鳞状细胞癌抗原SerpinB3：揭示其在表皮损伤修复中的关键生理功能

《Proceedings of the National Academy of Sciences》：Squamous cell carcinoma antigen-1/SerpinB3 is an endogenous skin injury response element

本研究由来自未知的研究人员开展，旨在阐明鳞状细胞癌抗原SerpinB3（及其小鼠直系同源物Serpinb3a）在表皮损伤修复中的生理功能。通过体内外实验发现，SerpinB3作为伤口响应因子可诱导角质形成细胞发生上皮-间质转化样变化，显著促进上皮化及胶原重塑。该研究首次揭示了SerpinB3在组织修复中的核心作用，为理解其在癌症、慢性伤口等病理状态中的异常表达提供了新视角。

　　

鳞状细胞癌抗原SerpinB3（SerpinB3）是一种与高转移性、治疗抵抗及不良预后相关的上皮癌血清循环生物标志物。尽管其临床意义重大，但SerpinB3的内源性生物学功能长期未被阐明。本研究首次将SerpinB3鉴定为上皮伤口愈合的关键介质。

研究表明，皮肤损伤可在体外和体内诱导SerpinB3在迁移表皮边缘表达；该蛋白的过表达可促进上皮-间质转化（Epithelial-to-Mesenchymal Transition, EMT）样表型变化。重组小鼠直系同源蛋白Serpinb3a在体外增强上皮再生能力，在体内加速伤口闭合并改善胶原重塑。这些发现揭示了SerpinB3在上皮修复中的重要生理功能，提示其在癌症、慢性伤口及炎症性疾病中的表达可能反映了保守伤口应答程序的重激活——这使SerpinB3成为一个极具潜力的治疗靶点。

丝氨酸蛋白酶抑制剂（serpins）是一个古老且保守的蛋白家族，通过蛋白酶抑制或非经典受体介导的信号通路调控多种生物学过程。SerpinB3属于B亚族（卵白蛋白样）serpin，可抑制半胱氨酸蛋白酶组织蛋白酶（Cathepsin, CTS）-S、-K和-L。其旁系同源蛋白SerpinB4具有91%的氨基酸同源性，但抑制丝氨酸蛋白酶组织蛋白酶G（CTSG）和肥大细胞糜酶（CMA1）。

自1977年作为宫颈肿瘤抗原（TA-4/SCCA-1）被发现以来，SerpinB3已成为头颈、肺、食管、肝、胰腺、泌尿生殖系统及皮肤等上皮癌的常用血清标志物。近五十年的研究将其与凋亡抵抗、免疫逃逸和转移等促癌活性相关联。临床中，SerpinB3水平升高与疾病进展、复发风险及治疗抵抗密切相关。该蛋白的异常表达还见于肺纤维化、哮喘、脂肪肝、特应性皮炎和银屑病等非癌性上皮疾病，表明其在上皮病理中具有广泛作用。

近期研究提示SerpinB3可调控溶酶体凋亡（lysoptosis）——一种由辐射或渗透压变化等应激因素引发、涉及溶酶体 destabilization 及蛋白酶泄漏的细胞死亡途径，可能参与治疗抵抗。尽管溶酶体凋亡调控支持其在治疗抵抗中的作用，但驱动转移及非癌性上皮病理的具体内源性机制仍不明确。本研究提出SerpinB3作为上皮组织稳态的关键调节因子，为理解其在屏障功能障碍、修复受损及癌症进展中的作用提供了框架。

转录组学分析显示，损伤后第4天serpin超家族（特别是B亚族serpin，包括Serpinb3a）表达动态上调。公共转录组数据进一步证实小鼠伤口早期即出现Serpinb3a的显著诱导表达，单细胞RNA测序表明其特异性表达于活化角质形成细胞（Krt16阳性），而非基底角质形成细胞（Krt5阳性）或成纤维细胞。蛋白分析显示小鼠伤口中Serpinb3a在第2天达峰，第7天消退；人SerpinB3在划痕处理的HaCaT角质形成细胞中24小时内被诱导。免疫组化显示迁移表皮边缘细胞中Serpinb3a表达显著高于远端表皮，且定位于细胞质和细胞核。

在划痕边缘的角质形成细胞簇中检测到内源性SerpinB3表达。过表达FLAG标记的SerpinB3的HaCaT细胞显示E-钙黏蛋白减少、核pSTAT3增加及细胞圆形度下降，呈现EMT样表型。外源性Serpinb3a处理同样诱导EMT标志物（如纤连蛋白表达增加、E-钙黏蛋白丢失），并呈剂量依赖性抑制增殖，诱导梭形形态变化。划痕实验表明Serpinb3a处理显著增强HaCaT细胞上皮化速度，但对NIH/3T3成纤维细胞无影响。体内实验证实Serpinb3a可加速小鼠早期伤口闭合，且愈合后第14天新生表皮中仍残留较高Serpinb3a水平。此外，Serpinb3a处理组伤口表现出更接近正常皮肤的胶原重塑：薄胶原束减少、纤维取向增强、恢复篮编织样结构。成纤维细胞活化标志物αSMA和胶原I表达未受Serpinb3a影响，提示改善的胶原重塑可能源于表皮源性因子（如角质形成细胞衍生的MMP10）或免疫因子（如Relm-α）的独立作用。

综上，SerpinB3/Serpinb3a作为上皮损伤应答因子，通过细胞内和细胞外机制刺激角质形成细胞发生EMT样表型，从而促进上皮化。该研究不仅阐明了SerpinB3在组织修复中的生理功能，更为理解其在屏障功能障碍及上皮癌进展中的角色提供了重要依据。