增生性瘢痕（HS）是皮膚損傷后由于纖維組織過度增生而形成的一種皮損。壓力衣治療（Pressure Garment Therapy，PGT）是指通過壓力衣對人體體表施加適當的壓力，以預防或抑制皮膚瘢痕增生，防治肢體腫脹的治療方法。PGT一直被用于降低HS，并取得了令人滿意的效果，但其潛在機制尚不清楚。因此，闡明機械力的潛在生物學機制可能有助于確定 HS 治療的可靠生物標志物。

神經纖毛蛋白1（NRP1）是一種細胞表面跨膜蛋白，在多種細胞類型中表達，并作為機械刺激的共同受體。研究表明，NRP1影響肌成纖維細胞和可溶性纖連蛋白之間的相互作用，促進整合素依賴性纖連蛋白原纖維組裝、基質剛度和腫瘤生長。NRP1能否傳遞機械力的生物功能仍是未知數。YAP可感知機械力等物理特性。機械信號調控Hippo信號通路中YAP的上游蛋白，如大腫瘤抑制激酶1（LATS1），影響YAP的磷酸化和表達。最近的研究表明，使用YAP抑制劑阻斷機械轉導信號可促進繼發性皮膚成分的傷口再生，這對疤痕治療具有轉化意義。YAP是機械微環境變化的重要傳感器和傷口愈合的負調節因子，它可能參與PGT對HS的抑制。

在最近研究中，中山大學附屬第一醫院燒傷與創面修復外科以及精準醫學研究院的研究團隊發現了一種機械敏感的NRP1，它與體內和體外的機械力刺激呈正相關，實驗通過控制 YAP 上游調節因子 LATS1 研究了 NRP1 在 YAP 表達中的調節作用。該研究展示了一種新的NRP1調控YAP的模型，該模型可轉導機械生物學功能，這可能通過最佳和適合的壓力作用增強PGT的治療效果。研究結果為增生性疤痕的治療提供了新的見解，相關內容發表在 Cell Death Discovery volume 期刊題為“NRP1 transduces mechanical stress inhibition via LATS1/YAP in hypertrophic scars”。
 

幾種人類細胞類型對機械應力敏感，可以將機械信號轉化為生化信號。因此，研究人員使用基因表達綜合數據庫（GEO）的數據篩選了在1 Hz頻率（靜波），壓力為0.12和0.20下的機械壓縮相關基因。首先，檢索了包含軟骨細胞對機械壓縮反應數據的人類轉錄組陣列，NRP1被鑒定出來，然后在其他GEO數據集中驗證了這一結果，即NRP1在不同細胞類型中受到機械應力的上調。數據表明，NRP1的表達與多種細胞類型的機械應力有關。

PGT通過減少血流量來抑制HS的形成，然而，這一過程知之甚少。因此，實驗對四例接受 PGT 的 HS 組織進行了染色，并檢測 NRP1。CD31染色顯示NRP1選擇性定位于HS內皮細胞中（圖1 A）。這些結果表明，NRP1選擇性地位于真皮內皮細胞膜上，機械應力促進了人HSs中NRP1的表達。

NRP1是細胞間作用力和剪切應力的感覺共受體。實驗構建了一個 3D 水凝膠模型來研究機械力是否促進人真皮內皮細胞中 NRP1 的表達（圖1 B）。水凝膠細胞的免疫熒光染色顯示，NRP1 表達在 30 mmHg 壓縮下顯著增加（圖1 C），與免疫印跡結果一致（圖1 D）。

圖1 機械處理可增加增生性瘢痕真皮內皮細胞中NRP1的表達。

接下來，為了確定 NRP1 是否在人真皮微血管內皮細胞（HDMECs）中轉導機械力，實驗使用 NRP1-shRNA 敲低 HDMECs 中的 NRP1，并評估對照細胞和 NRP1 缺失細胞中的增殖和管形成水平。蛋白質印跡法確認NRP1敲低（圖2 A）。Ki67免疫染色顯示機械力抑制Ki67表達。NRP1缺失細胞表達較低水平的Ki67，并且在有或沒有機械力的情況下Ki67表達沒有差異（圖2 B）。在管形成試驗中也獲得了類似的結果。機械應力抑制管形成試驗的結果表明，NPR1缺失細胞的Nb連接和分支無顯著差異（圖2 C）。此外，NRP1敲低部分挽救了機械力誘導的抗血管生成作用。這些發現表明，NRP1有助于真皮內皮血管細胞的機械應激反應。

