竹紅素A 聯合LED 紅光照射通過YAP 途徑抑制瘢痕疙瘩成纖維細胞增殖

陳雷剛 任慧敏 吳遠慧 安國芝 景曉蕾 趙同心

瘢痕疙瘩是皮膚傷口愈合過程中大量結締組織基質過度沉積引起的皮膚疾病，其主要病理特征是局部組織中成纖維細胞過度增殖。瘢痕疙瘩有手術、局部藥物注射、冷凍治療和放射治療等治療方法，但臨床療效并不令人滿意，治療后的復發率較高。近些年，可見光聯合光敏劑的光動力療法在增生性瘢痕、瘢痕疙瘩中的治療作用受到廣泛關注[1-2］。竹紅素A（hypocrellin A，HA）是一種從中草藥竹紅素中提取得到的光敏劑，在多種惡性腫瘤中發揮抑制癌細胞增殖的抗癌作用[3-4］。紅光是波長600～700 nm 的可見光，通過光化學作用在瘢痕、皮炎、皮膚腫瘤等皮膚疾病中發揮治療價值[4-5］。有研究報道HA 能夠增強紅光在皮膚腫瘤[4］、瘢痕疙瘩[5］中的治療作用。Yes 相關蛋白（Yesassociated protein，YAP）是Hippo 信號通路的下游信號分子。研究報道，YAP 在瘢痕疙瘩形成過程中促進成纖維細胞增殖[6-7］，HA 的抗癌作用與抑制YAP 通路相關[8］。本研究通過細胞實驗對HA 聯合LED 紅光照射通過YAP 途徑抑制瘢痕疙瘩成纖維細胞（keloid fibroblasts，KFs）增殖的生物學作用及機制展開探索，旨在深入認識HA 聯合紅光在瘢痕疙瘩中的治療價值及機制。

1 材料與方法

1.1 組織標本 選擇6 例因瘢痕疙瘩在河北北方學院附屬第一醫院接受手術切除的患者，收集瘢痕疙瘩組織。其中男性1 例、女性5 例，年齡24～36 歲、平均（28.82±5.23）歲。本研究獲得河北北方學院附屬第一醫院醫學倫理委員會批準（批準號：W2023034），患者簽署知情同意書。

1.2 主要試劑及儀器 HA 購自南通飛宇生物科技公司，陰性對照（negative control，NC）質粒、YAP 質粒購自武漢金開瑞生物科技公司，CCK8 細胞增殖檢測試劑盒和BrdU 細胞增殖檢測試劑盒分別購自上海翌圣生物科技公司和武漢賽培生物科技公司，丙二醛（malondialdehyde，MDA）、超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）、谷胱甘肽過氧化物酶（glutathione peroxidase，GSH-Px）的檢測試劑盒購自南京建成研究所，YAP、β-catenin 的一抗購自美國Abcam 公司。細胞培養箱購自美國Thermo 公司，LED 紅光光源購自中國科學院電子所北京科電微波電子公司，凝膠成像系統購自上海勤翔儀器公司。

1.3 方法

1.3.1 KFs的原代培養 用磷酸鹽緩沖液沖洗瘢痕疙瘩組織，去除表皮、保留真皮，在0.25% 胰蛋白酶中4℃消化10 h，磷酸鹽緩沖液漂洗組織、剪為1 mm3的組織塊并移入50 mL 離心管，加入30 倍量0.2% IV 型膠原酶并在37℃消化，直至組織成為絮狀，消化懸液在200 目篩網過濾，濾液1 000 r/min 離心10 min 后保留沉淀，用含有10%胎牛血清的培養基重懸并調節細胞密度至每毫升2×106個。將細胞接種在培養瓶中，每2天換液，待細胞密度達80%時進行消化傳代，收集第3代KFs 進行分組處理。

