嗜碱性粒细胞-成纤维细胞促炎轴驱动2型皮肤炎症的机制与治疗新策略

研究人员针对慢性炎症性皮肤疾病中细胞互作机制不清的问题，通过单细胞和空间转录组学（MERFISH/scRNA-seq）技术，揭示了嗜碱性粒细胞通过IL-4/OSM信号激活促炎性成纤维细胞的关键通路，构建了二者形成正反馈循环驱动2型皮肤炎症的新机制，为特应性皮炎等疾病提供了IL-4/OSM协同阻断的治疗策略。

　　

慢性皮肤炎症疾病如特应性皮炎（Atopic Dermatitis, AD）困扰着全球数亿患者，其核心病理特征——2型免疫反应过度激活虽已被广泛研究，但组织驻留细胞与浸润免疫细胞间的复杂互作网络仍是未解之谜。现有靶向IL-4/IL-13的治疗方案存在响应率差异，提示可能存在未被发现的炎症维持机制。特别值得注意的是，近年单细胞研究发现的"促炎性成纤维细胞"（pro-inflammatory fibroblasts）在多种皮肤疾病中异常活跃，但其激活来源、空间定位及下游效应仍缺乏体内验证。

为破解这一难题，来自美国西奈山伊坎医学院（Icahn School of Medicine at Mount Sinai）的研究团队创新性地整合多重误差鲁棒荧光原位杂交（MERFISH）和单细胞RNA测序（scRNA-seq）技术，构建了首个小鼠2型皮肤炎症的单细胞时空图谱。研究发现嗜碱性粒细胞通过分泌IL-4和制瘤素M（OSM）协同激活成纤维细胞，形成正反馈循环持续招募免疫细胞，相关成果发表于《Cell Reports》。

研究采用MC903和oxazolone（OXA）两种经典小鼠模型，通过MERFISH 500基因panel和scRNA-seq分析43万个细胞，结合流式细胞术、条件性基因敲除和药理学干预等实验。关键技术包括：1）优化MERFISH在皮肤组织的应用，实现39种细胞类型的空间定位；2）开发CellCharter算法解析炎症相关多细胞邻域（IANs）；3）构建IL4Rα条件敲除（Il4ra^ΔPdgfra）小鼠模型；4）联合使用gp130抑制剂SC144进行协同阻断治疗。

【主要发现】

1. 单细胞时空图谱揭示炎症动态

   通过整合MERFISH和scRNA-seq数据，研究首次绘制了2型皮肤炎症进程中39种细胞的时空分布。特别在网状真皮层发现高表达IL4Rα、CXCL趋化因子和tenascin C（TNC）的促炎性成纤维细胞亚群（FIB_ProInf），其转录特征与人类AD患者的成纤维细胞高度相似。

2. 空间邻域分析发现炎症热点

   CellCharter算法识别出11个多细胞邻域，其中炎症相关邻域IAN2和IAN3富含嗜碱性粒细胞与促炎性成纤维细胞。这些邻域随时间扩展，伴随基底角质形成细胞向应激状态转化，以及嗜碱性粒细胞等免疫细胞的梯度性浸润。

3. 嗜碱性粒细胞-成纤维细胞互作轴

   CellChat预测和实验验证显示，嗜碱性粒细胞通过IL-4和OSM协同激活成纤维细胞：① OSM通过STAT3磷酸化上调IL4Rα表达；② IL-4进一步诱导STAT6活化；③ 双重刺激使TNC和CXCL等效应分子表达增加10-20倍。免疫荧光证实MC903模型中pSTAT3⁺/PDGFRA⁺成纤维细胞与嗜碱性粒细胞空间共定位。

4. 体内功能验证

   抗FcεRIα抗体（MAR-1）清除嗜碱性粒细胞可使皮肤厚度减少50%，并显著降低pSTAT3和IL4RA表达。成纤维细胞特异性敲除IL4Rα（Il4ra^ΔPdgfra）不仅减少嗜碱性粒细胞浸润，还使CD4⁺ T细胞、巨噬细胞等招募下降。联合gp130抑制剂治疗显示协同效应，比单通路阻断更显著缓解炎症。

这项研究首次在时空维度解析了2型皮肤炎症的细胞互作网络，提出"嗜碱性粒细胞→（IL-4+OSM）→成纤维细胞→免疫募集"的正反馈循环是炎症持续的关键机制。其重要意义在于：1）重新定义了嗜碱性粒细胞在皮肤炎症中的核心地位；2）确立成纤维细胞为动态免疫调节者和治疗靶点；3）为临床开发IL-4/OSM双通路抑制剂提供理论依据。特别是发现OSM通过STAT3"启动"成纤维细胞对IL-4的高敏感性，这一机制可能解释为何部分AD患者对IL-4/IL-13单抗治疗响应不足。研究建立的MERFISH分析框架也为其他组织炎症研究提供了范式。