O proteină legată de cancer joacă un rol cheie în vindecarea rănilor

Un studiul realizat la Universitatea de Stat din Arizona și publicat în Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) oferă o nouă perspectivă asupra funcției biologice a proteinei SerpinB3, o serin-protează inhibitorie cunoscută anterior mai ales ca biomarker tumoral, evidențiind rolul său fiziologic în procesele de vindecare a rănilor și menținerea integrității epiteliale.
Serpinele (inhibitori ai serin proteazei) reprezintă o familie conservată de proteine implicate în reglarea proceselor biologice prin inhibarea proteazelor sau prin semnalizare noncanonică. SerpinB3 și paralogul său SerpinB4 sunt inhibitori ai enzimelor catepsină și chimază mastocitară, fiind considerate omoloage ale proteinei murine Serpinb3a. Descoperită în 1977 de Kato și Torigoe ca antigen tumoral de tip scuamos (SCCA-1), SerpinB3 a fost ulterior recunoscută ca biomarker seric pentru o gamă largă de cancere epiteliale - de la carcinomul de cap și gât, până la neoplasmele hepatice și pulmonare.

În ultimele decenii, nivelurile crescute de SerpinB3 au fost asociate cu rezistența la apoptoză, evitarea răspunsului imun și metastazarea, precum și cu afecțiuni epiteliale noncanceroase, precum fibroza pulmonară, dermatita atopică și psoriazisul. Totuși, funcția endogenă a SerpinB3 în țesuturile sănătoase a rămas neclară. Noi dovezi sugerează că această proteină ar putea regla un tip de moarte celulară dependentă de destabilizarea lizozomilor (lizoptoză), dar rolul ei precis în homeostazia epitelială era până acum necunoscut.

Despre studiu

Cercetătorii au investigat expresia și funcția SerpinB3 (la șoarece, Serpinb3a) în contextul reparației tisulare epiteliale. Studiul s-a bazat pe experimente in vivo pe șoareci C57BL/6J cu răni cutanate, dar și pe experimente in vitro pe keratinocite umane HaCaT. Analizele au inclus transcriptomică, imunobloturi și imunohistochimie, iar proteina recombinantă Serpinb3a a fost produsă în Escherichia coli BL21(DE3).

Într-un model experimental anterior, echipa demonstrase că pansamentele cu fibroină de mătase–nanoroduri de aur (Silk-GNR) accelerează vindecarea rănilor la șoareci. În acest context, analiza transcriptomică la 4 zile postleziune a arătat o inducere puternică a expresiei Serpinb3a în comparație cu pansamentele clinice standard (Tegaderm).

Datele din seturi publice de RNA-seq au confirmat:

• expresia crescută a Serpinb3a în primele zile de vindecare a rănilor;
• localizarea specifică în keratinocitele activate (pozitive pentru Krt16), dar absența expresiei în celulele bazale și fibroblaste;
• co-reglarea genelor SERPINB3 și SERPINB4 în pielea umană postoperatorie (zilele 3 și 7 după grefă);
• vârfuri ale expresiei proteinei în ziua 2 după leziune, urmate de o scădere treptată până în ziua 7.

Analizele imunohistochimice au evidențiat o expresie intensă a Serpinb3a în celulele migrante din limbul plăgii, cu localizare citoplasmatică și nucleară, în contrast cu expresia redusă în epidermul distal.

Rezultate

Studiul a demonstrat că SerpinB3 este indusă în mod endogen la marginile leziunilor epiteliale și acționează atât intracelular, cât și extracelular, pentru a stimula un fenotip asemănător tranziției epitelio-mezenchimale (EMT) în keratinocite. În experimentele pe celulele HaCaT:

• supraexpresia SerpinB3 a dus la scăderea E-caderinei și creșterea translocării nucleare a pSTAT3;
• celulele au prezentat o morfologie fusiformă și o reducere a circularității, caracteristici EMT;
• tratarea cu Serpinb3a recombinant a determinat pierdere de E-caderină, creștere a fibronectinei și reducerea proliferării într-un mod dependent de doză.

În testele de tip zgârietură, tratamentul cu Serpinb3a a accelerat epitelizarea într-o manieră similară cu factorul de creștere epidermic, dar fără efecte asupra fibroblastelor NIH/3T3. În vivo, șoarecii tratați cu Serpinb3a au prezentat închidere mai rapidă a plăgilor în primele zile postinjurie, iar la 14 zile, pielea regenerată prezenta încă niveluri reziduale crescute de Serpinb3a în neoepiderm, sugerând un efect de „pregătire" epitelială.

În plus, țesuturile tratate au arătat o organizare colagenică mai matură - cu fibre mai groase, orientare optimă și un tipar „țesătură de coș" restaurat, similar pielii intacte. Interesant, aceste modificări nu au fost asociate cu activarea fibroblastelor (αSMA negativ), ceea ce indică o posibilă influență indirectă prin factori secretați de keratinocite, precum MMP10 (Stromelysin-2) sau mediatori imunoderivați ca Relm-α, ambii cunoscuți pentru rolurile lor în remodelarea colagenului și progresia tumorală epitelială.

În ansamblu, datele sugerează că SerpinB3 (Serpinb3a la șoarece) joacă un rol esențial în menținerea echilibrului epitelial, facilitând regenerarea și remodelarea tisulară. Totodată, aceste mecanisme pot explica parțial de ce aceeași proteină este asociată cu agresivitatea cancerelor epiteliale și cu disfuncțiile de barieră în bolile cronice.

Concluzii

Cercetarea redefinește înțelegerea SerpinB3, arătând că aceasta nu este doar un marker tumoral, ci un regulator endogen al reparației epiteliale. Funcția sa duală - de protecție și remodelare în condiții fiziologice, respectiv de promovare a invaziei și metastazelor în condiții patologice - subliniază importanța echilibrului expresiei acestei proteine în sănătate și boală. Studii viitoare vor analiza interacțiunile SerpinB3 cu cascada TGF-β, factorul de creștere epidermic și semnalizarea Wnt, pentru a clarifica rolurile sale în homeostazia și transformarea epitelială.