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关节炎研究与治疗。2005; 7(5):R1113–R1123。
2005年7月21日在线发布。 数字对象标识:1790年10月186日
预防性维修识别码:项目经理1257439
PMID:16207328

系统性硬化症中表型标记的共同表达表明周细胞和成纤维细胞在纤维化中汇聚为肌成纤维细胞谱系

摘要

弥漫性皮肤系统性硬化症(dcSSc)中微血管损伤导致皮肤纤维化的机制尚不清楚。我们假设微血管周细胞通过转分化为肌成纤维细胞,构成微血管损伤和纤维化之间的细胞联系。我们对正常和dcSSc患者的冷冻皮肤活检进行免疫组织化学和双重免疫荧光标记,以确定dcSSc中周细胞和肌成纤维细胞之间是否存在表型联系。使用α-平滑肌肌动蛋白、纤维连接蛋白(ED-A FN)的ED-A剪接变异体和Thy-1来鉴定肌成纤维细胞,我们证明了纤维化dcSSc皮肤中存在肌成纤维纤维细胞。对照皮肤、萎缩期dcSSc皮肤和非病变皮肤中完全没有肌成纤维细胞。使用双重免疫荧光标记,显示肌成纤维细胞和周细胞在dcSSc皮肤中表达ED-A FN和Thy-1,但在对照皮肤中不表达。增殖细胞核抗原也由dcSSc皮肤中的肌成纤维细胞和周细胞表达,而在对照皮肤中不表达。这些观察结果表明,肌成纤维细胞的存在可能代表dcSSc纤维化阶段的一个过渡期,并且Thy-1+ve(虚拟)周细胞通过合成ED-A FN参与dcSSc的成纤维发育,这可能与周细胞和成纤维细胞向肌成纤维细胞的增殖和过渡有关,从而连接微血管损伤和纤维化。

介绍

系统性硬化是一系列结缔组织疾病,其特征是皮肤和内脏器官,尤其是肺、肾、心血管系统和胃肠道的慢性和使人衰弱的纤维化[1]. 虽然弥漫性皮肤系统性硬化(dcSSc)的病理终点被认为是临床纤维化,但起源被认为是微血管,因为超过90%的患者在临床纤维化发生之前表现出慢性微血管损伤[2]. 然而,除此之外,对dcSSc中产生慢性纤维化病变的细胞和分子机制知之甚少。微血管由内皮细胞和周细胞两种细胞类型组成。对dcSSc微血管变化的分析几乎只关注内皮细胞的作用,而忽略了周细胞的潜在作用。周细胞位于微血管的基底表面,通过细胞间的许多接触点与内皮细胞紧密接触。越来越清楚的是周细胞在维持正常血管稳态和调节疾病血管表型方面至关重要[]. 鉴于其在调节内皮细胞功能中的核心作用,很明显,在dcSSc期间观察到的内皮细胞的显著变化也会改变周细胞表型和功能。与这一想法一致,我们之前已经证明,微血管周细胞被激活,并在dcSSc中表达血小板衍生生长因子-β(PDGF-β)受体,这种表型在正常皮肤中未见[4].

周细胞和肌成纤维细胞之间的表型相似性在纤维化疾病中具有潜在意义。与周细胞一样,肌成纤维细胞表达α-平滑肌肌动蛋白(α-SMA),并与纤维化组织密切相关[5]. 最初在伤口组织中描述,肌成纤维细胞的主要作用是早期肉芽组织的收缩[6]. 在伤口收缩后,肌成纤维细胞被认为是通过细胞凋亡去除的,这是伤口愈合的关键步骤[7]. 局部肌成纤维细胞未能发生凋亡被认为是急性创伤反应可演变为慢性纤维化的一种机制[8]. 通过α-SMA和纤维连接蛋白ED-A剪接变异体(ED-A-FN)的表达,分化的肌成纤维细胞可以与正常的成纤维细胞区分开来。ED-A FN的表达先于α-SMA阳性肌成纤维细胞的出现,被认为是促进肌成纤维纤维细胞形成的关键因素[9]. 阻断ED-A FN与细胞表面的相互作用在体外抑制转化生长因子-β(TGF-β)介导的α-SMA合成诱导和由此产生的肌成纤维细胞形成。因此从头开始的ED-A FN的合成似乎是α-SMA表达和肌成纤维细胞分化的先决条件[10]. 据报道,ED-A-FN在其他纤维化疾病中的表达增加[11,12]但是,dcSSc中没有。与几乎所有的纤维收缩性疾病一样,肌成纤维细胞也存在于dcSSc皮肤中[13,14]然而,除此之外,人们对其在疾病过程中的确切作用知之甚少。例如,它们在纤维化组织中的出现和持续的机制尚不清楚,它们对基质沉积增加的贡献也不清楚。

