RayBio抗体芯片在损伤修复研究中的应用

杂志名称：Investigative ophthalmology & visual science

文献题目：Ebihara N, Matsuda A, Nakamura S, et al. Role of the IL-6classic-and trans-signaling pathways in corneal sterile inflammation and woundhealing[J]. Investigative ophthalmology & visual science, 2011, 52(12):8549-8557.

第一作者：Nobuyuki Ebihara

作者单位：From the Departments of Ophthalmology and Immunology, and the Divisionof Biomedical Imaging Research, Juntendo University School of Medicine, Tokyo,Japan.

本实验所用产品：AAH-INF-3(40个炎症相关蛋白)

实验样品：细胞培养上清

研究背景：

　　当细胞在体内死亡时，会发生强烈的炎症反应，包括嗜中性粒细胞（其次是单核细胞）迅速迁移到损伤的组织中。然而，激活细胞损伤引起的炎症反应机制尚未完全了解。有证据表明，坏死性细胞释放各种内生的“危险”分子，如HMGB1，IL-1，IL-33，HSP60，尿酸，S100蛋白，DNA ，三磷酸腺苷和防卫素等，在这些危险信号中，已经研究了IL-1在角膜的无菌炎症中的作用，IL-1 由完整的角膜上皮细胞表达，并在机械损伤后释放到角膜基质中。然而无菌角膜炎症和伤口愈合与细胞死亡相关的机制尚未得到充分的研究。从坏死角膜上皮细胞释放的内源性危险分子不仅对炎性细胞具有趋化作用，而且上调角膜成纤维细胞趋化因子的产生。本研究旨在角膜无菌性炎症和伤口愈合的机制。

1 分组

无血清培养对照组

坏死角膜上皮细胞培养上清刺激组

坏死角膜上皮细胞培养上清+IL1R拮抗剂刺激组

2 结果

2.1 角膜成纤维细胞趋化因子和细胞因子的生成是由坏死性角膜上皮细胞上清液刺激所产生

用Raybiotech AAH-INF-3抗体芯片检测三个组的细胞上清，结果为用无血清培养基培养的角膜成纤维细胞组成型产生IL-8，MCP-1，RANTES和TIMP-2（图a）。此外，当角膜成纤维细胞与含有坏死性角膜上皮的上清液的无血清培养基一起培养时，诱导产生IL-6，MCP-2和SIL-6R，并且IL-8，MCP-1和RANTES的产生增强(图b)。在这些分子中，IL-6被坏死角膜上皮细胞的上清液诱导最强烈（图2）。接下来，研究坏死性角膜上皮细胞上清液中哪个因子通过角膜成纤维细胞诱导IL-6，MCP-2和SIL-6R的产生。用IL-1R拮抗剂的治疗几乎完全抑制了这些分子的产生，表明衍生自坏死角膜上皮细胞的IL-1通过角膜成纤维细胞诱导IL-6，MCP-2和SIL-6R的产生。另一方面，IL-1R拮抗剂通过用坏死角膜上皮细胞的上清液培养的角膜成纤维细胞部分抑制IL-8，MCP-1和RANTES的产生，表明其他危险分子也增强了这些趋化因子的产生（图c，2）。

2.2  IL-1对角膜成纤维细胞IL-6产生的影响

从用IL-1处理的细胞的培养物上清液获得的芯片结果（30ng / mL，24小时）与来自未处理细胞上清液的芯片结果进行比较，显示用IL-1刺激成纤维细胞诱导产生IL-6，MCP-2和SIL-6R。其中在这些分子中，IL-6在IL-1诱导下表达最强烈。

2.3 IL-6R和gp130由角膜成纤维细胞表达

RT-PCR显示角膜成纤维细胞有mIL-6R和DS-SIL-6R的mRNA表达。然而，当通过流式细胞术检测mIL-6R和gp130蛋白在角膜成纤维细胞上的细胞表面表达时，未检测到mIL-6R的表达，但检测到gp130。该结果表明，角膜成纤维细胞显示出很少或没有mIL-6R的细胞表面表达。