1.3.2 KFs的分組及處理 第3 代KFs 接種在培養板中，按照下列方法進行分組處理：①對照組：在不含藥物的培養基中培養，不進行LED 紅光照射；②H 組：在含有1.0 μmol/L Hypocrellin A 的培養基中培養，持續4 h；③L 組：LED 紅光照射，輻射劑量3 J/cm2、輻射密度5.68 mW/cm2、距離20 mm、時間9 min；④H+L 組：先給予Hypocrellin A 處理、條件同H 組，而后給予LED 紅光照射、條件同L 組；⑤NC 質粒組：轉染NC 質粒、質粒終濃度為2.5 μg/mL；⑥NC 質粒+H+L 組：轉染NC質粒、質粒終濃度為2.5 μg/mL，同時先給予Hypocrellin A 處理、而后給予LED 紅光照射；⑦YAP 質粒+H+L組：轉染YAP 質粒、質粒終濃度為2.5 μg/mL，同時先給予Hypocrellin A 處理、而后給予LED 紅光照射。

1.3.3 細胞增殖的檢測 KFs 接種在96 孔培養板中，培養20 h 后分組處理，而后在每個培養孔內加入10 μL CCK8 檢測液，繼續培養2 h 后在酶標儀中檢測450 nm 波長的吸光度（OD）。

1.3.4 氧化應激指標的檢測 KFs 接種在12 孔培養板中，培養20 h 后分組處理，而后檢測細胞中MDA、SOD、GSH-Px 的含量，檢測操作均按照試劑盒說明書進行。

1.3.5 蛋白表達水平的檢測 KFs 接種在12 孔培養板中，培養20 h 后分組處理，而后提取蛋白并進行蛋白定量，根據定量結果將30 μg 蛋白加入聚丙烯酰胺凝膠進行檢測，電泳后電轉硝酸纖維素膜，5% 脫脂牛奶封閉1 h，4℃孵育YAP 一抗（稀釋比例1∶1 000）、β-catenin 一抗（稀釋比例1∶500）或β-actin 一抗（稀釋比例1∶5 000）過夜。次日室溫孵育二抗（稀釋比例1∶1 000）1 h。最后在凝膠成像系統中對硝酸纖維素膜中的YAP、β-catenin 及β-actin 進行顯影，以β-actin 的條帶灰度值為內參、計算YAP、β-catenin 的蛋白表達水平。

1.4 統計學方法 采用SPSS 22.0 進行統計學處理，正態分布計量資料以±s> 表示，組間比較采用單因素方差分析及LSD-t兩兩比較。P＜0.05 為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 HA 聯合LED 紅光照射對KFs 增殖的影響 H 組和L 組KFs 的OD450 水平低于對照組（t=7.032、5.711，P＜0.001）、BrdU 陽性率低于對照組（t=6.579、6.041，P＜0.001）；H+L 組KFs 的OD450 水平及BrdU陽性率低于H 組和L 組（t=11.473、10.280，P＜0.001）。見表1。

表1 4組KFs增殖水平的比較（±s)

表1 4組KFs增殖水平的比較（±s)

注：與對照組比較，①P＜0.05；與H組比較，②P＜0.05；與L組比較，③P＜0.05。

OD450水平1.03±0.11 0.65±0.05①0.71±0.06①0.34±0.04①②③96.919＜0.001組別對照組H組L組H+L組F值P值例數6 6 6 6 BrdU陽性率（%）77.84±6.23 54.95±4.66①56.51±4.85①29.49±3.32①②③98.816＜0.001

2.2 Hypocrellin A 聯合LED 紅光照射對KFs 氧化應激的影響 H 組和L 組KFs 中MDA 的水平高于對照組，SOD、GSH-Px 的水平低于對照組（P＜0.05）；H+L 組KFs 中MDA 的水平高于H 組和L 組，SOD、GSH-Px 的水平低于H 組和L 組（P＜0.05）。見表2。

表2 4組KFs氧化應激水平的比較（±s)

表2 4組KFs氧化應激水平的比較（±s)

注：MDA為丙二醛；SOD為超氧化物歧化酶；GSH-Px為谷胱甘肽過氧化物酶；與對照組比較，①P＜0.05；與H組比較，②P＜0.05：與L組比較，③P＜0.05。

GSH-Px（U/mg）0.89±0.07 0.64±0.05①0.61±0.06①0.39±0.04①②③79.794＜0.001組別對照組H組L組H+L組F值P值例數6 6 6 6 MDA（nmol/mg）0.73±0.08 1.15±0.11①1.22±0.10①1.59±0.12①②③69.534＜0.001 SOD（U/mg）0.38±0.03 0.25±0.02①0.28±0.02①0.16±0.01①②③109.667＜0.001

