口腔黏膜下纤维化发病机制中 COMP 介导的异常胶原沉积研究：开启靶向治疗新征程

《International Journal of Oral Science》：Abnormal collagen deposition mediated by cartilage oligomeric matrix protein in the pathogenesis of oral submucous fibrosis

在口腔黏膜下纤维化（OSF）研究领域，为探究异常胶原沉积机制，中南大学研究人员开展了关于软骨寡聚基质蛋白（COMP）在 OSF 中作用的研究。结果发现 COMP 可介导异常胶原 I 沉积，这为 OSF 治疗提供了潜在靶点，意义重大。

　　在口腔健康领域，口腔黏膜下纤维化（Oral Submucous Fibrosis，OSF）是个令人头疼的 “麻烦制造者”。它是一种慢性、隐匿性的口腔潜在恶性疾病，恶变率在 7% - 13% 之间。患者不仅会出现口腔黏膜苍白、有灼烧感等症状，严重时嘴巴都难以张开，生活质量大打折扣。而其主要的病理特征 —— 异常胶原沉积，更是像一把 “双刃剑”，既影响疾病向恶性发展，又加重了各种临床症状。但一直以来，胶原异常积累的具体特征和内在机制就像被迷雾笼罩，模糊不清，这使得开发有效的治疗方法困难重重。就好比在黑暗中摸索，没有清晰的方向。因此，深入探究 OSF 进程中异常胶原积累的潜在机制迫在眉睫，这对于推动相关治疗方法的发展至关重要。

为了驱散这层迷雾，中南大学的研究人员挺身而出，开展了一项意义非凡的研究。他们就像一群执着的探险家，决心揭开 OSF 发病机制中异常胶原沉积的神秘面纱。最终，他们发现软骨寡聚基质蛋白（Cartilage Oligomeric Matrix Protein，COMP）或许在其中扮演着关键角色，它可能通过与胶原蛋白 XIV 相互作用，介导了异常的胶原蛋白 I 沉积。这一发现意义重大，就如同在黑暗中找到了一盏明灯，为未来针对 OSF 的靶向治疗指明了方向，也让我们对攻克这一疾病充满了期待。该研究成果发表在《International Journal of Oral Science》杂志上。

研究人员为了开展这项研究，采用了多种关键技术方法。在样本方面，收集了正常人和不同阶段 OSF 患者的口腔黏膜组织，还构建了 Comp^-/-小鼠模型。技术上，运用 RNA 测序来筛选关键基因，通过免疫荧光技术观察蛋白表达和定位，借助蛋白免疫印迹检测蛋白表达水平，同时利用生物信息学分析挖掘数据背后的潜在意义 。

