《British Journal of Oral and Maxillofacial Surgery》：HMGB1 release initiates burn wound healing delay via HMGB1-produced DNA gap reduction, promoting DNA damage-hypomethylation-senescence cascade
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帕帕松·布恩松塞尔姆（Papatson Boonsongserm）、帕皮查亚·瓦查拉努拉克（Papitchaya Watcharanurak）、吉拉罗奇·米瓦萨纳（Jiraroch Meevassana）、阿皮瓦特·穆蒂兰古拉（Apiwat Mutirangura）泰国曼谷朱拉隆
帕帕松·布恩松塞尔姆（Papatson Boonsongserm）、帕皮查亚·瓦查拉努拉克（Papitchaya Watcharanurak）、吉拉罗奇·米瓦萨纳（Jiraroch Meevassana）、阿皮瓦特·穆蒂兰古拉（Apiwat Mutirangura）
泰国曼谷朱拉隆功大学研究生院生物医学科学跨学科项目
摘要
烧伤伤口的愈合过程会因表观遗传DNA保护标记物的减少而延迟，这种减少会促进细胞衰老。在大鼠烧伤模型中，高迁移率蛋白B1（HMGB1）产生的DNA缺口会引发DNA损伤，从而影响伤口愈合。Box A（HMGB1的一个结构域）的过表达可以通过DNA缺口形成的分子机制增强DNA稳定性并促进二度烧伤伤口的愈合。然而，导致烧伤伤口中HMGB1产生DNA缺口的机制尚不清楚。在细胞培养模型中，我们发现高温会刺激HMGB1蛋白从细胞核中释放出来，导致DNA缺口长期增加。这种增加会引发DNA损伤、Alu位点甲基化程度降低，最终导致细胞衰老，可能限制皮肤伤口的愈合过程。为了重现DNA缺口现象，我们将外源Box A转染到烧伤伤口中。与未接受处理的组以及仅接受质粒处理的组相比，接受Box A处理的组中Alu位点的甲基化程度显著增加，而DNA损伤标志物（γH2A.X）和DNA损伤反应相关蛋白（p53、p21、p16）的水平显著下降。结果，衰老细胞减少，细胞增殖增加，伤口闭合速度加快，这些变化显著改善了接受Box A处理的组的伤口愈合情况。我们的研究结果表明，HMGB1的释放是烧伤分子病理学中的一个上游机制，Box A基因疗法可能为烧伤伤口治疗提供一种针对性的策略。
章节摘录
背景
烧伤会破坏皮肤屏障，引发生理反应异常，增加感染风险、体液丢失，并导致持续的过度炎症反应[1]。这些因素共同可能导致严重并发症，包括败血症、器官损伤和愈合障碍[2]。热应激会通过引发分子变化直接损伤细胞，导致DNA损伤和表观遗传学改变[3]。因此，基因组稳定性会因这些变化而降低。
细胞系和细胞培养
在本研究中，我们使用了人表皮角质形成细胞（HaCaT）和人胚胎肾细胞系（HEK293FT）进行了体外实验。这些细胞系在Dulbecco改良的Eagle培养基（DMEM，Thermo Fisher Scientific）中培养，添加了10%的FBS（Thermo Fisher Scientific）和1%的抗生素/抗真菌剂（Thermo Fisher Scientific），培养温度为37°C，培养环境为加湿状态（95%空气：5%二氧化碳）。当细胞密度达到90%时，使用0.05%的胰蛋白酶进行收获并清洗。
高温会导致HMGB1的释放
为了研究HMGB1蛋白对不同温度下烧伤损伤的反应，我们通过免疫荧光染色观察了HMGB1蛋白的表达情况。图1A显示，在37°C的正常条件下，细胞核中表达的HMGB1蛋白水平较高，但在高温下显著降低。在45°C下加热的细胞中，HMGB1蛋白的表达量明显减少。
讨论
本研究发现，热损伤会引发分子和细胞层面的变化，这些变化同时受到烧伤后即时反应和烧伤发展过程的影响。在短暂暴露于高温后，HMGB1从细胞核释放到细胞质，再进入细胞外空间。HMGB1的释放模式会随细胞所受温度的不同而变化。此外，高温损伤的细胞表现出DNA甲基化程度降低、DNA缺口减少等现象。
结论
热诱导的细胞核内HMGB1释放是烧伤分子病理学中的一个上游机制。这一机制会导致DNA缺口减少，因为DNA缺口复合物的形成不完全。这种减少会加速DNA损伤的积累和基因组不稳定，进而导致细胞衰老和伤口愈合延迟。我们认为，HMGB1的Box A基因疗法为烧伤修复提供了一种创新的方法。
伦理批准
本文未涉及任何人类或动物参与者的研究，因为它参考了之前关于大鼠二度烧伤的研究，相关动物实验的详细信息在文稿的其他部分有所说明。先前大鼠模型实验的动物实验方案已获得朱拉隆功大学动物护理和使用委员会的批准（批准编号：003/2562）。
资助
本研究得到了朱拉隆功大学研究生院的资助，以纪念普密蓬·阿杜拉德国王（His Majesty King Bhumibol Adulyadej）的72周年诞辰，同时也得到了泰国研究基金（DPG5980005）的支持。
CRediT作者贡献声明
帕帕松·布恩松塞尔姆（Papatson Boonsongserm）：概念构思、设计、实验设计、数据分析、结果解释、方法学制定、初稿撰写、审稿与编辑。帕皮查亚·瓦查拉努拉克（Papitchaya Watcharanurak）：实验设计、数据分析、结果解释。吉拉罗奇·米瓦萨纳（Jiraroch Meevassana）：概念构思、设计、资金筹集、审稿与编辑。阿皮瓦特·穆蒂兰古拉（Apiwat Mutirangura）：概念构思、设计、资金筹集、审稿与编辑。
