PLOD2表达的上调促进了银屑病的发展：角质形成细胞与成纤维细胞之间的关联

《International Journal of Biological Macromolecules》：Upregulation of PLOD2 expression promotes the development of psoriasis: A connection between keratinocytes and fibroblasts

银屑病皮损中PLOD2表达上调，通过STAT3-EFGR-STAT3正反馈环路促进胶原沉积和炎症反应，抑制PLOD2可改善症状。

　　

宁一贤|张正毅|白瀚|郑燕

西安交通大学第一附属医院皮肤科，中国西安，710061

摘要

银屑病是一种慢性炎症性皮肤病，在过去几十年中发病率和复发率都在上升。表皮与真皮之间的相互作用在银屑病的发生中起着关键作用。我们发现，原胶原-赖氨酸、2-氧戊二酸5-双加氧酶2（PLOD2），也称为赖氨酸羟化酶2（LH2），可能是连接表皮和真皮功能障碍的关键成分。PLOD2的上调与胶原蛋白和纤维化密切相关，表明成纤维细胞在疾病进展中起着重要作用。在银屑病病变患者、咪喹莫特诱导的小鼠模型以及M5诱导的HaCaT/HFF-1共培养细胞中，PLOD2的表达均有所增加。当PLOD2被抑制时，体外和体内的炎症反应均减弱；而PLOD2的过度表达则会产生相反的效果。本研究证明，PLOD2可通过STAT3转录激活，导致细胞外基质中胶原蛋白I和细胞因子/趋化因子的增加，从而促进成纤维细胞和角质形成细胞的增殖。机制上，细胞因子可能促进成纤维细胞释放肝素结合EGF样生长因子（HB-EGF），进而使EGFR磷酸化并刺激角质形成细胞中的STAT3激活，进一步诱导PLOD2的上调。最终，通过这种正反馈循环，皮炎症状加重，银屑病得以发展。使用PLOD2抑制剂（化合物12）通过抑制STAT3和降低细胞因子水平显著改善了咪喹莫特诱导的银屑病症状。总之，我们证明了PLOD2在银屑病的发病机制中起着关键作用，可能成为临床治疗的目标。

引言

银屑病是一种非传染性的慢性炎症性皮肤病，全球发病率约为2-3%[1]。银屑病有四种不同的亚型，其特征是红斑、硬化、鳞屑、表皮增生异常、角化异常和炎症，其中最常见的是寻常型银屑病[2]。由于银屑病难以治愈且复发率较高，因此对患者健康造成了严重影响[3]。目前的研究共识认为，银屑病的发生可能与遗传易感性和环境因素共同作用有关。然而，其发病机制仍然复杂且尚未完全明了[4]。

从解剖结构上看，皮肤分为两个主要部分：由角质形成细胞组成的表皮和含有胶原蛋白及成纤维细胞的真皮[5]。胶原蛋白作为细胞外基质（ECM）的主要成分，对皮肤的强度、稳定性和完整性至关重要[6][7]。此外，赖氨酸羟化酶2（LH2，由PLOD2基因编码）是介导稳定胶原交联形成的关键酶[8]。现有研究表明，PLOD2在多种癌症中表达上调，包括透明细胞肾细胞癌[9]、乳腺癌[10]、结直肠癌[11]等，这些与肿瘤侵袭和转移有关，并与其他胶原相关疾病（如纤维化[12]）密切相关。PLOD2的表达可受多种因素调节，如HIF-1α[13][14]、microRNA-26a/b[15]、TGF-β[16]和EGFR[17]。然而，关于PLOD2在银屑病中的作用及其通过调节胶原代谢对疾病发病机制的贡献的研究仍有限。我们之前的研究发现，自组装的Dictamni cortex纳米颗粒可以下调银屑病细胞模型中新合成的PLOD2，提示PLOD2在银屑病中的潜在作用[18]。此外，有研究报道长期使用乌司奴单抗治疗可降低胶原蛋白生物标志物水平[19]。G?gotek等人发现银屑病病变中的真皮成纤维细胞蛋白组学谱发生了变化，成纤维细胞功能障碍可能是银屑病发生的一个合理解释[20]。此外，银屑病患者血清中的胶原链片段水平升高。这些成纤维细胞和胶原蛋白的变化可能直接影响细胞间信号传导，促进角质形成细胞过度增殖，为银屑病的新药物治疗提供了潜在方向。

