程序性細胞死亡因子4過表達對增生性瘢痕成纖維細胞增殖和凋亡的影響

潘學洪，李愛武，李新華

1)濰坊市益都中心醫院醫學美容科山東濰坊262500 2)山東大學齊魯醫院小兒外科濟南250012 3)山東醫學科學院糖尿病醫院檢驗科濟南250000

成纖維細胞是形成瘢痕的重要原因［1］。程序性細胞死亡因子 4(programmed cell death 4，PDCD4)是一種細胞死亡因子，參與調控細胞生長過程，在骨骼肌、心、肺等組織中均有表達［2］。研究［3］顯示，PDCD4與成纖維細胞的凋亡、分化、膠原合成等有關，其在增生性瘢痕成纖維細胞中的表達水平低于正常皮膚成纖維細胞。本研究分離培養人增生性瘢痕成纖維細胞，通過細胞轉染的方法過表達PDCD4，探討PDCD4在增生性瘢痕成纖維細胞增殖、凋亡中的作用，為研究病理性瘢痕的發病機制奠定基礎。

1 材料與方法

1．1 材料 增生性瘢痕組織標本取自濰坊市益都中心醫院，標本采集已獲患者知情同意，患者術前未接受過治療。pEGFP-PDCD4真核過表達載體及空載體pEGFP由濰坊市益都中心醫院整形外科實驗室構建保存，Lipofectamine2000試劑盒購自美國Invitrogen公司，cDNA合成試劑盒購自美國Thermo公司，PDCD4、β-actin引物均由生工生物工程(上海)股份有限公司合成，熒光定量PCR試劑盒購自美國Biomiga公司，BCA蛋白定量試劑盒購自美國Sigma公司，PDCD4、PTEN、Bax、Bcl-2 多克隆抗體均購自美國Abcam公司，TUNEL凋亡檢測試劑盒購自碧云天生物技術研究所。

1．2 增生性瘢痕成纖維細胞的分離培養 取增生性瘢痕組織，用含青鏈霉素的PBS洗滌3次，用眼科剪剔除皮下組織和表皮組織，再用含青鏈霉素的PBS 洗滌3 次，剪碎(大小約0．5 mm3)，加入2．5 g/L的胰蛋白酶，4℃消化9 h。取消化后的組織塊接種于細胞培養瓶中，翻轉培養瓶使組織塊朝下，于37℃、體積分數5%CO2培養箱中孵育6 h，取出培養瓶，翻轉，使組織塊朝上，加入含體積分數10%胎牛血清的DMEM，于37℃、體積分數5%CO2培養箱中培養。期間每隔3 d換液一次，待細胞匯合形成集落后，用2．5 g/L的胰蛋白酶消化傳代。分離培養的細胞經免疫組化染色發現角蛋白19抗體染色陰性，波形蛋白抗體染色陽性，確認為成纖維細胞。取第4代細胞用于后續實驗。

1．3 細胞轉染及分組 將增生性瘢痕成纖維細胞接種到6孔板中，每孔4×105個細胞，培養1 d后，進行細胞轉染。將Opti-MEM預熱1 h后加入上述細胞培養板中，每孔加入1．5 mL。再將用 Opti-MEM稀釋好的Lipofectamine2000和pEGFP-PDCD4、pEGFP分別混合后室溫孵育20 min，加入細胞培養板中，每孔加入500μL，孵育6 h，更換為含體積分數10%胎牛血清的DMEM，繼續培養72 h，用于后續實驗。將轉染pEGFP-PDCD4和pEGFP后的增生性瘢痕成纖維細胞記為pEGFP-PDCD4組和pEGFP組，以未轉染細胞為空白對照組。

