An EZH2-dependent transcriptional complex promotes aberrant epithelial remodelling after injury

研究背景

特发性肺纤维化（IPF）是一种致命的慢性呼吸系统疾病，其特征是肺部进行性纤维化和呼吸衰竭。目前，对于IPF的发病机制尚未完全阐明，但已有研究表明，肺泡上皮细胞（AECs）的损伤和异常修复在IPF的病理过程中起着关键作用。在健康状态下，上皮细胞和间充质细胞（MCs）之间存在着复杂的相互作用，以维持组织稳态。然而，当上皮细胞受到损伤时，这种平衡被打破，可能引发纤维化级联反应。深入理解上皮细胞在损伤后的分子机制对于揭示IPF的病理生理学以及开发新的治疗策略至关重要。

研究方法

研究者采用了多种方法来探究损伤后上皮细胞重塑的分子机制。首先，通过共培养系统模拟人体肺部损伤后的上皮-间充质相互作用。将人肺泡上皮细胞（AECs）与TGFβ1处理后，与人肺间充质细胞（MCs）共培养72小时，观察上皮细胞的损伤对间充质细胞的影响。接着，利用RNA测序（RNA-seq）和质谱分析等组学方法，分析损伤后AECs和MCs的转录组和分泌组变化。此外，通过染色质免疫沉淀（ChIP）和免疫共沉淀（co-IP）等实验技术，研究者探索了EZH2在转录调控中的作用及其与相关蛋白的相互作用。最后，利用AAV介导的TGFβ1过表达小鼠模型，研究者在体内验证了EZH2在肺纤维化中的作用。

关键发现与结果

上皮细胞损伤激活纤维化级联反应

实验结果显示，TGFβ1处理的AECs表现出E-钙黏蛋白（E-cad）的丢失，这是上皮细胞完整性的标志。与此同时，间充质区室中α-平滑肌肌动蛋白（αSMA）和其他促纤维化/细胞外基质（ECM）蛋白（如纤维连接蛋白FN、I型前胶原pro COL-1、基质金属蛋白酶-7 MMP7和单核细胞趋化因子-1 MCP-1）的表达显著增强。重要的是，这种对TGFβ1诱导的损伤的促纤维化反应仅在存在上皮层的情况下才被观察到。此外，与健康MCs相比，IPF衍生的MCs（IPF-MCs）在与受损AECs共培养时表现出更高的αSMA水平，表明MCs能够保留对其起源相关的长期记忆，并在暴露于纤维化样信号时迅速响应。

EZH2在损伤后从PRC2复合体中释放

研究发现，在损伤的AECs中，核TAK1的富集驱动EZH2的磷酸化，促进其从PRC2复合体中释放。这一过程伴随着EZH2、RNA聚合酶II（POL2）和核肌动蛋白转录复合体的形成，从而协调异常的上皮修复程序。EZH2从PRC2中的释放伴随着EZH2到EZH1的转换，以维持非靶标基因上的H3K27me3沉积。通过RNAi介导的EZH2耗尽或阻断核肌动蛋白流入可以减弱纤维化级联反应并恢复呼吸稳态。

EZH2在肺纤维化小鼠模型中的作用

在AAV介导的TGFβ1过表达小鼠模型中，研究者发现EZH2抑制剂GSK126显著阻断了EZH2在T311位点的磷酸化和POL2在K7位点的甲基化。GSK126处理的小鼠显示出改善的肺组织结构，包括减少的肺泡壁厚度、较少的中性粒细胞浸润和降低的MMP7水平。此外，GSK126处理还显著减少了肺泡上皮的鳞状化生，表现为Krt5的表达增加，而II型肺泡细胞标记物（Sftpc）的表达减少。这些变化在GSK126处理组中被显著抑制，表明EZH2在肺纤维化中的关键作用。

研究意义与展望

本研究揭示了EZH2在损伤后异常上皮重塑和纤维化中的非典型功能，为肺纤维化治疗提供了新的潜在靶点。通过调节EZH2的活性或其与转录机制的相互作用，可能开发出新的治疗策略来恢复纤维化肺中的稳态修复。研究结果不仅增进了我们对肺纤维化病理机制的理解，还为未来的治疗研究提供了重要的分子基础。未来的工作可能会集中在进一步探索EZH2与其他蛋白的相互作用以及其在不同基因表达调控中的具体机制，这将有助于开发更具针对性的治疗方法。