《International Journal of Molecular Sciences》：STAT3 Signaling Contributes to Chemokine Production in E2-Induced Dermal Inflammation
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硬皮病（SSc）以真皮炎症和纤维化为特征。SSc患者循环雌二醇（E2）水平升高，并促进真皮纤维化。研究人员采用批量RNA测序（RNA-seq）研究经E2或乙醇（ETOH，载体）处理48 h的人皮肤组织中的炎症通路，以识别差异表达基因（DEGs）和富集通路。在9
硬皮病（SSc）以真皮炎症和纤维化为特征。SSc患者循环雌二醇（E2）水平升高，并促进真皮纤维化。研究人员采用批量RNA测序（RNA-seq）研究经E2或乙醇（ETOH，载体）处理48 h的人皮肤组织中的炎症通路，以识别差异表达基因（DEGs）和富集通路。在90个对E2处理有反应的DEGs中，许多与富集的炎症通路相关。同样，细胞因子和趋化因子活性属于最显著富集的分子功能条目。定量聚合酶链反应（qPCR）和蛋白分析显示，原代真皮成纤维细胞中细胞因子和趋化因子表达增加。使用皮肤单细胞参考的CIBERSORTx反卷积（CIBERSORTx，一种基于转录组数据的细胞组成反卷积方法）提示，E2处理的人皮肤组织存在活化成纤维细胞转录特征。在该组织中，E2诱导的白细胞介素-6（IL-6）和C-X-C基序趋化因子配体8（CXCL8）转录本水平呈正相关。药理学抑制信号转导及转录激活因子3（STAT3）可降低E2诱导的人皮肤组织中C-X-C基序趋化因子配体2（CXCL2）、配体3（CXCL3）、配体8（CXCL8）和C-C基序趋化因子配体20（CCL20）转录本水平。在SSc真皮成纤维细胞中，阿那曲唑（anastrozole）处理显著降低CXCL3和CXCL8转录本水平。总之，这些数据提示E2部分促成CXCL2、CXCL3、CXCL8和CCL20转录本增加，且IL-6/STAT3信号可能在该真皮炎症反应中具有重要作用。
研究背景与问题：系统性硬化症（SSc，一种以皮肤炎症和纤维化为特征的自身免疫病）具有女性优势，尤其在育龄期，提示性激素参与疾病发病。真皮纤维化以细胞外基质（ECM）合成增加为特征。雌二醇（E2）是非妊娠女性最丰富的雌激素；弥漫性皮肤型SSc（dcSSc）患者循环E2水平升高，并与较差生存相关。机制上，E2可增加真皮成纤维细胞中胶原、纤连蛋白及促纤维化细胞因子转化生长因子β（TGFβ）。真皮炎症是SSc另一标志，先于并维持真皮纤维化，部分由慢性活化成纤维细胞驱动；SSc患者原代真皮成纤维细胞在无额外刺激时即可产生趋化因子和细胞因子。E2还可通过与促炎细胞因子白细胞介素-6（IL-6）的正反馈环路参与炎症微环境。现有问题在于：除已知的E2/IL-6正反馈外，是否还有其他炎症通路被激活，以及关键下游信号机制尚不清楚。因此，研究人员采用E2处理人皮肤组织的批量RNA测序（RNA-seq），研究E2诱导的真皮炎症特征、可能贡献该特征的细胞类型以及STAT3在该过程中的作用。
研究人员开展的研究及意义：研究人员对离体人皮肤组织进行E2或乙醇载体处理，结合转录组、反卷积、qPCR、蛋白检测及药理学抑制，发现E2处理人皮肤组织可诱导明显的炎症转录程序，包括CXCL2、CXCL3、CXCL8和CCL20等趋化因子增加；真皮成纤维细胞是可能的驻留效应细胞；IL-6与CXCL8转录本正相关并在组织中存在空间共表达；STAT3抑制可降低E2诱导的上述趋化因子转录本水平；在SSc真皮成纤维细胞中，阿那曲唑处理可显著降低CXCL3和CXCL8转录本水平。该研究提示E2部分通过IL-6/STAT3相关信号促进真皮趋化因子产生，为理解SSc皮肤炎症与纤维化之间的连接及ERα/STAT3联合靶向策略提供了初步依据。
关键技术方法（不超过250字）：采用健康供者手术废弃皮肤组织进行离体器官培养，并以E2或乙醇（ETOH）处理48或72 h；对48 h组织行批量RNA测序（RNA-seq，Novogene；HISAT2比对GRCh38；ComBat校正批次；DESeq2差异分析；iPathwayGuide通路分析）。以公共单细胞数据集GSE138669（10例健康对照、12例SSc患者；22份活检、40,963个细胞）构建参考，行CIBERSORTx反卷积；原代真皮成纤维细胞来自健康供者或dcSSc患者（Medical University of South Carolina IRB批准）。另用qPCR、ELISA、免疫荧光及STAT3抑制剂Stattic、阿那曲唑（anastrozole）干预。
研究结果：
