痤疮杆菌（Cutibacterium acnes）会诱导人体角质形成细胞中特定皮肤区域的先天免疫记忆发生改变

《Journal of Investigative Dermatology》：Cutibacterium acnes induces skin region-specific innate immune memory alterations in human keratinocytes

本研究探讨痤疮丙酸杆菌对角质形成细胞诱导免疫记忆的机制，发现其通过表观遗传调控（组蛋白乙酰化、DNA甲基化）和代谢重编程，引发免疫应答及细胞重编程，提示皮肤不同区域可能因微生物刺激产生特异性炎症反应。

　　

Fanni Balogh|Anett Magyari|Lilla Erdei|Beáta Szilvia Bolla|Balázs Koncz|Laura Bagi|Máté Manczinger|Blanka Toldi|Bálint Baráth|Katalin Burián|Rolland Gyulai|Lajos Kemény|Kornélia Szabó

HCEMM-USZ皮肤研究小组，匈牙利塞格德

摘要

外部刺激可引发免疫细胞的激活，导致持久的分子变化，进而引起这些细胞中先天免疫记忆（IIM）的改变。本研究探讨了角质形成细胞对Cutibacterium acnes反应的细胞重编程潜力。我们将通过隆胸手术（NHEK-B）或腹部整形手术（NHEK-A）获得的正常人表皮角质形成细胞暴露于C. acnes，随后使用Pam3CSK4进行刺激，以评估免疫激活和细胞反应。在NHEK-B细胞中，C. acnes和Pam3CSK4处理引发了训练性免疫反应，某些免疫靶基因的表达增加，且其反应强度低于经训练和Pam3CSK4处理的NHEK-A细胞。全转录组分析显示了区域差异：NHEK-B细胞中激活了与免疫相关的通路，而NHEK-A细胞的角质形成过程发生了改变。我们发现了代谢调控的差异，并通过使用药理学抑制剂证明了组蛋白乙酰化和DNA甲基化的最佳调控对上述变化的重要性。本研究表明，C. acnes可触发角质形成细胞中的IIM过程，表现为信号传导、表观遗传和代谢重编程，进而影响细胞对后续刺激的反应。观察到类似刺激可能引发特定皮肤区域的反应，这为常见炎症性皮肤疾病的病因和机制提供了见解。

部分摘录

引言

人体皮肤能够保护身体免受外部刺激，形成一个包含物理、化学和免疫成分的复杂防御系统。（Eyerich和Eyerich 2018；Szabó等人2023）此外，皮肤还是皮肤微生物群的栖息地，这是一个与人类细胞紧密共存的多样化微生物群落。（Grice和Segre 2011）

虽然角质形成细胞不是专业的免疫细胞，但它们在维持皮肤完整性方面发挥着重要作用

C. acnes在角质形成细胞中诱导类似IIM的事件

本研究采用了之前在单核细胞中使用的实验方案（Bekkering等人2016）（图1a）。在HaCaT细胞中，初次微生物刺激引发了先天免疫和炎症反应，表现为TNFα mRNA表达短暂增加（图S1 a-b）。休息5天后，Pam3CSK4诱导导致TNFα mRNA表达显著增加，IL-8 mRNA表达上升以及TLR负调控因子的表达趋势增加

讨论

本研究使用体外模型探讨了C. acnes对角质形成细胞的影响，重点关注类似IIM的细胞重编程潜力。我们使用这种细菌作为通用免疫激活剂，该方法已被证明能触发角质形成细胞中的先天免疫反应并激活功能相关的信号级联。（Pivarcsi 2003）尽管IIM在专业免疫细胞中已被广泛研究（Cheng等人2014；Kleinnijenhuis等人2014；Saeed等人2014）

材料与方法

更详细的方法见附录S1。

角质形成细胞培养和供体

实验使用HaCaT永生化角质形成细胞（Boukamp等人1988）或正常人表皮角质形成细胞（NHEKs）进行。这两种细胞类型均在含有1%抗生素/抗真菌剂（AB/AM，Sigma Aldrich，圣路易斯，MO，美国）的完全无血清角质形成细胞培养基（KSFM，Life Technologies，卡尔斯巴德，CA，美国）中培养，并添加表皮生长因子（EGF）、脑垂体提取物（BPE）和1% L-谷氨酰胺（GE Healthcare，芝加哥，IL，美国），按照标准操作程序进行培养

伦理声明

本研究遵循《赫尔辛基宣言》进行。本研究使用的人类原代细胞系已获得批准。所有组织样本均来自塞格德大学皮肤科和过敏科的整形外科部门提供的皮肤标本。参与研究的患者均为健康状态，正在接受选择性乳腺和腹部减容手术。

数据可用性声明

本研究生成的主要NGS数据集已存入基因表达组数据库（GEO），访问号为GSE308379 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/query/acc.cgi?acc=GSE308379。

利益冲突

作者声明无利益冲突。

CRediT贡献声明

概念构思：KS, LK；资金获取：KS, LK, RG；研究实施：FB, AM, LE, BSB, BT, BB；数据分析：LB, BK, MM；文本撰写——初稿：KS, FB。

未引用的参考文献

Bigot等人，1988；Cheng等人，1979；Grice等人，1979；Netea等人，1979；Saeed等人，1979。

致谢

作者衷心感谢所有参与研究的患者提供的宝贵皮肤样本，以及Andrea Tanácsné Bajkán在技术上的出色协助。同时感谢Szilárd Póliska博士在mRNA测序分析中的技术支持。

本研究得到了国家研究、开发与创新办公室（NKFIH，OTKA K143576）、塞格德大学阿尔伯特·圣·乔治医学学院的阿尔伯特·圣·乔治研究基金5S444/A202的支持