Methionine restriction attenuates scar formation in fibroblasts derived from patients with post-burn hypertrophic scar = 화상 후 비후성 반흔 환자 유래 섬유아세포에서 메티오닌 제한의 항 섬유화 효과

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Background and Objectives: Methionine restriction (MetR) is currently a commonly used adjuvant treatment in cancer therapy. Nevertheless, existing studies on MetR have paid little attention to its potential implications for fibrosis. Hypertrophic scar (HTS) is an abnormal fibrotic response during wound healing process, resulting from the excessive activation of fibroblasts. Due to the absence of a fully effective pharmacological treatment, HTS frequently causes great annoyance on patients as a common sequela of burns. To date, the effects of MetR on HTS fibroblasts (HTSFs) remain unclear, which is precisely the objective of our study.
Methods: We isolated HTSFs from post-burn HTS tissues, and cultured the experimental group cells in specially prepared MetR medium. Cell images and immunocytochemistry staining images were captured separately through light and fluorescence microscope. Cell proliferation was evaluated through CellTiter-Glo Luminescent Cell Viability Assay Kit. mRNA and protein expression were detected through quantitative real-time polymerase chain reaction and western blot.
Results and Conclusions: In HTSFs, MetR reduced cellular inflammation and downregulates multiple signaling pathways, including TGF-β-SMADs, STATs, and AKT/mTOR, as well as upregulating the MAPKs. Further, MetR arrested cell cycle, promotes apoptosis, suppressed cell proliferation and migration, finally reduced extracellular matrix protein secretion, thereby exerting multi-faceted inhibitory effects on HTS formation.

국문 초록 (Abstract)

화상후 비후성 반흔 섬유아세포에서 메티오닌 제한의 반흔 형성 억제 효과 및 기전 규명.
연구배경 및 목표: 메티오닌 제한 (Methionine restriction; MetR)은 현재 암 치료 분야에서 널리 채택되고 있는 보조적 치료 전략 중 하나로 활용되고 있다. 화상 후 비후성 반흔 (Hypertrophic scar; HTS)은 상처 치유 과정에서 발생하는 비정상적인 섬유화 반응으로, 섬유아세포의 과도한 활성화 및 증식이 주요 원인이다. 비후성 반흔에 대한 효과적인 약물 치료법이 부족하여 환자들의 불편함과 심리적 부담이 심각한 상황이다. 현재까지 MetR이 HTS 섬유아세포 (HTSFs)에 미치는 역할은 잘 알려져 있지 않으므로 본 연구에서는 이를 규명하기 위해 시도하고자 한다.
실험 방법: 비후성 반흔 섬유아세포 (Hypertrophic scar fibroblasts, HTSFs)는 화상 환자 HTS 조직에서 분리되었으며, 메티오닌이 함유되어있는 배양액을 사용한 세포를 대조군, 메티오닌이 없는 배양액에서 배양한 세포를 실험군 (MetR)으로 한다. 배양한 세포 이미지는 광학 현미경을 사용하고 면역세포화학 염색 결과의 이미지는 형광 현미경을 사용하여 얻었다. 세포 증식 능력은 CellTiter-Glo Luminescent Cell Viability Assay Kit를 사용하여 정량적으로 평가되었다. mRNA 및 단백질 발현은 각각 실시간 정량 중합효소 연쇄 반응과 웨스턴 블롯 분석을 통해 측정되었다.
실험 결과 및 결론: HTSFs에서 MetR은 TGF-β-SMADs, STATs, AKT/mTOR을 포함하는 세포 염증과 반흔 형성 신호전달체계를 억제하고 MAPK 경로를 증가한다. 또한, MetR은 세포주기의 정지와 세포증식과 이동을 억제하고 세포사멸을 촉진하여 최종적으로 세포 외 기질 단백질의 합성을 감소시켜 HTS 형성에 대해 다면적인 억제효과를 보여준다.

목차 (Table of Contents)

• Abstract v
• Chapter 1. Introduction 1
• 1. Wound healing 1
• 2. Hypertrophic scar 2
• 3. Methionine restriction 4
• 4. Research Objectives and Significance 5
• Chapter 2. Materials and Methods 6
• 1. Human specimens 6
• 2. Fibroblast isolation and culture 7
• 3. Immunocytochemistry (ICC) staining 7
• 4. Cell proliferation assay 8
• 5. Reverse transcription-quantitative polymerase chain reaction (RT-qPCR) 9
• 6. Western blot 10
• Chapter 3. Results 13
• 1. Methionine restriction reduced proliferation in HTSFs 13
• 2. Methionine restriction reduced inflammation in HTSFs 17
• 3. Methionine restriction reduced expression of SMAD dependent pathways in HTSFs 18
• 4. Methionine restriction reduced the MAPKs in HTSFs 19
• 5. Methionine restriction increased apoptosis in HTSFs 20
• 6. Methionine restriction reduced expression of mesenchymal markers in HTSFs 23
• 7. Methionine restriction reduced expression of fibrosis markers in HTSFs 25
• Chapter 4. Discussion 27
• 1. Methionine restriction decreased cell proliferation in HTSFs 27
• 2. Methionine restriction decreased inflammatory response in HTSFs 31
• 3. Methionine restriction increased apoptosis in HTSFs 34
• 4. Methionine restriction decreased EMT in HTSFs 37
• 5. Methionine restriction decreased fibrosis in HTSFs 40
• Chapter 5. Conclusion 41
• Reference 42