研究结果如下：

• 胶原在 OSF 发病过程中的时空积累：研究人员通过免疫染色技术，对主要胶原类型（胶原蛋白 I 和胶原蛋白 III）的微病理特征进行观察。发现在正常口腔颊黏膜中，胶原蛋白 I 在固有层和黏膜下层均匀表达。而在 OSF 的早期到中期，胶原蛋白 I 在固有层的表达上调，黏膜下层却没有明显变化。到了疾病晚期，固有层和黏膜下层都出现了大量胶原蛋白 I 沉积，且固有层更为密集。与之形成对比的是，胶原蛋白 III 在不同疾病阶段的表达并没有显著差异。这表明胶原蛋白 I 在 OSF 进展过程中的积累遵循着明确的时空顺序，先是在固有层积累，随后逐渐向黏膜下层发展。
• 胶原代谢相关基因 COMP 可能是介导 OSF 中异常胶原 I 积累的关键分子：研究人员收集不同阶段 OSF 患者和健康对照者的颊黏膜组织进行 RNA 测序，分析差异 mRNA 表达谱。发现随着 OSF 进展，胶原重塑和代谢相关基因持续上调，其中 COMP 等六个基因在疾病早、中、晚期均上调，且 COMP 在大多数与胶原重塑相关的基因本体（Gene Ontology，GO）术语中富集，表明其在调节 OSF 进展过程中胶原积累的关键作用。免疫染色显示，正常样本中 COMP 蛋白在固有层和黏膜下层区域呈低水平分布，而在 OSF 进展过程中，其表达显著上调，进一步说明 COMP 的异常激活在 OSF 进展中发挥重要作用。
• COMP 缺陷减少槟榔碱刺激的胶原 I 积累：研究人员利用 CRISPR/Cas9 技术构建了 Comp^-/-小鼠模型。该模型小鼠生长发育正常，颊黏膜组织结构也无明显异常，但与野生型（WT）小鼠相比，其总胶原和胶原 I 含量略有减少。给 WT 小鼠和 Comp^-/-小鼠颊黏膜局部注射槟榔碱（咀嚼槟榔是 OSF 的重要风险因素，槟榔碱是槟榔中的关键成分）12 周后发现，WT 小鼠注射槟榔碱后出现明显的异常胶原沉积，而 Comp^-/-小鼠无论注射槟榔碱还是磷酸盐缓冲液（PBS）都未出现异常胶原沉积，且槟榔碱刺激后 WT 小鼠的 COMP 表达上调。这一系列实验表明 COMP 在胶原 I 沉积中起着至关重要的作用。
• 槟榔碱通过 COMP 刺激成纤维细胞中胶原 I 的沉积：人颊黏膜成纤维细胞（human buccal mucosal fibroblasts，hBMFs）是 OSF 中产生胶原的主要细胞类型。研究人员分离正常 hBMFs 并用槟榔碱处理，发现正常情况下很少有成纤维细胞表达 COMP，但经槟榔碱刺激后，COMP 和胶原 I 的表达水平随时间上调，COMP 阳性成纤维细胞数量也逐渐增加，且 COMP 阳性成纤维细胞分泌更高水平的胶原 I。此外，敲低 hBMFs 中的 COMP 后，参与胶原组装的关键蛋白表达下降，胶原 I 合成显著减少，进一步证明了 COMP 在促进胶原 I 分泌中的作用。
• 在 OSF 胶原沉积过程中，修饰胶原 I 的是胶原 XIV 而非胶原 XII：前期研究提示 COMP 可能作为细胞外分子桥修饰胶原 IX 参与胶原 II 网络，在胶原 I 沉积中或许也有类似作用。通过 STRING 蛋白相互作用分析发现 COMP 可能与属于纤维相关胶原（Fibril-associated collagens with Interrupted Triple helices，FACIT）家族的 COL12A1 和 COL14A1 相互作用。相关性热图显示，与 COL12A1 相比，COMP 与 COL14A1 的相关性更强。免疫荧光结果表明，在 OSF 发展过程中，胶原 XIV 的表达水平升高，且与胶原 I 大量共定位，而胶原 XII 的表达水平远低于胶原 XIV，与胶原 I 的共定位也很少见。这说明在 OSF 发病过程中，是胶原 XIV 而非胶原 XII 修饰胶原 I，促进了异常胶原沉积。
• COMP 介导槟榔碱诱导的胶原 I 和胶原 XIV 的分泌：免疫荧光和免疫共沉淀实验证实了 COMP、胶原 XIV 和胶原 I 之间存在相互作用。研究发现，槟榔碱刺激可使 WT 小鼠颊黏膜和体外培养的成纤维细胞中胶原 XIV 表达上调，但在 Comp^-/-小鼠中，即使经槟榔碱刺激，胶原 XIV 的表达也未升高。敲低 COMP 后，即使存在槟榔碱刺激，胶原 XIV 的表达也无明显升高。这表明 COMP 介导了槟榔碱诱导的胶原 I 和胶原 XIV 的分泌。

研究结论和讨论部分指出，该研究首次发现胶原 I 在 OSF 早期在固有层异常积累，随疾病进展深入黏膜下层。COMP 作为关键致病因素，通过与胶原 XIV 相互作用，介导了异常的胶原 I 沉积，在 OSF 发病过程中可能发挥细胞内和细胞外的双重作用。然而，研究也存在一定局限性，如需要在更大的 OSF 患者队列中对 COMP 表达水平进行量化，基于单细胞测序进一步明确表达 COMP 的成纤维细胞亚群特征，补充小鼠体内不同 OSF 阶段胶原 I 表达水平的详细定量数据，以及探究其他可能影响胶原沉积的潜在因素等。尽管如此，该研究聚焦于 OSF 进展过程中胶原结构的异常组装，揭示了 COMP 在这一过程中的重要介导作用，为 OSF 的研究和治疗开辟了新的方向。COMP 有望成为 OSF 的重要生物标志物，针对 COMP 的靶向治疗可能是未来治疗 OSF 的一种有前景的策略，值得进一步深入研究。