1．4 qRT-PCR檢測PDCD4水平 3組細胞培養72 h后，加入1 mL Trizol提取RNA，檢測純度后反轉錄成cDNA，采用熒光定量PCR檢測PDCD4水平。β-actin上游引物為5’-CTGGGACGACATGGA CAAAA-3’，下游引物為5’-AAGGAAGGCTGGAAG TGTGC-3’。PDCD 4上游引物為5’-GGCAAGGA GGGACAGAAA-3’，下游引物為 5’-CCCAAAGCA CAGTATCTCAACA-3’。PCR反應體系共20μL，包括10．0μL SYBR Primer Ex Taq TM Ⅱ(2×) ，上、下游引物各 1．0 μL，4．0 μL cDNA 樣本混合液和4．0μL無RNase dH2O。擴增條件:95℃預變性5 min;95℃變性10 s，60℃退火30 s，72℃延伸30 s，共35個循環。以β-actin為內參，采用2－ΔΔCt法計算PDCD4 mRNA的相對表達水平。實驗重復3次。

1．5 W estern blot法檢測 PDCD4、PTEN、Bax、Bcl-2水平 3組細胞培養72 h后，收集細胞，加入細胞裂解液冰上裂解30 min，4℃，12 000×g離心5 min，吸取蛋白上清液，用BCA法對蛋白定量。取蛋白樣品加入等體積的上樣緩沖液，100℃孵育5 min。電泳后將蛋白轉移到硝酸纖維素膜上。麗春紅染色5 min，加入50 g/L脫脂奶粉37℃平搖2 min。加入按1∶600 稀釋的 PDCD4、PTEN、Bax、Bcl-2多克隆抗體，4℃反應過夜后，加入按1∶3 000稀釋的二抗，37℃孵育2 h。化學發光，顯影，定影。用掃描儀掃描圖片，Quantity one分析條帶灰度值，以β-actin為內參，分析目的蛋白表達水平。實驗重復3次。

1．6 生長曲線測定 將3組細胞接種到24孔板中，每孔104個細胞，分別在第 1、2、3、4、5 天用 2．5 g/L的胰蛋白酶消化，臺盼藍染色分析活細胞數量，以測定時間為橫軸，以每mL含有的細胞數為縱軸，繪制細胞生長曲線。每組設3個復孔，實驗重復3次。

1．7 MTT法檢測細胞增殖活性 將3組細胞接種到24孔板中，每孔2×104個細胞，培養72 h后，每孔加入pH 7．4的 MTT溶液20μL，37℃孵育4 h后，吸棄上清液，加入150μL的二甲基亞砜溶液，振蕩反應10 min，觀察到藍紫色結晶溶解后，檢測570 nm波長處的光密度值，代表細胞增殖活性。實驗重復3次。

1．8 TUNEL法檢測細胞凋亡 3組細胞培養72 h后，制作細胞爬片，用PBS洗滌3次，加入體積分數0．2%的 TritonX-100處理5 min后，用 PBS洗滌2次，加入20 mg/L蛋白酶K溶液，室溫下孵育30 min。于含體積分數3%牛血清白蛋白、20%胎牛血清的TBS中，室溫條件下孵育30 min，用PBS洗滌2次，加入FITC標記的TUNEL溶液，置于濕盒內37℃孵育60 min。PBS洗滌2次后，在顯微鏡下觀察，選取5個視野，先用200倍的暗視野計數細胞總數，后用熒光顯微鏡觀察陽性細胞數目，計算細胞凋亡率。實驗重復3次。

1．9 統計學處理 采用SPSS 21．0處理數據，3組間PDCD4表達水平、光密度值、凋亡率以及PTEN、Bax、Bcl-2蛋白表達水平的比較采用單因素方差分析，兩兩比較采用LSD-t檢驗，檢驗水準α=0．05。

2 結果

2．1 3組細胞PDCD4表達水平的比較 結果見圖1和表1。與空白對照組、pEGFP組相比，pEGFPPDCD4組細胞PDCD4的表達水平升高。

圖1 3組細胞PDCD4表達水平的比較

表1 3組細胞PDCD4表達水平的比較(n=3)