另一个与肌成纤维细胞分化有关的因素是Thy-1,一种细胞表面糖蛋白,它在成纤维细胞中有差异表达[15]. Thy-1型+ve(虚拟)和Thy-1-ve(虚拟)众所周知,成纤维细胞群在细胞因子和细胞外基质的产生方面具有不同的功能[16,17]最近的研究表明,只有Thy-1+ve(虚拟)成纤维细胞经TGF-β治疗后能够分化为肌成纤维细胞[18]表明Thy-1是具有肌纤维母细胞潜能的细胞的标记物。

在肝纤维化和肾小球纤维化中,周细胞被认为是肌成纤维细胞的来源[19,20]. 这一假设与慢性微血管损伤继发纤维化的dcSSc临床表现相一致。众所周知,周细胞有能力作为其他分化的间充质细胞的前体细胞[21]包括胶原蛋白合成成纤维细胞[22,23]. 因此,我们假设微血管周细胞是dcSSc皮肤中肌成纤维细胞的前体细胞。使用双重免疫荧光标记,我们已经能够显示dcSSc皮肤中周细胞和肌成纤维细胞在α-SMA、ED-A FN和Thy-1方面具有相同的表型。

材料和方法

患者和活检标本

研究中所有患者均被诊断为弥漫性硬皮病(n个=16)使用勒罗伊建立的分类等。[24]. SSc队列包括10例纤维化dcSSc和6例萎缩dcSSc。在知情同意和道德认可后,从纤维化硬皮病患者的前臂取下病变皮肤,从后背取下非病变皮肤。非糜烂性皮肤被定义为改良Rodnan皮肤评分为零。从性别和年龄匹配的志愿者中获取与现场匹配的正常皮肤样本(n个= 8). 临床特征见表表1。1根据最近发表的SSc研究共识评估疾病严重程度和内部器官受累[25]. 因此,使用改良的Rodnan皮肤评分评估皮肤受累情况,并根据症状定义胃肠受累情况。使用肺功能异常的限制性模式,即强迫肺活量和一氧化碳扩散量降低到预测值的80%以下(基于年龄、性别、身高和种族),以评估肺间质受累。胸部高分辨率计算机断层扫描证实了这一点。右心导管检查证实肺动脉高压。如果心电图上发现任何明显的传导缺陷或左心室功能受损,或者如果超声心动图检测到血流动力学上明显的心包积液,则认为存在心脏受累。肌酐激酶升高四倍以上,伴有近端肌无力的临床发现,定义为肌肉受累,而肾脏受累是由硬皮病肾危象史或肌酐清除率显著受损(<65 ml/min)决定的,无其他解释。

表1

SSc患者的临床和血清学特征

特点纤维化(n个= 10)萎缩的(n个= 6)
平均年龄(范围)54 (39–72)58 (37–69)
平均病程,月(范围)11 (4–18)96 (36–168)
男性/女性2/80/6
器官受累
平均皮肤评分(范围)33 (19–41)17 (11–24)
食管癌7/103/6
其他胃肠道4/101/6
4/102/6
肌肉3/100/6
2/101/6
心脏的0/101/6
肺动脉高压2/100/6
血清学
反核武器10/106/6
抗毒素酶14/103/6
抗-RNA聚合酶I/III2/101/6
反核RNP1/101/6
微血管损伤
结构毛细损伤10/106/6

核糖核蛋白;SSc,系统性硬化。

所有活检均植入OCT(最佳切割温度复合物)中,并立即在液氮冷却的异戊烷中快速冷冻,随后在冷冻切片前储存在-70°C。

抗体

使用1A4(Sigma,UK)(一种抗α-SMA的小鼠单克隆抗体)鉴定微血管周细胞[26]. 使用单克隆抗体AS02(英国癌基因)鉴定Thy-1[27]PAL-E单克隆抗体(荷兰乌登)可识别高度敏感和特异的内皮细胞[28,29]. 使用3E2单克隆IgM抗体(Sigma)鉴定ED-A FN[30]并使用识别赖氨酰氧化酶(LOX)的兔多克隆抗体来鉴定合成胶原和弹性蛋白的细胞[31]. LOX在催化细胞外基质内胶原交联中起着核心作用[32]并被确定为胶原蛋白合成细胞的替代标记物[33]. 用兔抗增殖细胞核抗原(PCNA)多克隆抗体标记增殖细胞(英国Abcam)[34]. 从Vector Laboratories(Peterborough,UK)获得针对小鼠IgG和IgM的生物素化二级抗体和Vectastain ABC试剂。所有抗体在PBS中稀释。