2.3 Hypocrellin A 聯合LED紅光照射對KFs中YAP途徑的影響 H 組和L 組KFs 中YAP 的表達水平低于對照組（t=8.705、10.446，P＜0.001）、β-catenin 的表達水平低于對照組（t=10.608、11.776，P＜0.001）；H+L 組KFs 中YAP 的表達水平低于H 組和L 組（t=16.432、12.598，P＜0.001）、β-catenin 的表達水平低于H 組和L 組（t=13.587、7.668，P＜0.05）。見圖1、表3。

圖1 4組KFs中YAP、β-catenin的表達

表3 4組KFs中YAP、β-catenin表達水平的比較（±s)

表3 4組KFs中YAP、β-catenin表達水平的比較（±s)

注：YAP為Yes相關蛋白；β-catenin為β-連環蛋白；與對照組比較，①P＜0.05；與H組比較，②P＜0.05；與L組比較，③P＜0.05。

β-catenin 0.83±0.08 0.46±0.03①0.40±0.04①0.26±0.02①②③152.667＜0.001組別對照組H組L組H+L組F值P值例數6 6 6 6 YAP 0.87±0.09 0.52±0.04①0.45±0.04①0.22±0.02①②③148.581＜0.001

2.4 轉染質粒對Hypocrellin A 聯合LED 紅光照射抑制KFs 中YAP 途徑的影響 NC 質粒+H+L 組KFs 中YAP、β-catenin 的表達水平低于NC 質粒（t=13.919、17.557，P＜0.001）；YAP 質粒+H+L 組KFs 中YAP、β-catenin 的表達水平高于NC 質粒+H+L 組（t=12.736、13.942，P＜0.001）。見圖2、表4。

圖2 3組KFs中YAP、β-catenin表達水平的比較

表4 3組KFs中YAP、β-catenin表達水平的比較（±s)

表4 3組KFs中YAP、β-catenin表達水平的比較（±s)

注：YAP為Yes相關蛋白；β-catenin為β-連環蛋白；與NC質粒組比較，①P＜0.05；與NC質粒+H+L組比較，②P＜0.05。

例數6 6 6 β-catenin 0.97±0.09 0.29±0.03①0.83±0.09②135.719＜0.001組別NC質粒組NC質粒+H+L組YAP質粒+H+L組F值P值YAP 0.93±0.10 0.35±0.04①0.91±0.10②90.333＜0.001

2.5 上調YAP 對Hypocrellin A 聯合LED 紅光照射抑制KFs 增殖的影響 NC 質粒+H+L 組KFs 的OD450水平及BrdU 陽性率低于NC 質粒組（t=15.682、14.057，P＜0.001）；YAP 質粒+H+L 組KFs 的OD450水平及BrdU 陽性率高于NC 質粒+H+L 組（t=13.430、10.991，P＜0.001）。見表5。

表5 3組KFs增殖水平的比（±s)

表5 3組KFs增殖水平的比（±s)

注：與NC質粒組比較，①P＜0.05；與NC質粒+H+L組比較，②P＜0.05。

BrdU陽性率（%）74.59±6.69 28.59±4.41①63.93±6.53②97.671＜0.001組別NC質粒組NC質粒+H+L組YAP質粒+H+L組F值P值例數6 6 6 OD450水平1.06±0.10 0.37±0.04①0.91±0.09②120.335＜0.001

2.6 上調YAP 對Hypocrellin A 聯合LED 紅光照射抑制KFs 氧化應激的影響 NC 質粒+H+L 組KFs 中MDA 的水平高于NC 質粒組，SOD、GSH-Px 的水平低于NC 質粒組（P＜0.05）；YAP 質粒+H+L 組KFs 中MDA 的水平低于NC 質粒+H+L 組，SOD、GSH-Px 的水平高于NC 質粒+H+L 組（P＜0.05）。見表6。

表6 3組KFs氧化應激水平的比較（±s)

表6 3組KFs氧化應激水平的比較（±s)

