节 PDCD5(programmed cell death 5)抑制 HDAC3 缓解心肌梗死后的心肌纤维化24。GLIS2 通过直接结合并抑制 HDAC3 而阻遏肝星状细胞激活防止肝纤维化25。此外,HDAC3 还激活多种类型炎症小体,促进炎症相关疾病进展。如在颅内出血小鼠模型中,HDAC3 抑制剂 BRD3308 可通

33、过抑制 PPAR/GSDMD/NLRP3 炎症小体活化水平,抑制小胶质细胞焦亡并缓解神经炎症26。HDAC3 抑制剂 RG-FP966 通过抑制大脑中动脉闭塞小鼠模型脑组织中黑色 素 瘤 缺 失 蛋 白 2(absent in melanoma 2,AIM2)炎症小体的活化水平,降低缺血性脑梗死的损伤体积和神经损伤27。另有研究发现在肺纤维化过 程 中,HDAC3 的 异 常 活 化 可 通 过 上 调STAT1 信号通路激活 AIM2 炎症小体10。STAT1 信号经常在组织、器官损伤后由损伤相关分子模式激活而介导免疫细胞内炎症小体的活化。如脊髓损伤后 Toll 样受体 4 通过上调 JAK

34、2/STAT1 通路激活NLRP3 炎症小体并加重小胶质细胞焦亡和神经损伤28。在动脉粥样硬化中,胆固醇激活炎症小体介导的泡沫细胞形成是通过活性氧自由基激活BTK-p300-STAT1-PPAR 通路实现的29。在心肌和神经炎症中 AIM2 炎症小体会被干扰素-激活,而且其活化水平通常受控于磷酸化的 STAT130-31。在该研究中,使用 HDAC3 抑制剂 RGFP966 处理 IUA 模型大鼠发现,与 IUA 模型组相比,RG-FP966 治疗组不仅使得大鼠子宫角壁变厚,降低了IUA 模型大鼠的血清炎症因子水平,抑制了子宫内膜组织 EMT,还下调了 TGF-1/SMAD3/STAT-1 信

35、号通路的活化水平;与此同时,AIM2 炎症小体的活化水平也被抑制。这是一项重要的发现,在该研究中基于对 HDAC3 的异常高活性可介导多器官纤维化的已知背景知识,尝试使用其抑制剂 RG-FP966 处理 IUA 模型大鼠,获得了一些有价值的结果。即 AIM2 炎症小体也参与了 IUA,并且是由TGF-1/SMAD3/STAT-1 信号通路和 HDAC3 的高活性介导激活的。总之,尽管在该研究中尚未探讨 TGF-1/SMAD3/STAT-1 信号通路和 HDAC3 的异常高活性之间是否存在正反馈循环激活,或者二者是上下游信号 交 流 的 关 系。但 根 据 目 前 的 结 果 可 知,HDAC3

36、 的抑制剂 RGFP966 可通过下调 TGF-1/SMAD3/STAT-1 信号通路抑制 AIM2 炎症小体和512医学分子生物学杂志,2024,21(3):211-216 J Med Mol Biol,2024,21(3):211-216EMT,缓解子宫内膜纤维化。参考文献1DREISLER E,KJER J J.Ashermans syndrome:Currentperspectives on diagnosis and management J.Int JWomens Health,2019,11:191-198.2 常亚楠,段华.子宫内膜损伤宫腔粘连对内膜容受性的影响与治疗进展J.中

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