免疫组织化学

连续冷冻切片(6μm)在低温恒温器上切割,空气干燥,然后在使用前储存在80°C下。切片固定在冰镇丙酮中,然后用正常马血清封闭,并在室温下与一级抗体孵育1h。通过与H孵育,内源过氧化物酶被耗尽2O(运行)2在室温下在黑暗中培养15分钟。清洗后,用适当的生物素化二级抗体(7.5μg/ml)在PBS中稀释培养30分钟,然后冲洗,最后用Vectastain ABC试剂培养30分钟(Vector Laboratories,Peterborough,UK)。清洗后,使用3-氨基-9-乙基咔唑对切片进行可视化,然后在自来水中清洗,用苏木精复染,并用Crystal-Mount(Biomeda,CA,USA)水性安装。切片在蔡司Axioskop 2 mot-plus显微镜上观察和拍摄。对照组包括用同型匹配的对照抗体交换一级抗体。

PCNA阳性微血管的测定

为了确定表达PCNA的微血管的比例,使用了连续冰冻切片。简单地说,连续冰冻切片按上述方法处理,并对PAL-E和PCNA进行染色。使用一个×20蔡司Plan-Neofluar透镜对20个视野进行分析,结果以PAL-E阳性血管的百分比表示。

双重免疫荧光标记

为了研究细胞特异性抗原之间的共定位,进行了双重免疫荧光标记。简单地说,冷冻切片固定在冰镇丙酮中,封闭在血清中,与第一个一级抗体孵育1小时,冲洗,然后与适当的生物素化二级抗体(7.5μg/ml)孵育30分钟。冲洗切片,并用Avidin Texas Red 25μg/ml孵育30分钟。用血清封闭后,将切片与第二个一级抗体孵育1小时,冲洗并用适当的二级IgG荧光素(FITC)结合物(12.5μg/ml)孵育30分钟。最后用4,6-二氨基-2-苯基吲哚(DAPI)对切片进行复染,以显示细胞核。然后使用Gel-Mount防褪色介质(美国加利福尼亚州Biomeda)安装切片,并使用带有Axiovision软件的蔡司Axioskop 2 mot plus显微镜进行观察。

甲襞毛细血管镜检查

使用纤维光源照明的尼康光学系统进行甲襞毛细血管镜检查。使用日立CCD数码相机对图像进行分析和记录。使用Cutolo建立的标准分析和量化微血管损伤基本上,dcSSc患者被分为早期(E)、活动(A)或晚期(L)毛细血管损伤类型[35].

免疫组织化学与临床表现的相关性

根据四种免疫组织化学标准对患者进行分类:

1.肌成纤维细胞/ED-A FN的证据,

2.胶原蛋白合成的证据,

3.肌成纤维细胞/ED-A FN和胶原合成的证据,

4.没有证据表明肌成纤维细胞/ED-A FN或胶原合成。

比较各组的病程、皮肤评分和毛细血管损伤。通过方差分析和Fishers精确检验确定统计显著性第页数值<0.05,具有统计学意义。

结果

肌成纤维细胞仅存在于纤维性dcSSc皮肤中

用抗α-SMA的1A4单克隆抗体研究肌成纤维细胞的分布。在正常皮肤中,α-SMA免疫染色主要局限于竖直毛肌的微血管周细胞、汗腺和平滑肌细胞(图。(图1a)。第1页). 间质成纤维细胞中未检测到α-SMA免疫反应性(图。(图1a)。第1页). 6例dcSSc病例的特征是存在肌成纤维细胞(图。(图1b)。1亿). 在其中5例中,肌成纤维细胞几乎只位于下网状真皮中,而在上乳头真皮中不存在,其中α-SMA免疫反应仅限于微血管周细胞(图。(图1c)。1c个). 在其余的dcSSc病例中,网状真皮和乳头状真皮中均检测到肌成纤维细胞(数据未显示)。在含有肌成纤维细胞的网状真皮区域,在血管周围的直接区域也经常观察到α-SMA表达细胞(图1c、d)而在真皮乳头中,α-SMA表达细胞仅在微血管壁内检测到(图。(图1c)。1c个). 在α-SMA免疫染色模式与正常皮肤相似的任何非病变和萎缩dcSSc样本中均未检测到肌成纤维细胞(图。1e、f).

