视黄酸信号通过调控表皮干细胞种群平衡重塑皮肤稳态与屏障功能

本研究针对视黄酸（ATRA）如何调控表皮干细胞异质性这一关键问题，通过体内外实验揭示了ATRA通过促进快循环Slc1a3+干细胞向慢循环Dlx1+谱系分化，可逆性地改变小鼠尾部皮肤和人类角质形成细胞的区室化结构。该发现为ATRA在抗衰老和炎症性皮肤病治疗中的作用机制提供了新的细胞学基础，对干细胞命运调控和皮肤病治疗策略具有重要启示意义。

　　

皮肤作为人体最大的器官，其稳态维持依赖于表皮干细胞的精确调控。表皮干细胞群体具有高度异质性，其中慢循环和快循环干细胞分别位于毛囊间区（interscale）和鳞片区（scale），共同维持着皮肤屏障功能和组织再生能力。视黄酸（ATRA）作为维生素A的活性形式，长期以来被广泛应用于痤疮、光老化和银屑病等皮肤病的治疗，但其对表皮干细胞种群平衡的具体调控机制仍不明确。1987年Schweizer等人首次发现ATRA处理会导致小鼠尾部鳞片结构缩小，但受限于当时的技术手段，无法在干细胞层面揭示其作用机制。随着谱系追踪技术和单细胞分析技术的发展，研究人员现在能够精确解析不同干细胞群体的命运变化，这为深入研究ATRA的调控机制提供了可能。

为了阐明ATRA如何影响表皮干细胞种群平衡，研究人员采用了一系列关键技术方法：利用Dlx1-CreER和Slc1a3-CreER转基因小鼠进行体内谱系追踪实验；对小鼠尾部皮肤进行连续12天的局部ATRA处理并分析组织学变化；采用全皮片免疫荧光染色技术定量分析K10⁺（间区标志物）和K36⁺（鳞片区标志物）区域变化；使用人原代角质形成细胞进行体外验证实验；通过维生素A缺乏饮食模型研究内源性RA信号的作用。人类皮肤样本来源于匿名捐赠者（20-40岁腹部皮肤），原代角质形成细胞来自新生儿包皮细胞。

ATRA处理瞬时改变慢循环和快循环表皮干细胞种群的平衡

研究人员对小鼠尾部皮肤进行为期5、7和12天的ATRA局部处理，发现7天后间区表皮显著增厚，12天后两个区域均出现明显增生。同时真皮层厚度增加，毛囊结构增大，但CD34⁺毛囊干细胞标志物表达未变，而Ki67⁺增殖细胞显著增加。全皮片染色显示，12天处理后K10⁺间区面积扩大而K36⁺鳞片区缩小，晚期分化标志物丝聚蛋白（filaggrin）异常出现在原本不表达的鳞片区。停药恢复实验表明这些变化具有可逆性，4周后皮肤结构基本恢复正常。

ATRA改变人原代角质形成细胞中慢循环和快循环表皮干细胞标志物

在人原代角质形成细胞中，ATRA处理48小时后基底标志物KRT14和早期分化标志物KRT10表达下降，而晚期分化标志物IVL和FLG表达上升。研究人员进一步利用人皮肤中区室化标志物ASS1（间脊标志物）和SLC1A3（网脊标志物）进行验证，发现ATRA处理使ASS1表达上升而SLC1A3表达下降，这与小鼠模型中的发现一致，表明ATRA对干细胞种群平衡的调控作用在物种间具有保守性。

维生素A缺乏饮食不改变表皮干细胞区室

通过给成年小鼠喂食维生素A缺乏饮食（VAD）11-16周，研究人员发现虽然RA信号通路下游基因Stra6、Crabp2和Cyp26b1表达显著下调，但皮肤组织学和间区/鳞片区大小均未发生明显变化。这表明在成年期，一旦干细胞种群建立后，内源性RA信号对表皮干细胞区室化的维持作用相对有限。

ATRA促进慢循环和快循环表皮干细胞种群的增殖和分化

谱系追踪实验显示，ATRA处理5天和7天后，Dlx1⁺和Slc1a3⁺克隆数量无显著变化，但12天后两者克隆数均显著减少。组织切片分析发现，12天处理后基底层（自我更新）克隆比例下降至25%以下，而基底层上层（分化中）克隆比例显著增加，表明ATRA促进了两种干细胞群体向分化方向转变。

ATRA使快循环表皮干细胞偏向慢循环谱系分化

深入分析发现，ATRA处理后残留的Slc1a3⁺快循环干细胞克隆开始表达原本属于慢循环谱系的K10标志物，这些克隆位于原始鳞片区位置但表现出间区细胞的特征。这表明ATRA不仅促进干细胞分化，还诱导了快循环干细胞向慢循环谱系的命运转变。

研究结论与讨论部分指出，ATRA通过促进表皮干细胞分化并诱导快循环种群向慢循环谱系转变，可逆性地改变了皮肤区室化结构。这种细胞命运的可塑性类似于伤口愈合过程中的干细胞行为，可能与Wnt和EGFR信号通路受到抑制有关。值得注意的是，与毛囊干细胞和造血干细胞（HSCs）不同，表皮干细胞种群在维生素A缺乏条件下仍能维持基本稳态，说明不同干细胞群体对RA信号的依赖性存在差异。

该研究的重要意义在于首次在干细胞层面揭示了ATRA调控表皮组织平衡的细胞机制，为理解其治疗作用提供了新的视角。ATRA诱导的丝聚蛋白异位表达可能增强皮肤屏障功能，这解释了其在抗衰老产品中的有效性。同时，研究发现的干细胞命运可塑性为开发更精准的皮肤病治疗策略提供了理论基础。未来研究需要进一步探索ATRA剂量与组织再生效果的关系，以及长期使用可能导致干细胞耗竭的风险。

论文发表在《Journal of Investigative Dermatology》期刊，为皮肤生物学和再生医学领域提供了重要的理论基础和实验依据。