IL-13介导的IL-13Rα2调控心脏纤维化TGF-β表达与胶原蛋白生成的分子机制研究

Cardiac fibrosis is a common kind of pathological changes in heart diseases, which characterized by excessive collagen synthesizing. Recent studies shows that, IL-13 and IL-13Rα2 interaction can modulate TGF-β expression in colitis fibrosis plaque, but the signaling has not been clearly. Our preliminary experiments indicate that IL-13 induced IL-13Rα2 can upregulate TGF-β expression in cardiac fibroblasts, which may influence collagen formation. To demonstrate the molecular mechanism of IL-13&IL-13Rα2 induced TGF-β expression and effects in cardiac fibrosis, we will use transcriptome high-throughput sequencing and bio informatics techniques. Furthermore, this research will find a new signaling pathway and perspective for cardiac fibrosis.

心脏纤维化是一种以过量胶原蛋白生成为主要特征，临床常见的多种心脏疾病的共有病理改变。最近的研究表明，IL-13与IL-13Rα2相互作用能调节结肠炎纤维化斑块中TGF-β的表达，但相关信号转导机制尚未明确。我们的前期实验证实：IL-13介导的IL-13Rα2能上调心脏成纤维细胞TGF-β的表达，从而可能影响胶原蛋白的生成。为明确IL-13和IL-13Rα2调节TGF-β表达的分子机制，及其对胶原蛋白生成和心脏纤维化的影响，本课题拟借助转录组高通量测序和生物信息学技术提供的线索，发现和验证IL-13通过IL-13Rα2调控心脏成纤维细胞TGF-β表达的分子机制，绘制一条迄今为止尚未发现的、全新的信号转导通路，以期为心脏纤维化的研究和治疗提供新的视点。

IL-13是一种促纤维化细胞因子，有两种结构和功能截然不同的受体：IL-13Rα1和IL-13Rα2。IL-13Rα2有三种存在形式：细胞膜表面（mIL-13Rα2）、细胞内以及可溶性形式（sIL-13Rα2），IL-13Rα2与IL-13有高度的亲和力，但因其胞内区很短在过去一直被看作是诱骗受体。最近有研究表明IL-13Rα2可以通过c-jun/AP-1通路来介导TGF-β的产生从而发挥信号功能。为了检验IL-13Rα2是否也在肺成纤维细胞模型当中发挥信号功能来介导TGF-β的产生和胶原蛋白的形成，我们用不同浓度的IL-13（0，10，20，50，100ng/ml）刺激肺成纤维细胞HFL1，通过Western blot和q-PCR检测IL-13Rα1、IL-13Rα2和TGF-β的mRNA及蛋白表达量；ELISA检测细胞培养上清液中的sIL-13Rα2含量；流式细胞术检测表达mIL-13Rα2的细胞数。siRNA瞬时转染沉默IL-13Rα2基因，q-PCR和Western blot检测IL-13Rα2和TGF-β的mRNA及蛋白表达量；转染后再通过免疫细胞化学荧光标记法观察和验证siRNA转染前后IL-13Rα2和TGF-β的荧光蛋白表达量；结果表明，肺成纤维细胞IL-13Rα2的表达随着IL-13浓度的增加而增高，而IL-13Rα1、TGF-β的表达量则无明显变化；siRNA干扰沉默IL-13Rα2后，IL-13Rα2的mRNA和蛋白的表达量显著下降，而此时TGF-β的表达量明显增高（p<0.05）。低浓度IL-13（10、20 ng/ml）对分泌型sIL-13Rα2、 膜型mIL-13Rα2以及胞内型IL-13Rα2的表达均有不同程度的显著上调；高浓度IL-13刺激（50、100 ng/ml）条件下sIL-13Rα2水平无明显改变、mIL-13Rα2表达略有增加、胞内型IL-13Rα2水平明显下调。综合上述数据， IL-13可增强肺成纤维细胞IL-13Rα2的表达,而对IL-13Rα1和 TGF-β表达量无明显影响；沉默IL-13Rα2可使TGF-β产生增加，且IL-13可促进胞内型IL-13Rα2向膜型转化，说明 IL-13Rα2的存在可以抑制肺成纤维细胞TGF-β的产生和胶原蛋白的形成。