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dcSSc皮肤中肌成纤维细胞的检测。来自的冷冻(a)正常和(b-f)dcSSc皮肤用抗α-SMA抗体染色。在正常皮肤中,α-SMA染色主要局限于包裹毛细血管的微血管周细胞(a)箭头)、汗腺(a)黑色箭头)和竖毛肌的平滑肌细胞(b)白色箭头)。在dcSSc样本中,真皮中检测到α-SMA表达的肌成纤维细胞((b,c,d)黑色箭头)。肌成纤维细胞主要在SSc皮肤的网状真皮下部((c,d)黑色箭头)检测到,而乳头真皮的间质细胞不表达α-SMA((c、d)白色箭头)。在网状真皮中,血管周围区域((c,d)黑色箭头)也检测到α-SMA染色,而在乳头状真皮中,α-SMA免疫染色仅限于微血管((c)白色箭头)。在(e)非病变和(f)晚期dcSSc中,α-SMA的分布与正常皮肤相似。原始放大倍数(a,b,e,f)×10,以及(c,d)×20。α-SMA,α-平滑肌肌动蛋白;弥漫性皮肤系统性硬化。

dcSSc皮肤中肌成纤维细胞的存在与ED-A FN的表达相关,但与胶原蛋白无关

接下来,我们研究了肌成纤维细胞是否与dcSSc皮肤中ED-A FN和胶原的存在相关。如前所述,使用抗赖氨酰氧化酶(LOX)抗体鉴定胶原蛋白合成细胞[36,37]. 在正常皮肤中,发现LOX在表皮细胞中表达,并与真皮中的胶原蛋白和弹性纤维相关(图。(图2a)。2a个). 在4例dcSSc患者中,与正常皮肤相比,LOX免疫染色增加,主要是真皮间质成纤维细胞(图。(图2c)2厘米)以及与微血管相关的细胞(图。(图2e)。第二版). 其中两例dcSSc患者还以肌成纤维细胞的存在为特征。LOX免疫染色在所有萎缩dcSSc和非病变dcSSc组织中的分布与正常皮肤中的分布相似(数据未显示)。

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dcSSc皮肤中LOX和ED-A FN的表达增加。的冷冻切片(a、b)正常皮肤与(c-f)dcSSc皮肤。在正常皮肤中,在表皮细胞中检测到LOX的免疫染色((a)箭头)。在dcSSc皮肤中,LOX的免疫染色在真皮的成纤维细胞样细胞((c,e)箭头)和微血管壁的细胞中检测到。在(b)正常皮肤中检测到少量或无ED-A FN表达,然而,在dcSSc皮肤中ED-A-FN免疫染色显著增强((d,f)箭头)。在微血管壁((f)箭头)的细胞中也检测到ED-A FN的免疫染色。原始放大倍数(a-d)×10和(e,f)×20。弥漫性皮肤系统性硬化;纤维连接蛋白的ED-A FN、ED-A剪接变异体;液氧,赖氨酰氧化酶。

然后评估ED-A FN的分布。在正常皮肤中很少或没有检测到ED-A FN的免疫染色(图。(图2b)。2亿). 然而,在6例dcSSc患者中,ED-A FN染色显著增加,主要在成纤维细胞和小毛细血管中(图。二维,f). 值得注意的是,仅在含有肌成纤维细胞的dcSSc样品中观察到ED-A FN沉积增加。众所周知,ED-A FN是肌成纤维细胞分化的关键介质,据我们所知,这是首次报道dcSSc皮肤中ED-A-FN增加。然后我们用连续冰冻切片证实ED-A FN的表达局限于肌成纤维细胞的存在。ED-A FN的免疫染色增强主要位于网状真皮,反映了肌成纤维细胞的分布(图。3a、b). 乳头状真皮层(肌成纤维细胞阴性)几乎不表达ED-A FN(图。3a、b). 在dcSSc的下网状真皮中,ED-A FN的免疫染色也经常与α-SMA阳性周细胞包裹的微血管有关(图。3c、d).

