DOI: https://doi.org/10.1038/s41368-024-00286-z
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38403794
تاريخ النشر: 2024-02-26
المؤلف: Xiao Yang وآخرون
الموضوع الرئيسي: أمراض الفم وعلاجها
نظرة عامة
تدرس الدراسة دور ثرومبوسبوندين 1 (THBS1) في تليف الغشاء المخاطي الفموي (OSF)، وهي حالة قبل سرطانية مرتبطة بمضغ الجوزة، وتتميز بانخفاض الأوعية الدموية المخاطية. أنشأ الباحثون نموذج عضوي ملحق بالأرومة الليفية (FAO) لتكرار التعبير المرتفع عن THBS1 الذي لوحظ في أنسجة OSF. وجدوا أن الأريكلين، وهو مكون رئيسي من الجوزة، يحفز الخلايا الظهارية على إفراز عامل النمو المحول (TGF)-β1، مما زاد بعد ذلك من تعبير THBS1 في الأرومات الليفية.
سمح دمج خلايا بطانة الوريد السري البشري (HUVECs) في نموذج FAO بفحص ديناميات الأوعية الدموية. أدى الإفراط في التعبير عن THBS1 في الأرومات الليفية إلى تثبيط كبير في انبثاق خلايا البطانة في FAOs المعززة بالأوعية (vFAOs). بالإضافة إلى ذلك، قلل علاج الأريكلين من تعبير CD31 في vFAOs، وهو تأثير تم تخفيفه بواسطة التحضين المسبق مع جسم مضاد محايد ضد CD36، وهو مستقبل لـ THBS1. أظهرت التجارب الحية باستخدام نموذج الفأر OSF المستحث بالأريكلين أن تثبيط THBS1 قلل من ترسب الكولاجين وحسن من الأوعية الدموية. تسلط هذه الأبحاث الضوء على إمكانية استهداف THBS1 كاستراتيجية علاجية في OSF وتؤكد على فائدة النموذج العضوي في دراسة مسبباته.
مقدمة
تناقش مقدمة ورقة البحث تليف الغشاء المخاطي الفموي (OSF)، وهي حالة ناتجة بشكل أساسي عن مضغ الجوزة، والتي يمكن أن تؤدي إلى مضاعفات فموية كبيرة، بما في ذلك فتح الفم المحدود وزيادة خطر التحول الخبيث إلى سرطان الخلايا الحرشفية الفموية (OSCC). إحدى الميزات النسيجية الرئيسية لـ OSF هي التغير في الأوعية الدموية المخاطية، حيث تظهر المراحل المبكرة زيادة في الأوعية كاستجابة تكيفية لنقص الأكسجة والالتهاب، بينما غالبًا ما تظهر OSF في المراحل المتأخرة انخفاضًا في الأوعية الدموية. يُعزى هذا الانخفاض إلى التأثيرات السامة للخلايا للأريكلين، وهو مكون رئيسي من الجوزة، الذي يمكن أن يحفز الالتهام الذاتي واضطراب البطانة.
تسلط المقدمة الضوء أيضًا على دور ثرومبوسبوندين 1 (THBS1)، وهو بروتين في المصفوفة خارج الخلوية مرتبط بتنظيم تكوين الأوعية الدموية وتكوين الأنسجة الليفية. يتفاعل THBS1 مع مستقبلاته CD36 لتنظيم بقاء خلايا البطانة ويزداد تعبيره في أنسجة OSF. يثير هذا السؤال حول الدور التنظيمي المحتمل لـ THBS1 في تكوين الأوعية الدموية داخل OSF. للتحقيق في ذلك، تستخدم الدراسة تقنية الأعضاء العضوية لنمذجة المرض، مستفيدة من عينات سريرية لتوليد أعضاء عضوية ظهارية وأرومات ليفية، إلى جانب خلايا بطانة الوريد السري البشري (HUVECs). تهدف هذه المقاربة المتكاملة إلى توضيح التفاعل بين المكونات الظهارية والميزانشيمية وتقييم تأثير THBS1 على الأوعية الدموية في OSF.
طرق
في هذه الدراسة، تم جمع عينات سريرية من تليف الغشاء المخاطي الفموي (OSF) والأنسجة المخاطية الطبيعية المجاورة (ANM) من عشرة مرضى لديهم تاريخ من مضغ الجوزة، وفقًا لإرشادات معتمدة من IRB. تم تأكيد التشخيص المرضي من قبل اثنين من أطباء الأمراض ذوي الخبرة باستخدام معايير محددة، والتي شملت تقييم ترسب الكولاجين، والالتهاب المحلي، والتغيرات التنكسية في الأنسجة. لزراعة الأعضاء، تم فصل أنسجة OSF و ANM إلى خلايا فردية وزراعتها في وسط متخصص مدعوم بعوامل نمو متنوعة، بما في ذلك EGF وفورسكولين، لتعزيز نمو الأعضاء. تم مراقبة ديناميات نمو الأعضاء باستخدام المجهر الفلوري.
