新生儿皮肤早期定居调节性T细胞通过调控毛囊PPARγ信号通路影响黑色素干细胞介导的皮肤色素沉着

《Nature Communications》：Early skin seeding regulatory T cells modulate PPARγ-dependent skin pigmentation

本研究针对新生儿早期皮肤内调节性T细胞（Tregs）的功能未知问题，开展了关于早期皮肤定居Tregs（ETregs）在出生后皮肤发育中作用的研究。研究人员发现，在出生后特定窗口期（P6-P8）剔除ETregs会导致幼年期毛囊黑色素干细胞（MeSC）介导的皮肤色素沉着缺陷，其机制与毛囊上皮PPARγ信号通路活性受损密切相关。该研究揭示了生命早期免疫细胞与干细胞互斥的新机制，为理解色素沉着障碍疾病（如白癜风）的发病机制提供了新视角。

　　

皮肤是人体最大的器官，其稳态的维持依赖于干细胞（SCs）与组织驻留免疫细胞之间复杂而精确的功能对话。这种相互作用不仅对成体组织修复至关重要，也在生命早期的器官发生过程中扮演着核心角色。在皮肤这个独特的生态系统中，蕴藏着数量可观的调节性T细胞（Tregs），它们主要在出生后的头两周内大量聚集。然而，对于这些在生命最初几天就定居皮肤的早期Tregs（ETregs）究竟扮演何种角色，科学界此前知之甚少。尤其是在出生后第一周，ETregs是否参与了皮肤附属器（如毛囊）的发育和功能成熟，是一个尚未被探索的重要科学问题。解答这一问题，不仅有助于理解免疫系统在早期生命编程中的作用，也可能为某些先天性皮肤疾病或色素异常性疾病的发病机制提供新的解释。

为了回答上述问题，研究人员展开了一项深入的研究，其成果已发表在《Nature Communications》上。研究发现，皮肤Tregs在出生后第3天（P3）即可被检测到，并且其活化标志物表达处于动态变化中。更为关键的是，在出生后第6至第8天（P6-P8）这一特定时间窗口内特异性剔除ETregs，会导致幼年时期由毛囊黑色素干细胞（MeSC）介导的皮肤色素沉着出现缺陷，而稍晚时期的Treg剔除则无此效应。这表明ETregs的功能具有严格的时间特异性。对P9小鼠全身皮肤进行的转录组分析显示，ETregs的缺失立即导致了MeSC标志物的显著改变，并扰动毛囊中过氧化物酶体增殖物激活受体γ（PPARγ）靶基因的表达。机制上，单细胞测序技术揭示，ETregs的缺失特异性地降低了毛囊上皮细胞的PPARγ信号通路活性。令人兴奋的是，短暂的ETregs剔除配合短期的PPARγ拮抗剂处理，能够逆转皮肤色素沉着的缺陷表型，证实了PPARγ通路在此过程中的核心地位。最后，研究者将目光投向人类疾病，通过对白癜风患者皮损组织的单细胞转录组分析，发现与健康对照相比，白癜风皮损处的毛囊细胞同样表现出PPARγ通路激活程度的显著下调。这一发现将小鼠模型中的基础研究发现与人类疾病紧密联系起来，凸显了该机制的潜在临床相关性。

本研究主要应用了几项关键的技术方法。首先是利用转基因小鼠模型进行时间点特异性的细胞剔除技术，以研究ETregs在特定发育窗口期的功能。其次，运用了批量转录组测序（Bulk RNA-seq）和单细胞RNA测序（scRNA-seq）技术，分别对小鼠P9皮肤整体以及不同细胞群体的基因表达谱进行了无偏倚的分析。此外，研究还涉及了对人类白癜风患者队列的皮肤样本进行单细胞转录组分析，以验证基础研究发现的人类疾病相关性。药理学上的PPARγ拮抗剂干预实验也被用于功能验证。

ETregs在新生儿皮肤中的动态出现

研究人员首先确认了Tregs在出生后早期皮肤中的存在动态。他们发现，皮肤Tregs在P3时即可被检测到，并且其活化状态相关标志物的表达在早期阶段呈现出快速变化，提示这些细胞在生命最初几天就处于功能活跃状态。

