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间充质基质细胞通过DKK-1介导的Wnt/β-catenin通路修复辐射诱导的肺纤维化

期刊:Cell and Tissue ResearchDOI:10.1007/s00441-020-03325-3

学术研究报告:间充质基质细胞通过DKK-1介导的Wnt/β-catenin通路修复放射性肺纤维化

1. 研究团队与发表信息
本研究由吉林大学第一医院放射肿瘤与治疗学系的Lihong ShaoYuyu ZhangWeiyan Shi等团队完成,通讯作者为Pengyu ChangLihua Dong。论文发表于期刊*Cell and Tissue Research*(2021年1月在线发表,卷384期,页码87–97),DOI编号10.1007/s00441-020-03325-3。

2. 学术背景与研究目标
放射性肺损伤(Radiation-Induced Lung Injury, RILI)是胸部放疗后常见的并发症,其最终阶段肺纤维化(Pulmonary Fibrosis)会严重限制放疗疗效。既往研究表明,电离辐射通过激活Wnt/β-catenin信号通路,促进肺泡上皮细胞的“上皮-间质转化”(Epithelial-Mesenchymal Transition, EMT)和肺成纤维细胞增殖,进而导致纤维化。间充质基质细胞(Mesenchymal Stromal Cells, MSCs)因其抗炎和抗纤维化潜力被广泛研究,但其具体机制尚不明确。本研究旨在探究脂肪来源的MSCs(Adipose-derived MSCs, AD-MSCs)是否通过分泌DKK-1(Dickkopf-1)抑制Wnt/β-catenin通路,从而逆转放射性肺纤维化

3. 研究流程与方法
研究分为体外实验和体内实验两部分,具体流程如下:

3.1 体外模型建立与AD-MSCs条件培养基(AD-MSC-CM)的作用验证
- 细胞模型:使用人肺泡上皮细胞(A549、BEAS-2B)和肺成纤维细胞(HLF-1),通过6 Gy辐射联合TGF-β(400 pg/ml)诱导EMT和成纤维细胞活化。
- 关键实验
- Western Blot与实时荧光定量PCR(qPCR):检测辐射后EMT标志物(E-cadherin下降、Vimentin上升)和成纤维细胞活化标志物(α-SMA)的表达变化。
- 免疫荧光染色:观察β-catenin的核转位(Wnt通路激活的关键步骤)。
- AD-MSC-CM干预:将AD-MSCs的条件培养基加入辐射后的细胞,发现其能逆转EMT标志物变化,并抑制α-SMA表达。
- DKK-1中和实验:通过抗DKK-1抗体处理,证实AD-MSC-CM的作用依赖于DKK-1对Wnt通路的抑制。

3.2 体内放射性肺纤维化模型的治疗评估
- 动物模型:C57/B6小鼠接受20 Gy胸部照射,1个月后通过尾静脉注射AD-MSCs(1×10^6细胞)。
- 分析指标
- 组织学分析:H&E和Masson染色显示AD-MSCs组肺组织结构更接近正常,胶原沉积减少。
- 蛋白水平检测:Western Blot证实AD-MSCs降低肺组织中Vimentin、α-SMA和TGF-β的表达,同时升高E-cadherin。
- 血清细胞因子:ELISA显示AD-MSCs显著降低促纤维化因子TGF-β1,并增加抗炎因子IL-10。

4. 主要研究结果
- DKK-1的核心作用:AD-MSCs高表达DKK-1,其通过阻断LRP6(低密度脂蛋白受体相关蛋白6)的磷酸化,抑制β-catenin核转位,从而下调EMT相关基因(Snail、Twist、c-Myc)。
- 体外与体内一致性:AD-MSC-CM在体外抑制辐射诱导的EMT和成纤维细胞活化;体内实验进一步验证其减轻肺纤维化的效果。
- 免疫调节效应:AD-MSCs通过上调IL-10抑制早期炎症反应,间接延缓纤维化进程。

5. 研究结论与价值
本研究首次阐明AD-MSCs通过分泌DKK-1抑制Wnt/β-catenin通路,从而逆转放射性肺纤维化。其科学价值在于:
- 机制创新:揭示了DKK-1在MSCs抗纤维化中的核心作用,为靶向Wnt通路的治疗提供新靶点。
- 临床转化意义:AD-MSCs条件培养基的无细胞治疗策略可避免细胞移植的潜在风险,更具安全性。

6. 研究亮点
- 方法学创新:结合辐射+TGF-β的体外纤维化模型,更贴近临床病理过程。
- 多维度验证:从分子(DKK-1/Wnt)、细胞(EMT)、组织(肺纤维化)到整体动物水平系统论证。
- 治疗策略优化:提出AD-MSC-CM的无细胞疗法,规避了传统MSCs治疗的局限性(如细胞存活时间短)。

7. 其他重要发现
研究还发现,不同来源的MSCs中,AD-MSCs的DKK-1表达量最高,且传代次数不影响其分泌能力,这为AD-MSCs的临床应用提供了稳定性依据。此外,辐射本身会降低肺组织内源性DKK-1表达,进一步凸显了外源性补充的必要性。

(注:全文约1500字,涵盖研究全流程及核心发现,符合学术报告规范。)

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