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ED-A的表达与dcSSc皮肤中的肌成纤维细胞特异性相关。(a、c)用抗ED-A FN和(b、d)α-SMA。ED-A FN((A,c)箭头)和α-SMA+ve(虚拟)肌成纤维细胞((b,d)箭头)在dcSSc皮肤下网状真皮中占主导地位。注意没有ED-A FN((A)白色箭头)和α-SMA+ve(虚拟)乳头状真皮中的肌成纤维细胞((b)白色箭头)。此外,在相应含有α-SMA表达周细胞的微血管壁((c)插图,箭头)中也检测到ED-A FN的免疫染色。原始放大倍数(a,b)×10,(c,d)×20,插图(c,d)×40。α-SMA,α-平滑肌肌动蛋白;弥漫性皮肤系统性硬化;ED-A FN,ED-A纤维连接蛋白的剪接变体。

纤维化dcSSc皮肤中Thy-1的皮肤染色增加

最近有报道称,肌成纤维细胞只能与表达Thy-1的成纤维细胞分化[18]因此,我们分析了Thy-1的表达体内为了确定肌成纤维细胞的可能来源。在正常皮肤中,Thy-1免疫染色主要位于微血管壁和血管周围区域(图。4a、b). 真皮内的偶发细胞在真皮乳头层和网状层也呈阳性染色(图。(图4b)。4b个). 与之前的研究一致,表皮角质形成细胞层中未检测到Thy-1免疫染色[38]. 在所有dcSSc皮肤样本中,整个真皮的Thy-1染色显著增加(图。(图4c)。4c类). 在血管周围区域,Thy-1免疫染色通常不如在正常皮肤中观察到的明显(图。(图4d)。第4天). 所有萎缩性dcSSc皮肤和非病变性dcSSc皮肤的Thy-1免疫染色分布与正常皮肤相似(数据未显示)。

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在dcSSc皮肤中,Thy-1的表达增加。来自的冷冻(a、b)正常和(c、d)对dcSSc进行Thy-1表达染色。在正常皮肤中,Thy-1的免疫染色主要位于微血管壁和血管周围区域((a,b)箭头)。间质成纤维细胞的Thy-1染色也被检测到(b)箭头)。在dcSSc皮肤中,成纤维细胞的免疫染色在整个间质真皮中显著增强((c)箭头),而在dcSSc皮肤中的血管周围免疫染色((d)箭头)不如在正常皮肤中观察到的显著(b)箭头)。弥漫性皮肤系统性硬化。

dcSSc皮肤微血管周细胞表达ED-A纤维连接蛋白和Thy-1

由于观察到的Thy-1免疫染色与微血管密切相关,我们推测其可能部分归因于微血管周细胞的表达。

使用免疫荧光,我们对正常和dcSSc皮肤切片进行了多次标记实验,以同时观察内皮细胞、周细胞和Thy-1免疫阳性成纤维细胞。这些标记的组合如图所示。图5,5,强调Thy-1免疫荧光与微血管之间的空间关系。我们和其他人之前已经证明,α-SMA和PAL-E的免疫荧光染色虽然密切相关,但不会共定位,这表明这些标记物可以用来区分周细胞和内皮细胞[4,23]. 当与抗内皮细胞抗体PAL-E结合使用时,Thy-1和内皮细胞的免疫荧光是分离和专属的,没有证据表明Thy-1的表达与正常皮肤或dcSSc皮肤中的内皮细胞共定位(图。5a、b). 相反,Thy-1免疫荧光显示正常微血管周细胞与α-SMA表达显著共定位(图。(图5c)5厘米)和dcSSc皮肤样本(图。(图5d)5天)证实Thy-1的血管周表达可能归因于周细胞。在正常皮肤中,也可以在小微血管附近立即检测到与α-SMA不共定位的Thy-1免疫荧光(图。(图5c)。5厘米). 然后,我们用抗ED-A FN抗体结合特定细胞标记物进行双标记实验,以确定SSc皮肤中ED-A F N的来源。ED-A FN的免疫荧光与真皮间质α-SMA免疫荧光共定位,证实了我们的系列免疫组化数据,即在dcSSc皮肤中,肌成纤维细胞合成ED-A F-N(图。(图5e)。第五版). ED-A FN的免疫荧光在微血管壁内与Thy-1和α-SMA共定位,从而得出周细胞在dcSSc皮肤中合成ED-A F-N的结论(图。5f、g、h).

