微环境通过KITL信号通路调控Ednrb突变小鼠色素斑区域性分布的机制研究

《Journal of Investigative Dermatology》：The Role of the Microenvironment on the Localization of Hair and Skin Nonuniform Pigmented Spots in Mice with a Targeted Mutation in the Endothelin B Receptor

本研究揭示了内皮素B受体（EDNRB）突变小鼠中，微环境通过局部高表达KIT配体（KITL）调控色素斑区域性分布的核心机制。通过转录组分析和功能实验证实，尾部区域高表达的KITL通过激活MITF通路促进黑色素细胞分化，为色素沉着异常相关疾病提供了新的治疗靶点。

　　

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INTRODUCTION

在许多甚至大多数动物物种中，表面色素沉着并非均匀分布，而是呈现条纹、斑点与斑块等复杂图案（Kelsh等，2009；Singh和Nüsslein-Volhard，2015；Kelly等，2016；Mallarino等，2016；Haupaix和Manceau，2020）。然而也存在一些物种，其表面色素沉着从头部到尾部相对均匀，尽管从背部到腹部仍可能存在颜色梯度（Vrieling等，1994；）。

KITL在E11.5时期Ednrb-/-胚胎尾部区域高表达

为探究非均匀色素斑的形成机制，我们首先对Ednrb缺陷小鼠进行转录组分析。鉴于该小鼠常规在尾部基部出现色素沉着而非躯干区域，我们通过RNA-seq分析比较躯干与尾部区域的基因表达差异（图1a）。如图1b和c所示，在Ednrb+/+和Ednrb-/-胚胎中均存在大量差异表达基因（Ednrb+/+中1900个上调基因）。

DISCUSSION

上述结果表明，Ednrb-/-小鼠的色素斑由微环境产生的补偿机制形成，该机制主要作用于发育过程中的黑色素细胞前体——成黑色素细胞。这种补偿机制涉及局部升高的KITL/KIT信号通路，其通过bHLH-Zip转录因子MITF发挥作用。该结论基于多重实验证据：首先，发育过程中KITL表达梯度直接影响色素斑定位；其次基因操作降低KITL/KIT功能会导致特定区域斑点完全消失；最后，胚胎躯干外植体经高剂量KITL处理后能重新激活黑色素细胞生成。

Mice, embryos, and genotyping

Kit^Wps小鼠与Ednrb^lacZ/lacZ; P1 (Tg)（后称Ednrb-/-）小鼠（均采用C57BL/6J遗传背景）分别由李伟/高翔博士团队（Guo等，2010）和Myung K Shin博士（Zhu等，2004）惠赠。Dct-lacZ转基因小鼠由William J Pavan博士提供（Hakami等，2006）。通过杂交Ednrb-/-与Kit^Wps获得双杂合Ednrb/+; Kit^Wps/+小鼠，Ednrb-/-; Kit^Wps/+小鼠则通过Ednrb-/-与[未注明品系]杂交获得。

ETHICS STATEMENT

本研究遵循《赫尔辛基宣言》原则。所有动物操作均符合温州医科大学机构动物护理与使用委员会伦理标准（许可号WZMCOPT-090316）。

DATA AVAILABILITY STATEMENT

本研究数据已存入Gene Expression Omnibus（GEO）数据库，可通过 accession number GSE302869（https://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/query/acc.cgi?acc=GSE302869）在线获取。

CONFLICT OF INTEREST

作者声明无利益冲突。

AUTHOR CONTRIBUTIONS

课题构思：HL, YC, LH。数据管理：HL, YC, LH。形式分析：HL。实验研究：HL, YC, JW, ZS, SL, ZY, SY, BL。方法设计：HL, YC。项目指导：LH。可视化：LH。初稿撰写：HL, LH。修订编辑：HL, LH。资金获取：LH, HL；资源提供：LH。

Uncited reference

Jacobson, 1998; McGowan and Barsh, 2016; Vrieling et al.,.

ACKNOWLEDGMENTS

感谢Heinz Arnheiter、Myung K. Shin、高翔、李伟、William J Pavan、Dorothy Bennett和Bernie Wehrle-Haller博士提供小鼠或试剂。特别感谢Heinz Arnheiter博士对论文的深度评议与编辑。本研究受国家自然科学基金（82070984, 82371081, 82271097, 30771149）及浙江省一流学科（温州大学药学）与自然[未完整]资助。