信号转导子和转录激活因子（STAT）3最近被证实是银屑病及其类似炎症性疾病发生和发展中的关键因子，在白细胞介素（IL）-6或表皮生长因子（EGF）刺激下选择性结合DNA[21][22]。其激活不仅发生在IL-6家族所有细胞因子的下游，还发生在许多其他参与银屑病发病机制的细胞因子下游，如IL-21[23]、IL-22[24]和IL-23[25]。鉴于STAT3激活信号的多样性，EGFR已成为研究最广泛和最具针对性的受体酪氨酸激酶之一[26]。大多数研究认为可溶性生长因子可激活EGFR-STAT3信号通路。值得注意的是，PLOD2负责与EGFR的细胞外结构域结合，最终激活AKT信号通路[9]。因此，PLOD2也可能是在银屑病中连接EGFR-STAT3信号通路的关键因素。

在本研究中，我们探讨了PLOD2在银屑病中的作用，通过共培养系统研究了其在该疾病中的表达情况。我们还确认了转录因子STAT3可以激活PLOD2的转录，并且PLOD2的表达也可通过EGFR的反馈环路进行调节，而EGFR受成纤维细胞产生的HB-EGF的刺激。总体而言，我们的结果表明PLOD2在银屑病的发病机制中起着关键作用，是角质形成细胞和成纤维细胞之间的重要纽带。

研究部分

银屑病病变中PLOD2表达增加

为了研究银屑病与PLOD2之间的潜在关联，我们使用GEO分析（GSE13355, GSE114286）比较了病变皮肤与健康对照组正常皮肤中的PLOD2 mRNA表达。数据显示，病变皮肤中的PLOD2显著升高（图1A）。此外，我们还通过免疫组化和免疫荧光技术检测了银屑病患者和健康捐赠者的皮肤组织样本中的PLOD2表达，结果一致显示PLOD2表达升高

讨论

研究表明，PLOD2在多种胶原相关疾病中表达上调，包括癌症和纤维化。除了之前提到的HIF-1α、microRNA-26a/b、TGF-β和EGF外，癌症相关成纤维细胞产生的旁分泌信号也可上调PLOD2表达[32][41]。相比之下，PLOD2在银屑病中的功能研究较少。我们在本研究中发现了PLOD2在银屑病中的上调现象，并揭示了其可能的机制。

试剂

PLOD2抑制剂——化合物12（编号：HY-149597）和EGFR抑制剂（吉非替尼，编号：HY-50895）购自MedChemExpress（美国新泽西州）；STAT3抗体（编号：12640）、p-STAT3（编号：9145）、EGFR抗体（编号：4267）、p-EGFR抗体（编号：3777）购自Cell Signaling Technology（美国马萨诸塞州）；PLOD2（编号：21214-1-AP）和I型胶原（编号：67288-1-Ig）购自Proteintech Group（美国伊利诺伊州）；GAPDH购自Sigma-Aldrich（美国密苏里州）。

数据库和生物信息学分析

缩写说明

PLOD2
原胶原-赖氨酸、2-氧戊二酸5-双加氧酶2
LH2
赖氨酸羟化酶2
HB-EGF
肝素结合EGF样生长因子
STAT3
信号转导子和转录激活因子3
EGFR
表皮生长因子受体
TGF-β
转化生长因子-β
EGF
表皮生长因子
FGF
成纤维细胞生长因子
ECM
细胞外基质
C12
化合物12
IMQ
咪喹莫特
M5
一种包含TNF-α、IL-17A、IL-22、IL-1α和Oncostain-M的细胞因子混合物
KEGG
京都基因组百科全书
JAK-STAT

CRediT作者贡献声明

宁一贤：撰写初稿、验证、方法学设计、实验实施、概念构思。张正毅：撰写、审稿与编辑、软件使用。白瀚：方法学设计、实验实施。郑燕：撰写、审稿与资金申请。

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益冲突或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

作者感谢AiMi Academic Services（www.aimieditor.com）提供的英语语言编辑和审稿服务。

本研究得到了国家自然科学基金（编号82273541资助给Y.Z.和82404138资助给Z.Z.）、陕西省财政资金（编号2021ZDLSF03-01资助给Y.Z.和S2024-JC-QN-1459资助给Z.Z.），以及西安交通大学第一附属医院的机构支持（编号QYJC06资助给Y.Z.）。