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正常和dcSSc皮肤活检的双重免疫荧光标记。来自的冷冻(a、c)正常和(b、d)使用(a,b)PAL-E抗体和Thy-1以及(c,d)α-SMA和Thy-1.对内皮细胞进行dcSSc双重染色。Thy-1标记为FITC,而PAL-E和α-SMA标记为Texas Red。在(a)正常和(b)dcSSc中,Thy-1((a,b)箭头,绿色)和PAL-E((a、b)箭头、红色)的免疫荧光始终是唯一的,没有显示共定位。在(c)正常和(d)dcSSc中,Thy-1和α-SMA之间的强共定位明显((c,d)箭头,黄色)。在正常皮肤中,在微血管((c)箭头,绿色)附近立即观察到与α-SMA不共定位的Thy-1免疫荧光。dcSSc冰冻切片双重染色(e、f、g)ED-A FN和α-SMA以及(h)ED-A FN和Thy-1。ED-A FN标记为德克萨斯红,而α-SMA和Thy-1标记为FITC。细胞核用DAPI复染成蓝色。在真皮成纤维细胞((e)箭头,黄色)和微血管壁((f,g)箭头,黄颜色)中检测到α-SMA和ED-A FN之间的结肠化。ED-A FN和Thy-1在微血管壁((h)箭头,黄色)和真皮成纤维细胞((h。原始放大倍数(a-d,h)×10,(e,f)×20,(g)×40。α-SMA,α-平滑肌肌动蛋白;DAPI,4,6-二氨基-2-苯基吲哚;弥漫性皮肤系统性硬化;纤连蛋白的ED-A FN、ED-A剪接变体;异硫氰酸荧光素。

成纤维细胞和周细胞在dcSSc皮肤中显示增殖的证据

为了确定肌成纤维细胞的出现是否伴随着细胞增殖,我们使用抗PCNA抗体来分析增殖细胞在正常皮肤和dcSSc皮肤中的分布。在正常皮肤中,在表皮细胞以及与毛囊和汗腺相关的细胞中检测到PCNA免疫染色(图。(图6a)。第6页). 间质成纤维细胞或微血管中很少或没有PCNA免疫染色。对dcSSc样本的分析显示,两例患者的PCNA免疫染色显著增强。在真皮成纤维细胞样细胞中检测到PCNA染色(图。(图6b)6b条)在一定比例的微血管中也很明显(图。(图6c)。第6页c). 这两个dcSSc样本还以肌成纤维细胞的存在和ED-A FN表达增加为特征。结合PCNA和α-SMA的双标记分析显示,这些蛋白在一定比例的微血管中存在共定位(图。第6天,第5天)表明周细胞增殖。PAL-E和PCNA之间也观察到显色作用(图。(图6f)。第6页). 连续切片PCNA和PAL-E染色显示,14%的PAL-E阳性微血管显示PCNA免疫染色。

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正常和dcSSc皮肤中增殖细胞的分布。来自的冷冻(a)正常和(b、c)dcSSc用抗PCNA抗体染色。在正常皮肤中,PCNA免疫染色仅限于表皮和汗腺内的细胞((a,b)箭头)。在十分之二的dcSSc样本中,在成纤维细胞((b)箭头)和微血管((c)箭头)中检测到PCNA。dcSSc皮肤的双重免疫荧光标记:冷冻切片用(d,e)PCNA和α-SMA以及(f)PCNA与PAL-e的抗体组合进行双重染色。PCNA用德克萨斯红标记,而α-SMA和PAL-e用FITC标记。用微血管内的PCNA和α-SMA抗体检测结肠化((d,e)箭头,黄色)。当与PAL-E联合使用时,PCNA标记的细胞((f)箭头)主要位于内皮细胞((f)箭头)附近和附近。原始放大倍数×20。α-SMA,α-平滑肌肌动蛋白;弥漫性皮肤系统性硬化;增殖细胞核抗原;异硫氰酸荧光素。

免疫组织化学与临床表现的相关性

然后,我们将免疫组化结果与临床数据相关联(表(表2)。2). 根据材料和方法中列出的四个免疫组织化学标准对患者进行分类。

表2

免疫组化与临床数据的相关性

持续时间(月)皮肤评分毛细管图案胶原蛋白合成肌成纤维细胞
患者1419L(左)-+++
患者2624++++
患者3741-+++
患者4938不适用-+++
患者5939不适用++++++
患者61034-+++
患者71140L(左)+++-
患者81436L(左)--
患者91832L(左)--
患者101832L(左)++++++

免疫组织化学定量为;-,缺席,+,弱,+++,强。毛细血管损伤模式分为A型、活动型、L型、晚期或N/D型,未确定。

在平均疾病持续时间之间未发现显著关联(第页=0.11)和皮肤评分(第页=0.97)和我们的免疫组化组。根据Cutolo制定的标准,我们能够评估10例dcSSc患者中8例的毛细血管模式. [35]. 在这八名患者中,三名患者有活跃的毛细血管损伤模式,而五名患者表现出晚期损伤模式(图。(图7)。7). 然而,在毛细血管损伤模式和免疫组化组之间没有发现明显的联系(第页= 0.33).