早期而非晚期ETregs缺失导致色素沉着缺陷

通过精确的时间控制性剔除技术，研究团队发现，仅在P6至P8期间剔除ETregs，会导致小鼠在幼年时期出现明显的皮肤色素沉着减少。相比之下，在P11至P13期间进行剔除则不会产生此影响。这一结果清晰地表明，ETregs对皮肤色素沉着的调控作用存在一个关键的“时间窗口”，突出了生命早期免疫微环境编程的重要性。

ETregs缺失立即影响MeSC标志物和PPARγ信号通路

为了探究ETregs缺失导致色素沉着缺陷的即时分子后果，研究人员对P9（即剔除后第一天）的小鼠皮肤进行了全转录组测序分析。结果显示，ETregs的缺失迅速引起了毛囊黑色素干细胞（MeSC）关键标志物表达的显著变化。同时，基因集富集分析（GSEA）表明，PPARγ信号通路是其最受影响的通路之一，多个PPARγ靶基因的表达水平发生扰动。

PPARγ拮抗可挽救ETregs缺失引起的色素沉着缺陷

为了验证PPARγ信号通路在ETregs调控色素沉着中的因果作用，研究设计了挽救实验。在P6-P8期间剔除ETregs的同时，给予短期的PPARγ拮抗剂处理。令人惊讶的是，这种联合处理有效地恢复了皮肤的色素沉着水平。这一发现强有力地证明，ETregs缺失导致的色素沉着缺陷，主要是通过抑制PPARγ信号通路活性来实现的。

单细胞分辨率下揭示ETregs对毛囊上皮PPARγ活性的特异影响

为了在细胞水平上精确定位PPARγ信号通路的变化，研究对P9小鼠皮肤进行了单细胞RNA测序。分析结果显示，在ETregs缺失后，PPARγ信号通路的活性下降并非均匀发生在所有皮肤细胞类型中，而是特异性地集中在毛囊上皮细胞（包括 bulge 区和毛母质细胞）。这提示ETregs可能是通过与毛囊上皮细胞的直接或间接相互作用，来精细调控其PPARγ活性。

人类白癜风病变皮肤中HF PPARγ信号下调

最后，研究者探讨了上述发现与人类疾病的相关性。他们分析了公开可获得的人类白癜风患者皮损与非皮损区的单细胞转录组数据。分析结果表明，与健康对照皮肤或患者自身的非皮损区皮肤相比，白癜风皮损区域的毛囊细胞表现出PPARγ通路相关基因集的显著下调。这一发现将小鼠模型中的机制性发现与人类常见的色素脱失性疾病——白癜风联系了起来，提示PPARγ信号通路失调可能是白癜风发病机制中的一个保守环节。

综上所述，本研究得出了几个核心结论。首先，新生儿皮肤中早期定居的调节性T细胞（ETregs）是确保 postnatal（出生后）皮肤正常色素沉着的关键因素，其功能发挥依赖于一个特定的早期时间窗口（P6-P8）。其次，ETregs通过维持毛囊上皮细胞中PPARγ信号通路的正常活性，来促进黑色素干细胞（MeSC）的功能，从而保障皮肤色素沉着。机制上，ETregs对PPARγ通路的调控具有细胞类型特异性，主要影响毛囊上皮。最后，在人类白癜风疾病中，也观察到了类似的毛囊PPARγ信号通路下调现象，这表明该研究发现的机制具有重要的临床意义。

这项研究的讨论部分强调了其多方面的意义。它首次揭示了生命早期免疫细胞（ETregs）在编程组织干细胞（MeSC）微环境中的决定性作用，将免疫学与干细胞生物学、皮肤发育学紧密联系起来。所发现的ETregs-PPARγ-MeSC轴为理解 postnatal 皮肤发育，特别是色素沉着系统的建立，提供了全新的分子框架。更重要的是，研究将基础科学发现与人类疾病（白癜风）相关联，不仅为白癜风的病理生理提供了新的潜在机制解释，也暗示了PPARγ通路可能成为未来治疗某些色素沉着障碍的新靶点。总之，该研究深化了对免疫系统在早期生命组织编程中作用的认识，具有重要的理论价值和潜在的临床转化前景。