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在皮肤研究领域，表皮角质形成细胞中皮质微管组织机制尚不明确。研究人员围绕此开展研究，运用多种实验技术，发现微管多从非皮质位点向皮质 ninein 位点转运积累。这一成果对理解皮肤屏障功能意义重大。
皮肤，作为人体抵御外界侵害的 “第一道防线”，肩负着机械保护、阻挡病原体入侵、防止水分和溶质流失等重要使命。这一强大的屏障功能，很大程度上依赖于表皮中分化的角质形成细胞。在这些细胞中，微管发挥着关键作用，不仅参与细胞内物质运输，还对细胞间连接的形成和维持至关重要。然而，目前关于表皮角质形成细胞中皮质微管的组装机制和组织原理却知之甚少。比如，微管究竟是在皮质直接成核，还是从非皮质位点起源后再转运到皮质？这些未解之谜，就像一团迷雾，笼罩着皮肤生物学研究领域，亟待科研人员去揭开其神秘面纱。
为了攻克这些难题，来自法国图卢兹第三大学（Université Toulouse III）和法国国家科学研究中心（Centre National de la Recherche Scientifique）的研究人员 Keying Guo 和 Andreas Merdes 开展了深入研究。他们的研究成果发表在《Cellular and Molecular Life Sciences》上，为我们理解表皮角质形成细胞中皮质微管的组织机制带来了新曙光。
研究人员主要运用了免疫荧光扩张显微镜（immunofluorescence expansion microscopy）、免疫电镜（immunoelectron microscopy）、微管解聚再生实验（microtubule regrowth assay）以及转染实验（transfection experiments）等技术。通过对小鼠皮肤组织和小鼠角质形成细胞培养物的研究，他们获得了一系列重要发现。
1. 皮质微管与角质形成细胞皮质的接触方式
为了清晰观察皮肤组织中微管的组织情况，研究人员对新生小鼠尾巴皮肤样本进行冷冻切片，并采用免疫荧光扩张显微镜技术。该技术如同给微观世界加上了一个 “超级放大镜”，使样本等比例放大 4.1 倍，让研究人员能够分辨出单个微管和桥粒（desmosome）的细节。结果发现，皮质微管与桥粒的接触方式有两种：一种是末端接触，另一种是平行于桥粒的侧面接触，且这两种接触方式的比例近乎相等。为进一步验证，研究人员又利用免疫电镜对小鼠原代表皮角质形成细胞培养物进行研究，同样证实了皮质微管与桥粒紧密相邻的现象。
2. 微管在角质形成细胞培养物中的生长方向
研究人员通过转染 EB3 - GFP 的角质形成细胞培养物，利用活细胞成像技术实时追踪微管正端的生长。结果显示，绝大多数 EB3 彗星（80%）是从细胞中心向细胞皮质生长，只有少数（10%）是从皮质向细胞中心生长或沿着细胞周边生长。这表明，微管在角质形成细胞中主要是从细胞中心向周边生长。
3. 微管解聚后重新生长的位点
由于 EB 蛋白定位在新生成和进一步延长的微管正端，仅通过 EB3 彗星的生长方向难以确定微管的成核位点。因此，研究人员设计了微管解聚和再生实验。他们先用 nocodazole 处理细胞使微管解聚，然后在去除药物后将细胞升温至 37°C 诱导微管重新生长。结果发现，在微管重新生长的早期，中心体（centrosome）是微管成核的主要位点，会形成密集的微管星状结构。随着时间推移，这些星状结构逐渐消失，而皮质微管则重新形成并持续存在。这一实验结果表明，中心体是微管重新生长的主要起始位点。
4. 异位表达 ninein 对细胞的影响
ninein 在非分化细胞中能支持微管锚定到中心体，在分化的角质形成细胞中能支持微管锚定到皮质。研究人员将 GFP - ninein 通过 CAAX 序列锚定到 3T3 小鼠成纤维细胞的质膜上，发现异位表达的 ninein 能吸引其已知的相互作用蛋白，如 dynein intermediate chain、Lis1 和 p150/dynactin 等在皮质积累，但 γ - tubulin 起初并未积累。经过一系列实验优化，虽然成功使 γ - tubulin 在皮质 ninein 处富集，但却未观察到微管的显著富集，且中心体对微管的锚定作用减弱。此外，当用 spastin 切断微管后，发现微管能在异位 ninein 的皮质位点积累。这表明，皮质 ninein 虽不能直接促进微管成核，但能通过与 dynein/dynactin 复合物的相互作用，使切断的微管在其位点积累。
综合上述研究结果，研究人员认为表皮角质形成细胞中只有少量皮质微管是通过皮质成核产生的。更主要的途径是，微管在非皮质位点（如中心体）成核，然后释放并向皮质转运。在这个过程中，ninein 通过与 dynein/dynactin 复合物结合，借助 dynein 的负端驱动活性，将微管 “拉” 向皮质并锚定。同时，CAMSAP2 可以稳定微管的负端，最终形成稳定的皮质微管阵列。这一机制对于维持表皮屏障功能至关重要，它有助于功能性桥粒的组装和维持，以及棘层和颗粒层角质形成细胞中板层小体的融合。
这项研究首次直观地展示了微管与桥粒的接触位点，明确了微管在表皮角质形成细胞中的组织机制。这不仅加深了我们对皮肤生物学的理解，还为后续研究皮肤相关疾病的发病机制和治疗策略提供了重要的理论基础，让我们朝着解开皮肤奥秘又迈进了坚实的一步。
