近日，上海市皮膚病醫(yī)院院長，上海市中醫(yī)藥研究院皮膚病研究所所長李斌教授團(tuán)隊(duì)在皮膚科頂刊JOURNAL OF INVESTIGATIVE DERMATOLOGY（IF：8.551/Q1）上發(fā)表了題為Celastrol Attenuates Psoriasiform Inflammation by Targeting the IRF1/GSTM3 Axis的研究論文，報(bào)道了雷公藤紅素（Celastrol）改善銀屑病炎癥的治療靶點(diǎn)。該研究中的轉(zhuǎn)錄組測序由上海生物芯片有限公司（生物芯片上海國家工程研究中心）完成。

 

【研究內(nèi)容】

銀屑病的病理特征包括持續(xù)性炎癥和角質(zhì)形成細(xì)胞(KC)過度增殖。雷公藤紅素(CS)是雷公藤的活性成分，具有抑制T細(xì)胞分化、KC增殖和中性粒細(xì)胞招募的功能，雖然已用于銀屑病的治療，但其作用機(jī)制尚未完全闡明。研究利用轉(zhuǎn)錄組測序、生物信息分析發(fā)現(xiàn)IRF1/GSTM3是CS治療銀屑病的關(guān)鍵靶標(biāo)；功能試驗(yàn)、ChIP-qPCR、雙熒光素酶報(bào)告基因發(fā)現(xiàn)CS通過下調(diào)IRF1對GSTM3的轉(zhuǎn)錄抑制，改善細(xì)胞過度增殖與炎癥浸潤；免疫組化驗(yàn)證了IRF1/GSTM3在人臨床銀屑病樣本組織中的表達(dá)水平；體內(nèi)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)CS納米乳改善銀屑病樣小鼠及復(fù)發(fā)模型的病理表型。上述研究強(qiáng)調(diào)了CS干預(yù)銀屑病炎癥的作用靶標(biāo)及IRF1/GSTM3可作為潛在的銀屑病防治靶點(diǎn)。

 

文章詳情

文章題目：Celastrol Attenuates Psoriasiform Inflammation by Targeting the IRF1/GSTM3 Axis

中文題目：雷公藤紅素靶向IRF1/GSTM3軸緩解銀屑病樣炎癥

發(fā)表時(shí)間：2022.02

期刊名稱：Journal of Investigative Dermatology

影響因子：8.551

DOI：10.1016/j.jid.2022.01.018

 

【研究思路】

1、CS干預(yù)后GSTM3和IRF1的表達(dá)發(fā)生改變

為了研究CS治療銀屑病的作用機(jī)理，研究者首先比較了CS在不同角質(zhì)形成細(xì)胞系（Keratinocytes, KC）中的親和力和特異性，并選擇HaCaT細(xì)胞用于后續(xù)研究。分別對CS干預(yù)與未受CS干預(yù)的HaCAT細(xì)胞進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測序，結(jié)果顯示CS干預(yù)引起1,036個(gè)mRNAs差異表達(dá)，其中谷胱甘肽代謝途徑相關(guān)的基因高度富集。已有研究表明銀屑病患者血漿和皮損組織中谷胱甘肽減少，且這一代謝途徑中許多基因?qū)Υ_認(rèn)銀屑病發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)至關(guān)重要，其中，GSTM3是該途徑中表達(dá)變化最顯著的基因。同時(shí)，研究者通過生物信息學(xué)分析預(yù)測IRF1可能是與GSTM3啟動(dòng)子區(qū)域結(jié)合的上游靶點(diǎn)。為了驗(yàn)證結(jié)果的臨床相關(guān)性，作者對銀屑病患者皮損進(jìn)行免疫組化染色，發(fā)現(xiàn)GSTM3低表達(dá)，而IRF1核陽性高表達(dá)。研究者進(jìn)一步構(gòu)建了nio-CS凝膠處理銀屑病樣小鼠模型，發(fā)現(xiàn)處理后GSTM3上調(diào)、IRF1下調(diào)，與臨床結(jié)果一致。

Fig.1 CS干預(yù)后GSTM3和IRF1的表達(dá)改變 Fig.2 轉(zhuǎn)錄組分析和 nio-CS凝膠特征

 

