基于体外重建皮肤与THP-1共培养模型在化妆品皮肤致敏性评价中的应用研究

本文推荐一种基于体外皮肤模型（SkinEthic?）与THP-1细胞共培养的新方法，通过检测CD54、CD86（RFI）和IL-18（RS）等生物标志物，结合人体斑贴试验，显著提升化妆品致敏性预测的准确性与效率（敏感性达75%），为替代动物实验提供创新策略。

　　

Highlight

皮肤模型与免疫细胞的共培养技术为致敏性评价开辟了新路径！本研究巧妙融合SkinEthic?重组人皮肤模型与THP-1细胞，通过动态监测CD54/CD86表达水平和IL-18分泌变化，精准捕捉化妆品成分的致敏信号，为替代动物实验提供创新方案。

SkinEthic and THP-1 cell coculture can identify sensitizing chemicals

桂皮醛（CA）、二硝基氯苯（DNCB）和没食子酸丙酯（PG）是已知的致敏剂，香豆素也可引发致敏反应（Gibbs et al., 2013）。本研究采用SkinEthic与THP-1共培养模型，分别与不同浓度的致敏阳性物质共培养，并以乳酸（LA）作为阴性对照。基于皮肤模型的刺激性评价标准要求组织活性高于50%且无皮肤刺激表现。组织活性需通过MTT法测定，而皮肤刺激性则通过IL-18α的释放量来评估（Gibbs et al., 2013）。实验结果显示，所有测试浓度下，SkinEthic的组织活性均超过50%（详见表1），且IL-18α的释放量均低于20 pg/ml，表明这些受试物在所选浓度下均未引起皮肤刺激。通过流式细胞术检测THP-1细胞表面标志物CD54和CD86的表达水平（以相对荧光强度RFI表示），并采用酶联免疫吸附试验（ELISA）测定细胞因子IL-18的分泌量（以相对分泌率RS表示）。如表2所示，与阴性对照LA相比，致敏剂CA、DNCB和PG处理组的RFI CD54均大于150，RFI CD86均大于200，而RS IL-18均小于0.79。有趣的是，香豆素处理组也呈现出类似的变化趋势：RFI CD54为176.49，RFI CD86为245.10，RS IL-18为0.66。这些数据清晰表明，SkinEthic与THP-1的共培养体系能够有效区分致敏剂与非致敏剂。

Discussion

无论是细胞-细胞共培养还是细胞-皮肤模型共培养，在致敏研究领域都具有独特价值。与野生型细胞相比，AHR基因敲除的THP-1细胞与HaCaT角质形成细胞共培养后，经10 μmol/L二硝基氯苯（DNCB）刺激后CD54表达显著升高（Sonnenburg et al., 2023）。另有研究采用BEAS-2B与成熟树突状细胞（mDC）共培养模型，探究香料成分对致敏反应的影响（Yoshizaki et al., 2024）。本研究的创新之处在于首次将SkinEthic皮肤模型与THP-1细胞共培养应用于化妆品致敏性评价。我们通过检测CD54、CD86和IL-18等关键指标，成功实现了对致敏化学品的识别。实验结果证实，致敏剂会显著降低IL-18的相对分泌量（RS≤0.79），同时诱导CD54（RFI≥150）和CD86（RFI≥200）的表达上调。值得注意的是，IL-18的分泌变化与既往研究结果存在差异：在SkinEthic单层皮肤模型中，致敏剂DNCB和丁香酚会刺激IL-18大量释放，但同时伴随皮肤活性下降至1%以下（Gibbs et al., 2013）；而在本共培养体系中，致敏剂反而抑制了IL-18的分泌。这种差异可能源于共培养环境下细胞间相互作用的复杂调控机制。此外，人体斑贴试验结果显示，23种受测化妆品中有18种被本法判定为致敏阳性，其中清洁类产品的检测敏感性高达75%。尽管本研究初步验证了共培养模型的可行性，但仍需扩大样本量，纳入更多已知致敏剂和非致敏剂进行验证，特别是针对化妆品中常用的植物提取物等复杂成分，以进一步完善评价体系。

Conclusion

我们建议采用体外SkinEthic与THP-1细胞共培养模型，通过检测CD54、CD86和IL-18等生物标志物，作为评估化妆品皮肤致敏性的潜在新方法。尽管目前研究仍处于初步阶段，但本研究为基于替代方法预测化妆品致敏性这一难题提供了新思路和方向。我们认为有必要开展进一步研究，纳入更多已知分类的皮肤致敏剂和非致敏剂进行验证，特别是化妆品中广泛使用的植物提取物等复杂成分，以不断完善该评价体系。