《Nature Communications》：Aged skin exacerbates experimental osteoarthritis via enhanced IL-36R signaling
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本研究针对年龄相关性炎症在骨关节炎（OA）发病中的关键作用，揭示了衰老皮肤角质形成细胞中IL-36受体拮抗剂（IL-36Ra）表达降低导致IL-36激动剂释放入血，通过激活NF-κB/JAK-STAT/MAPK信号通路促进软骨细胞退变和滑膜纤维细胞炎症。研究人员开发了负载mIL-36Ra或spesolimab的微针经皮给药系统，证实靶向抑制皮肤来源的IL-36R信号可有效延缓OA进展，为疾病修饰治疗提供了新策略。
随着人口老龄化加剧，骨关节炎（Osteoarthritis, OA）已成为导致老年人关节功能障碍的主要疾病。传统观点认为OA是关节软骨的"磨损"性疾病，但近年研究发现年龄相关的慢性低度炎症（inflamm-aging）在OA发病中起着核心作用。然而，这种全身性炎症的具体来源和调控机制尚未明确。皮肤作为人体最大的器官，在衰老过程中会出现屏障功能受损和慢性炎症状态，但皮肤与关节之间的调控关系在OA研究中长期被忽视。
发表在《Nature Communications》的这项研究首次揭示了衰老皮肤通过IL-36细胞因子信号通路调控OA进展的新机制。研究人员发现衰老皮肤角质形成细胞中IL-36受体拮抗剂（IL-36 receptor antagonist, IL-36Ra）表达降低，导致IL-36激动剂（IL-36α/β/γ）释放入血，通过激活关节软骨细胞和滑膜纤维细胞中的NF-κB、JAK-STAT和MAPK信号通路，促进软骨退变和滑膜炎症。研究团队创新性地开发了负载小鼠重组IL-36Ra蛋白（mIL-36Ra）或IL-36R拮抗剂spesolimab的微针给药系统，直接靶向皮肤角质形成细胞，为OA的疾病修饰治疗提供了新策略。
关键技术方法包括：通过D-半乳糖（D-galactose）局部涂抹和角质形成细胞特异性Zmpste24基因敲除（Zmpste24-cKO）建立皮肤早衰小鼠模型；利用Destabilization of the Medial Meniscus（DMM）手术诱导实验性OA；采用蛋白质组学分析筛选差异表达蛋白；通过酶联免疫吸附试验（ELISA）、免疫组织化学/免疫荧光（IHC/IF）和Western blot等技术检测分子表达；开发负载mIL-36Ra或spesolimab的溶解微针（dissolving microneedles, DMN）经皮给药系统；使用人皮肤样本（年轻组30-40岁，老年组70-75岁）和OA患者关节组织进行临床验证。
1. 早衰皮肤促进小鼠创伤性OA进展
研究人员通过D-半乳糖（D-gal）局部涂抹诱导皮肤早衰，结合DMM手术建立OA模型。结果显示，D-gal处理的小鼠表皮变薄，p16阳性衰老角质形成细胞增加，Lamin B1表达降低。DMM术后2个月，D-gal处理组小鼠表现出更严重的软骨降解、滑膜炎、软骨下骨硬化和骨赘形成。值得注意的是，切除衰老皮肤可显著改善这些OA病理变化和关节疼痛。进一步实验证实，来自皮肤衰老小鼠的血清可加速OA进展，表明衰老皮肤通过血清成分促进OA。
2. 衰老角质形成细胞中IL-36Ra减少导致系统性IL-36激动剂增加
蛋白质组学分析发现，老年小鼠皮肤中IL-36Ra表达显著降低。免疫染色证实IL-36Ra特异性表达于表皮角质形成细胞，且在衰老角质形成细胞中表达降低，而IL-36激动剂表达增加。在老年OA患者中也观察到类似变化：皮肤角质形成细胞中IL-36RN（人源IL-36Ra）表达降低，血清和关节组织中IL-36激动剂水平升高。UVB诱导衰老的角质形成细胞实验进一步验证了IL-36Ra减少与IL-36激动剂分泌增加的相关性。
3. 表皮角质形成细胞中IL-36Ra缺失激活促炎信号
研究人员构建了角质形成细胞特异性IL-36Ra敲除（IL-36Ra-cKO）小鼠模型。RNA测序分析显示，IL-36Ra缺失导致NF-κB、MAPK和JAK-STAT信号通路激活。免疫染色证实p-p65、p-STAT3、p-p38、p-JNK和p-ERK1/2在皮肤和关节组织中的表达增加，表明IL-36Ra缺失通过激活这些促炎信号通路促进OA进展。
4. 表皮角质形成细胞中IL-36Ra缺失加剧实验性和年龄相关性OA
IL-36Ra-cKO小鼠在DMM术后表现出更严重的软骨破坏、滑膜炎症和关节疼痛。即使在没有手术干预的情况下，10月龄的IL-36Ra-cKO小鼠也出现自发性OA样改变，包括软骨降解加剧和关节疼痛敏感性增加，证实表皮IL-36R信号在OA发病中的关键作用。
5. 角质形成细胞来源的IL-36激动剂诱导软骨细胞分解代谢和滑膜纤维细胞炎症
研究发现软骨细胞和滑膜纤维细胞是IL-36激动剂的主要靶细胞。衰老角质形成细胞上清（Aging SNL）可促进滑膜纤维细胞迁移、衰老和炎症因子释放，同时诱导软骨细胞分解代谢增强、合成代谢抑制。这些效应均可被mIL-36Ra或IL-36R敲低所逆转，证实IL-36Ra减少通过IL-36R信号通路促进OA进展。
6. 微针递送mIL-36Ra靶向表皮角质形成细胞缓解实验性OA
研究人员开发了负载mIL-36Ra的微针（MN-mIL-36Ra），可穿透皮肤直接靶向角质形成细胞，实现药物缓释（24小时释放41.06%，168小时释放73.37%）。在Z24-cKO和IL-36Ra-cKO小鼠模型中，MN-mIL-36Ra治疗显著改善了OA病理变化，降低了血清IL-36激动剂水平，减轻了关节疼痛，且对皮肤和其他重要器官无显著影响。
7. 靶向IL-36R信号通路展示人OA治疗潜力
FDA批准的IL-36R拮抗剂spesolimab在人类软骨细胞和滑膜纤维细胞实验中显示出保护作用，可抑制软骨细胞外基质降解，减少滑膜炎症。表面等离子共振（SPR）分析证实spesolimab在较高浓度下可与小鼠IL-36R结合。负载spesolimab的微针（MN-SPE）在动物模型中也表现出与MN-mIL-36Ra相似的治疗效果。
研究结论强调，衰老皮肤是OA进展的重要驱动因素，角质形成细胞中IL-36Ra减少导致IL-36激动剂释放入血，通过"皮肤-血清-关节"轴促进OA。靶向抑制皮肤来源的IL-36R信号通路，特别是通过微针经皮给药系统，为OA的疾病修饰治疗提供了新思路。该研究不仅揭示了皮肤与关节之间的新型调控机制，还为临床转化提供了可行的给药策略，具有重要的理论意义和临床应用价值。