注：MDA為丙二醛；SOD為超氧化物歧化酶；GSH-Px為谷胱甘肽過氧化物酶；與NC質粒組比較，①P＜0.05；與NC質粒+H+L組比較，②P＜0.05。

GSH-Px 0.81±0.08 0.44±0.05①0.68±0.06②50.736＜0.001組別NC質粒組NC質粒+H+L組YAP質粒+H+L組F值P值例數6 6 6 MDA 0.81±0.09 1.67±0.14①1.03±0.11②90.271＜0.001 SOD 0.45±0.04 0.19±0.02①0.34±0.03②105.724＜0.001

3 討論

紅光聯合光敏劑的光動力療法是治療瘢痕疙瘩、痤瘡、部分皮膚腫瘤、尖銳濕疣等皮膚疾病的常用方法[9-11］。HA 是從真菌竹紅菌中提取得到的光敏劑。有研究報道，HA 聯合紅光對腫瘤細胞的殺傷作用較單用HA 或紅光增強[4］。KFs 過度增殖是瘢痕疙瘩形成過程中的關鍵病理環節[12-13］。相關的臨床和基礎研究證實，光動力療法聯合氨基酮戊酸對KFs 的增殖及膠原的合成具有抑制作用[14-15］。但目前瘢痕疙瘩的臨床治療效果并不令人滿意，治療后的復發率較高。本研究聯合使用光敏劑HA 與紅光進行KFs 處理，旨在初步揭示HA 聯合紅光在瘢痕疙瘩中的治療價值，通過CCK8 法和Brd 法檢測增殖可知：HA 和紅光單獨或聯合處理均抑制KFs 的增殖，HA 對KFs 增殖的作用與其抑制腫瘤細胞增殖的效應一致，紅光對KFs 增殖的抑制作用與其他學者報道光動力療法抑制KFs 增殖的結果吻合[14-15］。本研究中，HA 聯合紅光對KFs 增殖的抑制作用強于單獨處理，表明HA 和紅光聯用起到互相增強生物學效應的作用。

紅光殺傷細胞的光化學作用與增加自由基生成、刺激氧化應激反應相關[16］。HA 作為光敏劑，吸收有效光后能夠促進自由基生成并放大氧化應激反應、起到細胞殺傷作用[4］。細胞在自由基作用下發生氧化應激損傷后，脂質過氧化產物MDA 生成增多，同時不斷消耗抗氧化物SOD 和GSH-Px、表現為抗氧化物含量降低。本研究中，HA 和紅光單獨處理KFs 后細胞中MDA 含量增加，SOD 和GSH-Px 含量降低，表明HA 和紅光均具有激活KFs 氧化應激反應的作用，進而提示兩種治療方式可能通過激活氧化應激的方式抑制KFs增殖。本研究中，HA 聯合紅光對KFs 氧化應激的激活作用強于單獨處理，這一結果與聯合處理抑制細胞增殖作用更強的結果吻合。

細胞增殖及氧化應激受到復雜信號通路的調控，其中Hippo 通路在進化上高度保守且作用廣泛。YAP是Hippo 通路下游信號轉導途徑，目前的多數研究均證實YAP 具有促增殖、抗凋亡、抗氧化的作用[17-18］。在成纖維細胞氧化應激損傷模型中，過表達YAP 減輕細胞損傷及氧化應激反應[19］；在惡性腫瘤細胞中，YAP 通過增加β-catenin 表達的方式促進細胞增殖[20］。本研究中，HA 和紅光單獨及聯合處理KFs 后細胞中YAP和β-catenin 的表達均降低，并且聯合處理后YAP 和β-catenin 表達降低的效應更顯著，提示兩種治療方式均抑制YAP/β-catenin 途徑且聯合處理的抑制效應更強。為進一步闡明YAP 途徑在HA 聯合紅光抑制KFs 增殖中的作用，本研究設計了轉染質粒的逆轉實驗，HA聯合紅光處理的同時轉染YAP 表達質粒增加YAP 的表達后，細胞增殖減弱、氧化應激增強的作用被逆轉，表明HA 聯合紅光通過抑制YAP 途徑抑制KFs 增殖、刺激KFs 氧化應激。

綜上所述，HA 和LED 紅光照射均顯著抑制KFs增殖、激活KFs 氧化應激，兩者聯合抑制增殖、激活氧化應激的作用強于單一處理，抑制YAP/β-catenin 途徑是HA 聯合LED 紅光照射抑制KFs 增殖、激活KFs 氧化應激的相關分子機制之一。