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甲襞毛细血管镜检查(a)正常和(b、c)dcSSc患者。在毛细血管损伤的活动模式中,经常出现巨大的毛细血管((b)箭头),伴有中度毛细血管损失和毛细血管结构紊乱。晚期疾病的特征是严重的毛细血管紊乱,毛细血管丢失((c)箭头)。放大倍数×150。弥漫性皮肤系统性硬化。

讨论

周细胞作为肌成纤维细胞前体在dcSSc中的潜力值得研究,原因有很多。首先,一些研究强调了在体外体内周细胞作为间充质前体细胞的能力[19,21,22,39]. 其次,在肝和肾纤维化过程中,常驻周细胞已被证明分化为肌成纤维细胞。最后,肌成纤维细胞在dcSSc皮肤中已有报道[13,14]然而,它们的功能和起源仍然未知。我们研究的目的是研究dcSSc中肌成纤维细胞的起源和生物合成特征。

在我们目前的研究中,在dcSSc样本中检测到肌成纤维细胞,但在正常皮肤中没有。相应地,仅在含有肌成纤维细胞的dcSSc样本中检测到ED-A FN的表达增加。双标记实验证实ED-A FN在间质肌成纤维细胞中的表达。据我们所知,这是首次报道在dcSSc皮肤中肌成纤维细胞表达ED-A FN。使用α-SMA双标记法,还发现ED-A FN在dcSSc皮肤微血管壁的周细胞中表达。因此,肌成纤维细胞和周细胞似乎是dcSSc皮肤中ED-A FN的关键来源。因为ED-A FN是肌成纤维细胞形成的先决条件[9]周细胞ED-A FN的表达可能在血管周成纤维细胞和周细胞向肌成纤维细胞的分化中具有重要意义,并且可能是连接微血管损伤和纤维化的关键步骤。

对我们的免疫组化结果和临床数据的评估表明,肌成纤维细胞的存在与两种疾病的持续时间均无显著相关性(第页=0.11)或皮肤得分(第页= 0.97). 此外,肌成纤维细胞的存在与晚期或活动性毛细血管损伤之间没有相关性(第页= 0.33). 虽然我们的初步发现是基于相对较小的患者队列,但我们认为,对更大的患者队列进行进一步研究,旨在将免疫组化结果与逐个患者的临床数据相关联,可能会提供大量信息。

肌成纤维细胞和ED-A FN几乎只在下层网状真皮中发现。在dcSSc皮肤中也观察到总纤维连接蛋白的类似分布[40]. 然而,其意义尚不清楚,这可能反映了乳头状真皮和网状真皮之间的微环境差异,或者反映了各自真皮隔室内存在异质性成纤维细胞群,或者反映出这两个因素的组合。有趣的是,以前有报道称,与乳头状真皮成纤维细胞相比,网状真皮成纤维纤维细胞在三维胶原基质中具有更固有的收缩性[41].

我们在十分之六的dcSSc患者中发现了肌成纤维细胞,与之前的两项研究相比,这两项研究分析的所有dcSSc样本都含有肌成纤维纤维细胞[13,14]. 鉴于硬皮病谱的固有异质性、染色方法的差异以及这些研究的横断面性质,这种性质的差异并不令人惊讶。然而,值得重申的是,在所研究的十分之八的dcSSc样品中检测到了基质生物合成增加的明确证据。有趣的是,只有两个样本同时含有肌成纤维细胞和胶原蛋白合成细胞。这证实了最近对小鼠肺纤维化的两项研究,其中胶原蛋白合成细胞与α-SMA不同+ve(虚拟)肌成纤维细胞[42,43]以及之前对dcSSc皮肤的分析,其中肌成纤维细胞的存在与α1(I)前胶原mRNA无关[14]. 肌成纤维细胞与纤维胶原合成和沉积之间的关系尚不清楚,值得进一步研究。在萎缩性dcSSc患者的皮肤中未检测到肌成纤维细胞和ED-A FN,这表明,随着疾病从纤维化阶段发展到萎缩阶段,肌成纤维纤维细胞并不存在于真皮中。