2.4 IL-6R和gp130通过角膜上皮细胞表达

通过RT-PCR，显示角膜上皮细胞有mIL-6R和DS-SIL-6R的mRNA表达。通过流式细胞术检测角膜上皮细胞上mIL-6R和gp130蛋白的细胞表面表达，角膜上皮细胞上的两种蛋白几乎相等。

2.5 角膜成纤维细胞磷酸化STAT3的表达

IL-6能够单独增加STAT3磷酸化的表达，而单独的SIL-6R不诱导STAT3的磷酸化。 IL-6与SIL-6R共同作用能够显着增加STAT3磷酸化。

2.6 角膜成纤维细胞表达VEGF和MCP-1

单独的IL-6或SIL-6R刺激不诱导角膜成纤维细胞VEGF的表达，而IL-6 与SIL-6R共同作用显着诱导VEGF生成（图A）。单独的IL-6或SIL-6R轻微诱导MCP-1的产生，而IL-6与SIL-6R共同作用能显着诱导其产生（图B）。

2.7 角膜上皮细胞磷酸化STAT3的表达

检测IL-6，SIL-6R或IL-6 / SIL-6R对角膜上皮细胞STAT3磷酸化的影响。如图所示，单独的IL-6和IL-6 / SIL-6R显着增加了角膜上皮细胞中磷酸化STAT3的表达，但是单独的SIL-6R没有增加其表达。

2.8 迁移能力检测

IL-6或IL-6 / SIL-6R显着诱导细胞迁移。令人惊讶的是，SIL 6R单独也诱导这些细胞的迁移。

2.9 免疫组化

S100 A4是活化的角膜成纤维细胞的标记物。抗S100A(红)抗体与IL-6R（绿）抗体一起染色损伤部位和附近的角膜成纤维细胞。在损伤部位附近的上皮的基底细胞中也发现到IL-6R的免疫染色。在完整小鼠角膜的角膜细胞或角膜上皮细胞中没有和S100A 4的染色结果。这些免疫组织显示IL-6R在活化成纤维细胞上的表达。

3 结论

通过Raybiotech的抗体芯片发现坏死性角膜上皮细胞产生的培养上清液通过角膜成纤维细胞诱导产生IL-6，MCP-2和SIL-6R，IL-6可能是角膜和角膜伤口愈合的无菌炎症的关键分子。角膜上皮细胞可以通过STAT3（经典信号通路）的磷酸化单独对IL-6起反应，并且这种反应没有因为细胞暴露于IL-6 / SIL-6R而改变。在本研究中表明角膜成纤维细胞产生的IL-6可能结合SIL-6R，导致IL-6 / SIL-6R的活化反式信号通路。在小鼠角膜伤口愈合模型中，在损伤部位附近的角膜成纤维细胞中识别出IL-6R和S100 A4的表达，显示活化的成纤维细胞表达IL-6R。 IL-6R表达也被认定在损伤部位附近的基底细胞上。因此，角膜成纤维细胞产生的IL-6和活化的成纤维细胞和角膜上皮的基底细胞的IL-6R表达对于角膜伤口愈合可能是重要的。

总而言之，来自坏死角膜上皮细胞的IL-1诱导IL- 6由角膜成纤维细胞。激活IL-6反式信号通路诱导STAT3的磷酸化，导致角膜成纤维细胞VEGF和MCP-1产生的增加。 IL-6经典信号通路的激活促进角膜上皮细胞的迁移。在体内伤口愈合过程中，角膜上皮的活化成纤维细胞和基底细胞中也检测到IL-6R表达。这些结果强调IL-6经典和反式信号通路在角膜和角膜伤口愈合的无菌炎症中的作用。Raybiotech抗体芯片在本研究中起着关键作用。