2.1 Perturbation of Cytokine/Chemokine and Inflammatory Pathways in E2-Treated Skin Tissues（E2处理皮肤组织中细胞因子/趋化因子及炎症通路的扰动）：通过“E2 vs. 载体ETOH”差异表达分析，研究人员在人皮肤组织中识别出90个差异表达基因（DEGs），样本按处理分组聚类良好；通路富集分析显示51条受影响通路和1153个富集基因本体（GO）条目。最富集的6条通路包括细胞因子-细胞因子受体相互作用和趋化因子信号，最显著的6个分子功能条目亦涉及细胞因子、受体配体、信号受体激活/调节及趋化因子活性。CXCL2、CXCL3、CXCL8和CCL20是贡献该特征的主要DEGs之一，并在未纳入RNA-seq数据集的独立E2处理人皮肤组织中经qPCR验证。结论是E2不仅诱导皮肤组织纤维化，也促进明显的炎症基因特征。
2.2 Dermal Fibroblasts Partially Mediate E2-Induced Cytokine/Chemokine Response in Skin Tissue（真皮成纤维细胞部分介导E2诱导的皮肤组织细胞因子/趋化因子反应）：通过盲法皮肤病理学家检查苏木精-伊红（H&E）染色切片，E2处理人皮肤组织未显示明显炎症细胞浸润；CIBERSORTx反卷积未发现E2相关髓系或T/自然杀伤（T/NK）细胞比例的一致增加，细胞组成主要呈供者依赖性，成纤维细胞、内皮细胞及周细胞/平滑肌细胞（SMC）比例有小幅同向增加但无统计学显著性。原代真皮成纤维细胞在E2处理后仍可产生趋化因子和细胞因子。探索性成纤维细胞状态反卷积未显示E2处理后总成纤维细胞丰度一致变化，但2/3供者对中出现CTHRC1/COMP相关活化成纤维细胞特征，因样本量小被视为假设生成性观察。结论是E2诱导的炎症转录反应主要反映驻留皮肤细胞群反应，真皮成纤维细胞是可能的效应细胞。
2.3 IL-6 Correlates with E2-Induced Chemokine Responses in Human Skin Tissue（IL-6与E2诱导的人皮肤组织趋化因子反应相关）：研究人员检测E2处理人皮肤组织中IL-6与CXCL8转录本水平，发现二者显著正相关；ELISA显示E2刺激人皮肤组织条件培养基中分泌型CXCL8蛋白增加，免疫荧光显示组织中CXCL8蛋白增加，并观察到IL-6与CXCL8蛋白表达重叠。结论是E2诱导的IL-6与CXCL8反应相关并在组织中共表达。
2.4 STAT3 Blockade Prevents E2-Induced Chemokine Production in Human Skin Tissue（STAT3阻断可阻止E2诱导的人皮肤组织趋化因子产生）：基于富集分析中IL-17信号通路受影响及E2诱导IL-6产生，研究人员评估STAT3依赖性；药理学STAT3抑制显著降低E2诱导的人皮肤组织中CXCL2、CXCL3、CXCL8和CCL20稳态转录本水平。结论是STAT3可能是E2促进人皮肤组织趋化因子产生的共同第二信使。
2.5 E2 Production Blockade Partially Inhibits E2-Induced Chemokine/Cytokine Production（阻断E2产生部分抑制E2诱导的趋化因子/细胞因子产生）：在原发性人SSc真皮成纤维细胞中，芳香化酶抑制剂阿那曲唑（anastrozole）处理48和96 h后，较载体ETOH显著降低CXCL8和CXCL3稳态转录本水平。结论是阻断E2产生可部分抑制趋化因子产生，提示内源性E2合成参与其中，并提示还有其他通路维持炎症。
讨论部分总结：讨论指出，E2刺激人皮肤组织后炎症和趋化因子信号明显富集，其特征与SSc患者及SSc真皮成纤维细胞中报道的细胞因子/趋化因子表达模式相似；CXCL2、CXCL3、CXCL8、CCL20和IL-6上调是重要贡献者。由于炎症浸润不明显且原代真皮成纤维细胞可响应E2产生趋化因子，讨论认为驻留真皮成纤维细胞而非免疫细胞是E2诱导炎症反应的主要效应细胞；IL-6与CXCL8正相关及空间共表达提示IL-6可进一步放大E2驱动的炎症。STAT3抑制降低E2诱导的趋化因子，支持IL-6/STAT3依赖及并行通路参与。讨论还提出E2可能诱导CTHRC1/COMP相关活化成纤维细胞状态，但样本量小，仅为探索性。关于治疗，讨论总结ERα与STAT3存在潜在交互，阿那曲唑在SSc真皮成纤维细胞中降低CXCL3和CXCL8，提示E2产生阻断具有特定抗炎作用，但并非影响所有趋化因子；因此双重ERα/STAT3抑制可能是有前景的策略，第三代选择性雌激素受体调节剂（SERMs）因可同时作用于ER及IL-6受体gp130而值得进一步研究。局限性包括样本量小（CIBERSORTx探索性分析仅3对供者匹配样本）、未评估STAT3磷酸化、药理学抑制剂可能存在脱靶效应、未直接评估IL-6与趋化因子之间的因果关系，以及有待遗传学方法进一步验证IL-6/STAT3通路。
研究结论翻译：在人皮肤组织中，E2诱导了包括CXCL2、CXCL3、CXCL8和CCL20在内的炎症转录程序，STAT3抑制可减少这种诱导。阻断E2产生仅部分减少趋化因子产生，这突显内源性E2合成的贡献，并指向维持炎症的其他通路。这些初步发现支持进一步研究以确立IL-6与趋化因子产生之间的因果关系、确认STAT3活化，并确定联合靶向雌激素受体和STAT3信号是否代表SSc相关皮肤病的可行治疗策略。
