以IL-36/TNFSF15为中心的动态中性粒细胞-角质形成细胞通讯网络表征泛发性脓疱型银屑病的炎症反应

《Nature Communications》：Dynamic neutrophil-keratinocyte communication network centered on IL-36/TNFSF15 responses characterizes inflammatory responses in generalized pustular psoriasis

本研究针对泛发性脓疱型银屑病(GPP)免疫微环境特征不明的问题，通过单细胞和空间转录组学分析，揭示了以IL-36/TNFSF15信号轴为中心的中性粒细胞-角质形成细胞动态通讯网络，发现SFRP2+成纤维细胞通过分泌CXCL1等趋化因子招募髓系细胞，并首次证实中性粒细胞来源的TL1A通过DR3受体加剧炎症反应，为GPP治疗提供了新靶点。

　　

泛发性脓疱型银屑病（Generalized Pustular Psoriasis, GPP）是一种罕见但严重的银屑病亚型，其特征是表皮中出现富含中性粒细胞的无菌性脓疱，可能危及生命。尽管GPP的发病机制与IL-36信号通路异常激活密切相关，但对其病变皮肤中免疫微环境的细胞组成、空间结构以及细胞间复杂的通讯网络仍缺乏系统深入的认识。中性粒细胞浸润是GPP的典型病理特征，而角质形成细胞、成纤维细胞等其他细胞群体在疾病发生发展中的具体作用，尤其是它们如何与免疫细胞相互作用，共同驱动炎症级联反应，尚不完全清楚。

为了深入解析GPP的免疫病理机制，由Rundong Jiang、Johann E. Gudjonsson等领衔的研究团队在《Nature Communications》上发表了最新研究成果。研究人员综合利用单细胞RNA测序（scRNA-seq）和空间转录组学（spatial transcriptomics）技术，对来自13例GPP患者和4例健康对照的皮肤活检样本进行了高分辨率分析，共获得了近6万个细胞的转录组数据。结合体外功能实验验证，该研究首次系统描绘了GPP病变皮肤的细胞图谱，并揭示了一个以IL-36/TNFSF15（TL1A）信号轴为中心的动态中性粒细胞-角质形成细胞通讯网络，阐明了基质细胞在招募和激活免疫细胞中的关键作用。

本研究的关键技术方法包括：对13例GPP和4例健康对照的福尔马林固定石蜡包埋（FFPE）皮肤样本进行单细胞RNA测序，生成约6万个细胞的转录组数据；使用10X Genomics Xenium平台对5例样本（3例GPP，2例健康）进行空间转录组分析以确定细胞空间定位；利用CellChat和NicheNet等算法推断细胞间配体-受体相互作用；通过伪时间轨迹分析（Monocle软件）解析中性粒细胞和角质形成细胞的状态转变；并建立了体外中性粒细胞与角质形成细胞共培养模型，使用抗TL1A抗体进行功能阻断实验以验证TL1A-DR3轴的作用。

Census of scRNA-seq and spatial-seq reveal diverse cell types and their spatial locations in GPP skin

研究人员通过对59,886个细胞进行聚类分析，鉴定出11种主要细胞类型。与健康皮肤相比，GPP病变中髓系细胞（myeloid cells）数量显著增加，而非T细胞，表明GPP的发病机制更倾向于先天免疫。细胞通讯分析（CellChat）显示，从成纤维细胞到多种免疫细胞的相互作用在GPP中广泛上调，提示成纤维细胞在招募免疫细胞至GPP病变中扮演重要角色。空间转录组分析进一步证实了细胞类型的空间分布，并发现IL-36信号在表皮上层被大量激活。

Single-cell RNA sequencing defines unique myeloid subtypes in GPP skin

对髓系细胞的深入分析揭示了11个亚群。GPP病变中，促炎的IL1B⁺巨噬细胞（M1样）和MRC1⁺CCL18⁺巨噬细胞比例增加，而MRC1⁺CXCL12⁺巨噬细胞减少。GPP巨噬细胞表现出更高的M1分化特征评分和更低的M2评分。伪时间轨迹分析显示，巨噬细胞从对照状态（MRC1⁺CXCL12⁺Mac）向GPP状态（IL1B⁺Mac）分化，并伴随着M1标志基因（如LYZ, FOS, TLR2, IL1B）的表达上调。

Functional heterogeneity of neutrophils highlights the involvement of CASP8 subset in GPP inflammation

中性粒细胞是GPP病理的关键驱动者。研究人员将中性粒细胞分为CXCL8⁺、S100A12⁺和CASP8⁺三个亚群。值得注意的是，CXCL8⁺中性粒细胞几乎只存在于GPP病变中，而CASP8⁺中性粒细胞则主要见于健康样本。CXCL8⁺中性粒细胞表现出炎症反应和细胞死亡调控相关通路的显著富集，而CASP8⁺中性粒细胞则呈现炎症反应静止状态。伪时间分析表明，中性粒细胞沿着从CASP8⁺到CXCL8⁺的分支轨迹发展。CXCL8⁺中性粒细胞（尤其是亚群5）高表达坏死性凋亡（necroptosis）和炎症相关分子（如IL1B, MLKL, RIPK1），提示CASP8的缺失可能通过解除对坏死性凋亡的抑制，从而促进中性粒细胞的炎症状态。免疫荧光染色也验证了GPP样本中缺乏CASP8⁺MPO⁺的中性粒细胞。