最近被确定为具有肌纤维母细胞潜能的细胞标记物,我们还分析了Thy-1抗原的分布[18]. Thy-1的两个种群+ve(虚拟)在正常皮肤中发现了细胞。使用双重免疫荧光标记,我们确定一个群体为周细胞,第二个群体为α-SMA-ve(虚拟)并定位于间质的细胞被鉴定为血管周围成纤维细胞。在所有dcSSc样本中,周细胞也表达Thy-1,然而,Thy-1免疫染色在整个间质中显著增加。使用α-SMA和ED-A FN抗体的双重免疫荧光标记+ve(虚拟)细胞被鉴定为网状真皮内的肌成纤维细胞。然而,Thy-1+ve(虚拟)/EDA公司-ve(虚拟)/斯马-ve(虚拟)乳头状真皮中也检测到细胞,表明Thy-1+ve(虚拟)根据其在真皮中的位置,可以将其分为肌纤维母细胞和非肌纤维母公司。

证明在dcSSc皮肤中,周细胞和肌成纤维细胞在Thy-1、ED-A FN和α-SMA表达方面具有相同的表型,然后我们假设周细胞的增殖可能在一定程度上负责周细胞的扩张和间质中肌成纤维母细胞的生成。我们在两个含有肌成纤维细胞的dcSSc病例中发现周细胞增殖的证据,这表明任何增殖活动都可能相对短暂。最近有报道称dcSSc皮肤周细胞增殖增加,周细胞与内皮细胞比率增加[44]而在瘢痕疙瘩皮肤中,也观察到周细胞分化的证据[45]. 周细胞增殖增加,但毛细血管密度没有相应增加体内肿瘤模型,发现由PDGF-β受体介导[46]. PDGF是一种有效的有丝分裂原,我们之前已经证明微血管周细胞在dcSSc皮肤中表达PDGF-β受体[4]提示观察到的dcSSc皮肤周细胞增殖可能部分由PDGF-β配体/受体轴介导。我们的发现使我们提出了一个假设,该假设将为dcSSc提供一种细胞机制,即初始微血管损伤可能通过周细胞和血管周成纤维细胞增加ED-a FN的生成而导致纤维化病变,这与其他因素(最显著的是TGF-β)相结合将促进这些细胞分化为肌成纤维细胞(图。(图88).

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SSc中微血管周细胞和常驻成纤维细胞汇聚成肌成纤维细胞谱系。在dcSSc中,有两种途径可能有助于纤维生成反应。微血管周细胞(Thy-1+ve(虚拟)/α-SMA+ve(虚拟))由于微血管损伤而被激活,并产生纤维连接蛋白的ED-a剪接变异体,该蛋白已知可诱导肌成纤维细胞表型。微血管衍生ED-A FN与TGF-β协同作用也可能作用于常驻血管周围成纤维细胞(Thy-1+ve(虚拟)/α-SMA-ve(虚拟))刺激其向肌成纤维细胞分化。周细胞和成纤维细胞的增殖可能有助于形成潜在的肌成纤维细胞池。α-SMA,α-平滑肌肌动蛋白;弥漫性皮肤系统性硬化;纤维连接蛋白的ED-A FN、ED-A剪接变异体;TGF-β,转化生长因子-β。

结论

我们相信有强有力的证据表明,周细胞和肌成纤维细胞可以通过在dcSSc中相互合成ED-A FN而表型相关,这可能是微血管疾病向纤维化疾病过渡的重要途径。我们还建议周细胞代表一种额外的细胞类型,在考虑dcSSc的致病机制和治疗靶点时必须考虑到这一类型。

缩写

α-SMA=α-平滑肌肌动蛋白;DAPI=4,6-二氨基-2-苯基吲哚;dcSSc=弥漫性皮肤系统性硬化症;ED-A FN=ED-A纤维连接蛋白;FITC=异硫氰酸荧光素;LOX=赖氨酰氧化酶;PBS=磷酸盐缓冲盐水;PCNA=增殖细胞核抗原;PDGF=血小板衍生生长因子;RNP=核糖核蛋白;TGF-β=转化生长因子β。

竞争性利益

作者声明,他们没有相互竞争的利益。

作者的贡献

VSR负责实验工作和分析,起草手稿和研究设计。KH进行了甲襞毛细管镜分析。KC提供抗血清并参与起草手稿。CPD提供了临床数据和分析。招商银行参与了手稿的起草。DJA为研究设计、数据分析和手稿起草做出了贡献。

鸣谢

VSR、KH、CPD、CMB和DJA得到了Jean Shanks基金会(英国)、硬皮病研究与发展行动委员会、雷诺氏和硬皮病协会、关节炎研究运动、硬皮病协会和玫瑰树信托基金的支持。KC得到了NIH拨款AR47713的支持。我们要感谢杰里米·皮尔逊教授的有益讨论,感谢马克拉·蓬蒂科斯博士和阿兰·霍姆斯博士对手稿的批判性阅读。

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