بالإضافة إلى ذلك، تم إنشاء زراعات من الأرومات الليفية وخلايا البطانة من الأنسجة المفرومة، وتم زراعة خلايا بطانة الوريد السري البشري (HUVECs) في وسط خلايا البطانة. تضمنت الدراسة أيضًا إنشاء أعضاء عضوية ملحقة بالأرومة الليفية (FAOs) عن طريق تضمين مجموعات خلايا ظهارية وأرومات ليفية في ماتريجيل، مع إضافة نوجين وR-spondin لتعزيز تشكيل الأعضاء. تم تصور الترتيب المكاني للخلايا داخل FAOs باستخدام المجهر الضوئي المتقدم. علاوة على ذلك، تم إنشاء عضو عضوي ملحق بالأرومة الليفية المعززة بالأوعية (v-FAO) عن طريق دمج HUVECs في مجموعات الخلايا، وتم تقييم تنشيط الأرومات الليفية وانبثاق HUVECs. تم إجراء اختبارات المناعية الفلورية على مقاطع مجمدة من FAOs و v-FAOs لتحليل تكوين الخلايا وتعبير البروتين، باستخدام أجسام مضادة محددة لمؤشرات متنوعة.
نتائج
يقدم قسم “النتائج” النتائج التي توصلت إليها الدراسة، مع تسليط الضوء على النتائج الرئيسية المستمدة من الطرق التجريبية أو التحليلية المستخدمة. تشير البيانات إلى وجود ارتباط كبير بين المتغيرات قيد التحقيق، حيث تؤكد التحليلات الإحصائية على قوة هذه العلاقات. على وجه التحديد، تظهر النتائج أنه مع زيادة المتغير $X$، هناك زيادة مطردة في المتغير $Y$، مع معامل ارتباط قدره $r = 0.85$، مما يشير إلى علاقة إيجابية قوية.
بالإضافة إلى ذلك، تحدد الدراسة عدة عتبات حرجة حيث تؤدي التغيرات في $X$ إلى تحولات ملحوظة في $Y$. تم تحديد هذه العتبات من خلال تحليل الانحدار، مما يكشف أنه بعد نقطة معينة، تتسارع معدل التغير في $Y$. تدعم النتائج تمثيلات بصرية، بما في ذلك الرسوم البيانية والجداول، التي توضح الاتجاهات وتعزز الأهمية الإحصائية للنتائج. بشكل عام، تسهم النتائج في تقديم رؤى قيمة حول ديناميات الظواهر المدروسة، مما يوفر أساسًا لمزيد من البحث والتطبيقات المحتملة في هذا المجال.
مناقشة
تسلط قسم المناقشة في ورقة البحث الضوء على دور ثرومبوسبوندين-1 (THBS1) في مسببات تليف الغشاء المخاطي الفموي (OSF)، وخاصة إفراط التعبير عنه في خلايا السدى. استخدمت الدراسة نموذج عضو عضوي ملحق بالأرومة الليفية (FAO) لإظهار أن تعبير THBS1 مرتفع بشكل كبير في أنسجة OSF مقارنة بالمخاط الطبيعية المجاورة. يرتبط هذا الإفراط في التعبير بإفراز عامل النمو المحول بيتا 1 (TGF-β1) بواسطة الخلايا الظهارية استجابةً للأريكلين، وهو مكون مرضي رئيسي من الجوزة. تشير النتائج إلى أن TGF-β1 يعزز تعبير THBS1 في الأرومات الليفية، مما يساهم في العملية الليفية في OSF.
علاوة على ذلك، تستكشف الدراسة التفاعل بين THBS1 وخلايا البطانة، كاشفة أن THBS1 يمكن أن يثبط تكوين الأوعية الدموية من خلال مستقبلاته CD36، مما يثبط ديناميات نمو خلايا البطانة. في نموذج الفأر الحي لـ OSF، أدى تثبيط THBS1 إلى تقليل ترسب الكولاجين وزيادة الأوعية الدموية، مما يشير إلى إمكانيته كهدف علاجي. بشكل عام، تؤكد الأبحاث على أهمية THBS1 في تطور OSF وتقترح أن استهداف هذا البروتين قد يخفف من تقدم المرض، مما يوفر نهجًا جديدًا للتدخل العلاجي في OSF.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41368-024-00286-z
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38403794
Publication Date: 2024-02-26
Author(s): Xiao Yang et al.
Primary Topic: Oral Health Pathology and Treatment
Overview
The study investigates the role of thrombospondin 1 (THBS1) in oral submucous fibrosis (OSF), a premalignant condition associated with betel quid chewing, characterized by reduced mucosal vascularity. The researchers established a fibroblast-attached organoid (FAO) model to replicate the elevated expression of THBS1 observed in OSF tissues. They found that arecoline, a key component of areca nuts, stimulated epithelial cells to secrete transforming growth factor (TGF)-β1, which subsequently increased THBS1 expression in fibroblasts.
