Fra-1抑制角质形成细胞糜烂性毒物损伤后炎性因子释放及对核增殖抗原PCNA调控的作用与机制研究

Mustard gas, an Alkylation agent, specifically damage basal cells and cause blistering and delayed healing. The changes of p38-ERK signaling pathway was reported to be involved in cell inflammation, proliferation, and differentiation. Fra-1, a FOS transcription family members, is a downstream regulator of ERK1/2, expressed in many tissues. In the skin, it specifically expressed in basal cells. Our previous results find that the expression of Fra-1 was lost after SM exposure both in cell culture and in hairless mouse skin. Although Fra-1 was reported to have a broad function, like proliferation, inflammation regulation, cytokine secretion, interstitial conversion effect, but little report was about its function in stress response after skin damage. By employing RNAi interference, Western Blotting and other methods, we showed that the proliferation were significantly affected and inflammation response was activated after SM exposure. The loss of Fra-1 directly decrease the expression of PCNA and Fra-1 act as anti-inflammation in SM exposure model which negatively regulate PCNA expression. The mechanism study of the relationship between Fra-1, PCNA and inflammatory response will provide new understanding of mustard skin lesion.

皮肤在糜烂性毒物损伤后恢复缓慢，与角质形成细胞损伤有关。MAPK下游的p38与ERK1/2通路据报道参与了染毒后细胞增殖抑制，炎性因子释放等作用。Fra-1是ERK1/2下游的调控因子，FOS转录家族成员，在角质形成细胞高表达。毒物损伤后Fra-1的表达变化及作用不明。我们前期实验表明，角质形成细胞染毒后Fra-1丢失，增殖核抗原PCNA降低，细胞炎性反应因子COX-2增加。结合RNAi干扰沉默Fra-1，EGF刺激增加Fra-1，我们发现：1.Fra-1正向调控PCNA；2. Fra-1抑制染毒细胞COX-2增加；3. Fra-1过表达抑制染毒细胞PCNA含量。我们推测，染毒细胞Fra-1降低有抑制增殖和促炎性因子释放的作用，Fra-1过表达可以抑制炎性反应引起的PCNA增加。对Fra-1，炎性反应与PCNA三者间调控关系的深入研究将为糜烂性毒物损伤皮肤的复杂机制提供新的认识。

背景：.芥子气（Sulfur mustard，SM）是一种传统的糜烂性毒剂。主要以气溶胶和液滴状态造成皮肤染毒。皮肤接触后，毒物在皮肤停留数分钟后迅速渗透，损伤包括表皮和真皮在内的皮肤全层。皮肤伤的进程与热烧伤类似，但愈合时间长，属难愈性创面。过度炎性是皮肤难愈的重要原因。近来有研究报道AP-1因子的激活在该毒物暴露的细胞/动物模型上对于炎性因子表达有影响。Fos家族成员Fra-1具有负调控AP-1因子的作用，但其表达、定位、功能等尚不清楚。..主要研究内容：.1、建立氮芥染毒HaCaT角质细胞（In vitro）和无毛鼠皮肤(In vivo）的实验模型；.2、检测Fra-1 在糜烂性毒物染毒皮肤模型（细胞/动物）中的定位、变化及机制；.3、研究Fra-1与糜烂性毒物所致表皮角质细胞炎性因子表达间的关系。.4、评估药物干预对糜烂性毒物鼠皮肤损伤愈合的影响..重要结果：.1. In vitro模型中，高剂量氮芥(20μM)染毒10/24h，Fra-1通过ERK1/2磷酸化显著增加；.2. In vitro模型中，利用人炎性因子PCR芯片（human inflammation PCR assay）及siRNA技术，发现Fra-1在氮芥染毒HaCaT角质细胞（in vitro）中，参与了包括IL-6和IL-8等多种炎性因子的调控；.3. In vivo模型中，发现损伤后3 d和14 d，Fra-1蛋白水平显著增加，免疫组化进一步表明Fra-1多在表皮细胞胞质中表达；.4. 注射miR-210拮抗剂可以加快糜烂性毒剂皮肤损伤愈合过程..关键数据：.1. In vitro模型中，Fra-1对于氮芥角质形成细胞炎性因子的释放有影响；.2. In vivo模型中，Fra-1的增加多表达于表皮细胞胞质而非胞核。.3. In vivo模型中，miR-210在表皮的表达升高..科学意义：.1. 在本研究中，我们发现Fra-1在人角质形成细胞染毒模型中（in vitro）有强烈的抑制IL-8表达的作用，但在无毛鼠皮肤染毒模型中（in vivo），Fra-1多在损伤表皮细胞质中表达，而非在胞核。这提示Fra-1抑制IL-8的作用被限制。其很可能是皮肤氮芥损伤后表皮炎性因子IL-8过度释放的原因之一。.2. 揭示了miR-210在染毒表皮中增加可能是皮肤难愈的机制之一