2、IRF1和GSTM3存在顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系

為了鑒定GSTM3和IRF1的體外作用，研究者使用small interfering RNA干擾GSTM3和IRF1的表達(dá)，并通過M5（可誘導(dǎo)銀屑病樣細(xì)胞增殖和炎癥反應(yīng)）進(jìn)行刺激。結(jié)果表明，敲除GSTM3可顯著促進(jìn)細(xì)胞增殖，敲除IRF1可顯著抑制細(xì)胞增殖，M5刺激后免疫炎癥指標(biāo)、趨化因子、抗菌肽水平上調(diào)，皮膚屏障指標(biāo)下調(diào)，在GSTM3敲除后，觀察到疾病表型加劇，但在IRF1基因沉默后疾病相關(guān)表型得到改善。

接下來，進(jìn)一步探究IRF1和GSTM3之間的相互作用。研究者過表達(dá)IRF1，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞增殖增加，而過表達(dá)GSTM3則逆轉(zhuǎn)了細(xì)胞的增殖。說明過表達(dá)GSTM3能夠逆轉(zhuǎn)IRF1過表達(dá)的不良影響，IRF1和GSTM3之間存在顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系。

Fig.3 檢測IRF1、GSTM3及指標(biāo)的變化

 

3、CS通過IRF1/GSTM3軸在銀屑病中發(fā)揮關(guān)鍵的治療作用

為了探討CS對IRF1/GSTM3軸的調(diào)控作用，研究者在HaCaT細(xì)胞中進(jìn)行了功能實(shí)驗(yàn)。結(jié)果顯示，CS降低免疫和增殖指數(shù)，增加屏障標(biāo)記物，而敲除GSTM3和過表達(dá)IRF1可逆轉(zhuǎn)CS的治療作用。此外，過表達(dá)GSTM3能夠逆轉(zhuǎn)IRF1過表達(dá)引起的的CS療效減弱。從轉(zhuǎn)錄角度分析，CS的干預(yù)直接將IRF1驅(qū)逐出GSTM3的啟動(dòng)子區(qū)域，改善IRF1對靶基因GSTM3的轉(zhuǎn)錄抑制。因此，CS可以通過減弱IRF1與GSTM3之間的結(jié)合強(qiáng)度來改善銀屑病樣細(xì)胞表型。

Fig.4 CS在體內(nèi)外通過IRF1/GSTM3軸發(fā)揮治療作用 Fig.5 指標(biāo)變化和 ChIP-qPCR 檢測

在接下來的實(shí)驗(yàn)中，研究者進(jìn)一步評估CS對咪喹莫特誘導(dǎo)的類銀屑病樣小鼠皮炎的治療潛力。結(jié)果顯示，nio-CS可以緩解皮膚干燥和粗糙，防止異常的表皮增厚、網(wǎng)脊延長、角化過度和表皮炎癥滲出，其療效甚至優(yōu)于陽性對照卡泊三醇。接下來研究者擴(kuò)展了銀屑病的復(fù)發(fā)模型。在二次刺激下，之前接受過咪喹莫特和卡泊三醇治療的小鼠在給藥的最后一天出現(xiàn)了嚴(yán)重的銀屑病樣皮膚病變，而之前接受過nio-CS治療的小鼠表現(xiàn)為輕度皮膚病變和炎癥。值得注意的是，在兩種模型中與對照組相比，病變皮損Gstm3表達(dá)減少，并在nio-CS治療后增加，而Irf1的表達(dá)趨勢與Gstm3相反。綜上所述，CS能夠直接作用于IRF1/GSTM3軸，可作為治療和預(yù)防銀屑病的候選藥物。

Fig.6 nio-CS凝膠可改善及預(yù)防銀屑病表型

天然化合物的分子機(jī)制表現(xiàn)為多靶點(diǎn)、多途徑和多系統(tǒng)的綜合作用。盡管 nio-CS 凝膠在銀屑病的發(fā)作和維持狀態(tài)中均達(dá)到了療效，且沒有明顯的器官毒性，但標(biāo)準(zhǔn)的急性和慢性毒性研究仍有待探索。本研究是CS基礎(chǔ)理論研究的開端，其應(yīng)用潛力還有待進(jìn)一步研究。

Fig.7 nio-CS凝膠在IMQ誘導(dǎo)的銀屑病樣小鼠的安全性測試

 

【主要結(jié)論】

1. 人銀屑病標(biāo)本中表達(dá)GSTM3降低，IRF1表達(dá)增加；

2. CS作用于IRF1/GSTM3軸改善銀屑病樣炎癥；

3. CS對銀屑病樣小鼠皮炎及銀屑病復(fù)發(fā)模型均有改善作用，優(yōu)于陽性對照卡泊三醇組，且無明顯的肝腎毒性，具有良好的應(yīng)用前景。