2．2 3組細胞生長曲線比較 結果見圖2。與空白對照組、pEGFP組相比，pEGFP-PDCD4組細胞生長速度降低。

2．3 3組細胞增殖活性和凋亡率比較 結果見表2。與空白對照組、pEGFP組相比，pEGFP-PDCD4組細胞光密度值降低，凋亡率升高。

2．4 3組細胞 PTEN、Bax、Bcl-2蛋白表達水平的比較 結果見圖3和表3。與空白對照組、pEGFP組相比，pEGFP-PDCD4組細胞PTEN、Bax表達水平升高，Bcl-2表達水平降低。

圖2 細胞生長曲線

表2 3組細胞增殖活性和凋亡率比較(n=3)

圖3 3組細胞PTEN、Bax、Bcl-2蛋白表達水平的比較

表3 3組細胞PTEN、Bax、Bcl-2蛋白表達水平的比較(n=3)

3 討論

PDCD4位于10q27染色體上，其編碼的蛋白能夠與脯氨酸激酶、蛋白激酶C等結合，含有多個磷酸化位點，由469個氨基酸組成，在其氨基端有兩個MA3螺旋結構域，能夠與真核細胞中翻譯起始因子eIF4A結合，阻礙細胞內蛋白質合成和核糖體復合物的形成，發揮促進細胞凋亡的作用［4-6］。研究［7-8］顯示，PDCD4不僅參與機體正常的生理過程，還與癌癥、心肌病、糖尿病、病理性瘢痕形成等有關。彭燕［9］在研究miR-21對病理性瘢痕成纖維細胞生長中的作用時發現，PDCD4在病理性瘢痕細胞中表達下調，并且可能參與成纖維細胞的生長過程。后續的研究［10-11］發現，miR-21表達下調后，增生性瘢痕成纖維細胞PDCD4表達水平升高，增殖受抑。上述研究表明，PDCD4可能參與調控病理性瘢痕的形成，并且與增生性瘢痕成纖維細胞增殖有關。

本研究首先體外分離培養了人增生性瘢痕成纖維細胞，轉染PDCD4后，經qRT-PCR和Western blot法驗證成功構建了PDCD4過表達的增生性瘢痕成纖維細胞。細胞生長曲線顯示，過表達PDCD4的增生性瘢痕成纖維細胞從第3天開始活細胞的數量較空白對照組和pEGFP組降低，增殖活性降低，說明PDCD4抑制了增生性瘢痕成纖維細胞的增殖，這與之前的研究［10-11］結果一致。

病理性瘢痕組織的形成除了與成纖維細胞過度增殖有關，還與成纖維細胞凋亡減少有關。細胞凋亡的發生是一個主動過程，是受多種基因嚴格調控的程序性死亡過程，與細胞內凋亡蛋白有關［12-13］。Bcl-2蛋白家族參與調控細胞凋亡過程，根據其作用不同可以分為抗凋亡蛋白和抑凋亡蛋白，Bcl-2是一種抗凋亡蛋白，而 Bax是一種促凋亡蛋白［14］。PTEN編碼的蛋白具有雙重的磷酸酶活性，能夠與細胞內多種信號通路交叉作用，調控細胞的生長、黏附、轉移、凋亡等過程［15-16］。研究［9，17］顯示，在病理性瘢痕組織中，PTEN表達下調，并且能夠誘導成纖維細胞凋亡，而PDCD4也在病理性瘢痕組織中表達下調，二者之間可能存在一定的作用。本研究結果顯示，PDCD4過表達的增生性瘢痕成纖維細胞凋亡率升高，細胞中Bax和PTEN表達水平升高，Bcl-2表達水平下降，說明PDCD4可能通過作用于PTEN影響細胞凋亡過程，而兩者的相互調節作用仍然需要在后續實驗中驗證。

綜上，PDCD4過表達可抑制增生性瘢痕成纖維細胞增殖，誘導細胞凋亡，機制可能與上調細胞中PTEN、Bax表達，下調Bcl-2表達有關。本研究結果對于探討病理性瘢痕的發病機制具有重要意義，為繼續探討PDCD4在增生性瘢痕成纖維細胞生長中的作用奠定了基礎。