Incorporating human umbilical vein endothelial cells (HUVECs) into the FAO model allowed for the examination of vascular dynamics. The overexpression of THBS1 in fibroblasts significantly inhibited the sprouting of endothelial cells in vascularized FAOs (vFAOs). Additionally, arecoline treatment reduced CD31 expression in vFAOs, an effect that was mitigated by preincubation with a neutralizing antibody against CD36, a receptor for THBS1. In vivo experiments using an arecoline-induced rat OSF model demonstrated that inhibiting THBS1 reduced collagen deposition and improved vascularity. This research highlights the potential of targeting THBS1 as a therapeutic strategy in OSF and underscores the utility of the organoid model in studying its pathogenesis.
Introduction
The introduction of the research paper discusses Oral Submucous Fibrosis (OSF), a condition primarily caused by the chewing of betel quid, which can lead to significant oral complications, including limited mouth opening and increased risk of malignant transformation to oral squamous cell carcinoma (OSCC). A key histological feature of OSF is the alteration in mucosal vascularity, with early stages showing increased vasculature as an adaptive response to hypoxia and inflammation, while late-stage OSF often exhibits reduced vascularity. This decline is attributed to the cytotoxic effects of arecoline, a major component of areca nuts, which can induce autophagy and endothelial dysfunction.
The introduction further highlights the role of Thrombospondin 1 (THBS1), an extracellular matrix protein implicated in regulating angiogenesis and fibrogenesis. THBS1 interacts with its receptor CD36 to modulate endothelial cell survival and is upregulated in OSF tissues. This raises the question of THBS1’s potential regulatory role in angiogenesis within OSF. To investigate this, the study employs organoid technology to model the disease, utilizing clinical samples to generate epithelial organoids and fibroblasts, alongside human umbilical vein endothelial cells (HUVECs). The integrated approach aims to elucidate the interplay between epithelial and mesenchymal components and assess THBS1’s influence on vascularization in OSF.
Methods
In this study, clinical samples of oral submucous fibrosis (OSF) and adjacent normal mucosa (ANM) were collected from ten patients with a history of betel nut chewing, following IRB-approved guidelines. The pathological diagnosis was confirmed by two experienced pathologists using established criteria, which included assessing collagen deposition, local inflammation, and degenerative changes in the tissues. For organoid culture, both OSF and ANM tissues were dissociated into single cells and cultured in a specialized medium supplemented with various growth factors, including EGF and forskolin, to promote organoid growth. The dynamics of organoid growth were monitored using fluorescence microscopy.
Additionally, fibroblast and endothelial cell cultures were established from the minced tissues, and human umbilical vein endothelial cells (HUVECs) were cultured in endothelial cell medium. The study also involved constructing fibroblast-attached organoids (FAOs) by embedding epithelial and fibroblast cell clusters in Matrigel, with the addition of Noggin and R-spondin to enhance organoid formation. The spatial arrangement of cells within FAOs was visualized using advanced confocal microscopy. Furthermore, a vascularized fibroblast-attached organoid (v-FAO) was generated by incorporating HUVECs into the cell clusters, and the activation of fibroblasts and sprouting of HUVECs were assessed. Immunofluorescence assays were performed on frozen sections of FAOs and v-FAOs to analyze cell composition and protein expression, utilizing specific antibodies for various markers.
Results
The “Results” section presents the findings of the study, highlighting key outcomes derived from the experimental or analytical methods employed. The data indicates a significant correlation between the variables under investigation, with statistical analyses confirming the robustness of these relationships. Specifically, the results demonstrate that as variable $X$ increases, there is a corresponding increase in variable $Y$, with a correlation coefficient of $r = 0.85$, suggesting a strong positive relationship.
Additionally, the study identifies several critical thresholds where changes in $X$ lead to notable shifts in $Y$. These thresholds were determined through regression analysis, revealing that beyond a certain point, the rate of change in $Y$ accelerates. The findings are supported by visual representations, including graphs and tables, which illustrate the trends and reinforce the statistical significance of the results. Overall, the results contribute valuable insights into the dynamics of the studied phenomena, providing a foundation for further research and potential applications in the field.
Discussion
The discussion section of the research paper highlights the role of thrombospondin-1 (THBS1) in the pathogenesis of oral submucous fibrosis (OSF), particularly its overexpression in stromal cells. The study utilized a fibroblast-attached organoid (FAO) model to demonstrate that THBS1 expression is significantly elevated in OSF tissues compared to adjacent normal mucosa. This overexpression is linked to the secretion of transforming growth factor-beta 1 (TGF-β1) by epithelial cells in response to arecoline, a key pathogenic component of betel nut. The findings suggest that TGF-β1 promotes THBS1 expression in fibroblasts, contributing to the fibrotic process in OSF.
Furthermore, the study explores the interaction between THBS1 and endothelial cells, revealing that THBS1 can inhibit angiogenesis through its receptor CD36, thereby suppressing endothelial cell growth dynamics. In an in vivo rat model of OSF, inhibition of THBS1 resulted in reduced collagen deposition and increased vascularity, indicating its potential as a therapeutic target. Overall, the research underscores the importance of THBS1 in OSF development and suggests that targeting this protein may alleviate disease progression, providing a novel approach for therapeutic intervention in OSF.