圖2 抑制NRP1 損害了對體外機械誘導的抗血管生成的敏感性。

為了在體外驗證NRP1與機械力之間的關系，研究人員使用HSs大鼠尾巴模型，將30只大鼠根據是否接受PGT隨機分為兩組。形態學和組織學分析顯示，增生性瘢痕在第28天成功誘導，并通過PGT治療減少。此外，免疫熒光分析表明，機械壓縮顯著促進了大鼠尾瘢痕真皮內皮細胞中NRP1的表達。這些發現表明，機械壓縮誘導增生性瘢痕大鼠模型尾部NRP1的表達。

免疫染色結果顯示，壓縮處理顯著降低了人增生性瘢痕和大鼠尾瘢痕組織中YAP的表達并促進了LATS1的表達（圖3 A）。這些發現提示了一種新的壓縮療法治療增生性瘢痕的機制。

由于實驗觀察到機械力顯著抑制了YAP的表達，因此必須研究NRP1、YAP和LATS1之間的關系。免疫印跡分析顯示，在30 mmHg壓縮力下，LATS1、MST1、Salvador家族WW結構域蛋白1（SAV1）和Mps 1結合劑1（MOB1）表達同時增加，而YAP表達降低（圖3 B）。

研究人員推測 NRP1 通過 LATS1 調控 YAP 抑制。與這一推測一致，NRP1 敲低消除了 LATS1 的刺激，從而促進了 YAP 表達。當受到增加的機械力時，NRP1的敲低阻止了LATS1的增加和YAP的降低。NRP1通過LATS1介導機械應力對YAP的干擾，但機械應力是YAP表達的另一個重要抑制劑（圖3 C）。

圖3 NRP1抑制降低了機械誘導的YAP表達、YAP與NRP1的結合以及YAP核質比。

最后，實驗評估了與臨床PGT的壓力相匹配的持續24小時的不同機械壓縮強度（0 mmHg和30 mmHg）對上游YAP的影響。免疫熒光染色結果顯示，機械力增加了3D培養的HDMECs水凝膠中YAP的核定位。NRP1敲低抵消了高機械應力下增加的核/胞質YAP的比值（圖3 D）。值得注意的是，YAP活性也以非依賴性Hippo通路的方式受到機械信號的影響。為了研究 NRP1 是否與 YAP 結合以及機械線索是否影響這種結合，實驗使用免疫共沉淀來檢測 NRP1 和 YAP 在 0 mmHg 和 30 mmHg 壓縮下的結合。NRP1在無刺激的情況下與YAP共沉淀，然而，盡管NRP1表達增加，這種結合被機械壓縮抑制（圖3 E）。這些發現表明，機械壓縮在抑制 YAP 和 NRP1 之間的結合后觸發了 YAP 進入細胞核，然后釋放的 YAP 易位到細胞核中。這些結果闡明了一種新的機械應力調控機制，其中NRP1與YAP結合并抑制YAP表達（圖4）。

圖4 NRP1 響應機械力刺激調控 YAP 。
NRP1 通過增加 LATS1 表達來抑制 YAP 表達，機械應力阻止 NRP1 和 YAP 的結合。

總之，該研究使用在線數據庫、臨床增生性瘢痕標本、壓力培養的 HDMECs 模型和壓力抑制的大鼠尾部瘢痕模型鑒定了一個與機械信號反應相關的基因-NRP1。機械敏感的跨膜 NRP1 通過 LATS1/YAP 信號轉導軸介導機械應力的生物效應。NRP1介導機械應力對YAP的干擾，但機械應力是YAP表達的另一個重要抑制劑。該研究結果有助于提高PGT的療效和HS患者的生活質量。

參考文獻：Li M, Wang P, Li J, Zhou F, Huang S, Qi S, Shu B. NRP1 transduces mechanical stress inhibition via LATS1/YAP in hypertrophic scars. Cell Death Discov. 2023 Sep 13;9(1):341. doi: 10.1038/s41420-023-01635-3. PMID: 37704618; PMCID: PMC10499927.
原文鏈接：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37704618/

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