T cells exhibit both cytotoxicity and inflammatory responses

T细胞分析发现了6个亚型。GPP病变中，Th17细胞和细胞毒性T细胞（Tc）的比例均显著增加。GPP来源的Th17细胞高表达IL17RB、IL22、CCR6、IL26等基因，并且Th17分化通路评分升高。细胞毒性T细胞则高表达GZMB、CCL5、NKG7、PRF1等细胞毒性相关基因。空间转录组显示Th17细胞（CD4⁺IL22⁺IL26⁺）在GPP病变中富集。

SFRP2⁺fibroblasts promote myeloid cell chemotaxis into GPP lesions

成纤维细胞分析鉴定出5个亚型，其中SFRP2⁺和S100A9⁺成纤维细胞在GPP中显著富集。SFRP2⁺成纤维细胞高表达CCL2、CXCL1、CXCL2、IL6等趋化因子和细胞因子，以及CEBPB、FOS、NFKB1等转录因子，功能上与IL-17和TNF信号通路相关。细胞通讯分析表明，SFRP2⁺成纤维细胞通过CXCL信号通路与中性粒细胞相互作用增强。空间转录组证实了SFRP2⁺CXCL1⁺成纤维细胞与MPO⁺中性粒细胞在GPP真皮上层的共定位。此外，SFRP2⁺成纤维细胞中CSF1表达增加，可能促进巨噬细胞活化。对内皮细胞的分析发现，GPP中的Capillaries-2细胞高表达CCL21，可能介导T细胞向皮肤炎症部位的迁移，空间分析显示浸润的T细胞被CCL21⁺STAB⁺的毛细血管细胞包围。

IL-36 amplifies inflammation response in the supraspinous epidermis of GPP lesions

角质形成细胞被分为增殖期、基底层、棘层和颗粒层/角质层上层（supraspinous）。GPP相关的亚群主要集中在棘层和颗粒层/角质层上层。多个GPP风险基因（IL1RL2, IL1RN, IL36RN, IL36A, IL36G, CARD14）在颗粒层/角质层上层角质形成细胞中组成性表达。细胞因子反应特征评分显示，GPP病变的棘层和颗粒层/角质层上层角质形成细胞对IL-36γ、IL-17A和IL-1β的反应显著增强，其中以颗粒层/角质层上层的反应最强。差异表达分析发现，GPP的棘层和颗粒层/角质层上层角质形成细胞中，角质形成细胞活化标志物（S100A7, S100A8, S100A9, KRT6A等）和IL-36诱导基因（IL36G, IL1RN, IL36RN）表达上调。对棘层和颗粒层/角质层上层角质形成细胞进行重新聚类，分为IL36G^-棘层、IL36G⁺棘层、IL36G^-颗粒层/角质层上层和IL36G⁺颗粒层/角质层上层。绝大多数IL36G⁺的角质形成细胞来源于GPP样本，并且IL36G⁺颗粒层/角质层上层角质形成细胞的“炎症反应”评分最高。伪时间轨迹分析提示，GPP病变中的IL36G^-棘层细胞（State 3）和IL36G⁺棘层细胞（State 1）可能遵循不同的发育路径，State 1同时高表达分化标志物（FLG, IVL）和促炎标志物（S100A7A, IL36G），在GPP发病中起关键作用。

Ligand-receptor interaction analysis between the IL-36γ expressing keratinocytes and neutrophils in GPP skin

细胞通讯网络分析显示，在GPP病变中，IL36G⁺棘层和IL36G⁺颗粒层/角质层上层角质形成细胞与中性粒细胞之间存在主导的通讯。多个信号通路在GPP中显著上调，其中包括此前未报道的VEGI（TL1A）信号通路，该信号从中性粒细胞指向IL36G⁺棘层角质形成细胞。研究证实了TNFSF15（编码TL1A）-TNFRSF25（编码DR3）的配体-受体相互作用。与以往认为TL1A主要由巨噬细胞等产生不同，本研究发现GPP病变中的TNFSF15主要来源于中性粒细胞。空间转录组和免疫组化均证实，TNFSF15⁺MPO⁺中性粒细胞与IL36G⁺TNFRSF25⁺角质形成细胞在表皮棘层紧密相邻。GPP患者血清中TL1A蛋白水平特异性升高。体外共培养实验表明，用PMA激活的健康供者来源的中性粒细胞可诱导角质形成细胞产生强烈的炎症反应，而高剂量抗TL1A抗体能有效抑制此反应。在IL36G基因敲除（KO）的N/TERT角质形成细胞系中，TL1A阻断对促炎基因表达的抑制作用消失，说明TL1A信号的促炎作用依赖于角质形成细胞自身产生IL-36γ。

综上所述，本研究通过多组学整合分析，构建了GPP病变皮肤的高分辨率细胞图谱，首次系统阐释了以IL-36/TNFSF15（TL1A）信号轴为中心的中性粒细胞-角质形成细胞动态通讯网络是驱动GPP炎症的关键环节。研究不仅揭示了中性粒细胞从CASP8⁺静息状态向CXCL8⁺促炎状态转变的分子路径，还明确了SFRP2⁺成纤维细胞和特定毛细血管内皮细胞通过分泌趋化因子招募和激活髓系细胞与T细胞的基质细胞功能。尤为重要的是，研究发现中性粒细胞来源的TL1A通过作用于角质形成细胞上的DR3受体，放大IL-36驱动的炎症环路，这为理解GPP的自身炎症特性提供了新视角，并将TL1A-DR3轴提示为潜在的治疗靶点。该研究深化了对GPP免疫病理机制的认识，为开发针对细胞间相互作用网络的新型疗法奠定了坚实的科学基础。