默克尔细胞通过减少中性粒细胞募集减轻小鼠模型中自身抗原特异性T细胞驱动的皮肤炎症

《Journal of Investigative Dermatology》：Merkel cells attenuate autoantigen-specific T cell driven skin inflammation in mice associated with reduced neutrophil recruitment

　　

皮肤红斑狼疮 (Cutaneous Lupus Erythematosus, CLE) 是一种影响皮肤和黏膜的淋巴细胞界面性皮炎。许多患者存在光敏感和瘙痒症状。近期研究表明，皮肤中的默克尔细胞 (Merkel cells) 对于异动性瘙痒和晒伤诱导的瘙痒反应至关重要。鉴于症状的重叠性，研究人员探讨了在CLE背景下默克尔细胞是否对皮肤炎症具有重要作用。为此，研究人员将默克尔细胞缺陷小鼠与其过继性T细胞转移CLE小鼠模型进行杂交。在过继转移模型自身抗原特异性T细胞后，与同窝对照和CLE亲本品系对照相比，缺失一半默克尔细胞的小鼠表现出更高的皮肤病评分。对皮肤基因表达的检测显示，在差异表达基因中，CXCL1 (C-X-C motif chemokine ligand 1)、IL6 (Interleukin 6) 和IL1R2 (Interleukin 1 receptor type 2) 等表达上调。对默克尔细胞缺陷小鼠皮肤的流式细胞术分析显示，与遗传对照相比，CD11b⁺细胞（主要由Ly6G⁺Ly6C⁺中性粒细胞组成）大量浸润。研究人员得出结论，在T细胞驱动的界面性皮炎中，默克尔细胞在先天免疫系统激活过程中发挥关键的免疫调节作用。

**论文解读：默克尔细胞在自身抗原特异性T细胞驱动的皮肤炎症中的免疫调节作用**

**研究背景与问题**
皮肤红斑狼疮 (CLE) 是一组异质性自身免疫性疾病，具有广泛的皮肤和黏膜组织表现，估计发病率为每10万人4.2-4.3例。约80%的患者存在光敏感，高达75%的患者可能出现疼痛或瘙痒，这表明在CLE发病机制中可能存在神经免疫反馈环路。默克尔细胞是皮肤中的感觉细胞，能够减弱触觉向瘙痒的转化反应，其缺失会增强异动性瘙痒。默克尔细胞通过β2肾上腺素能受体和钙信号事件与TRPV1⁺皮肤感觉神经元直接通讯。值得注意的是，紫外线 (UV) 可导致皮肤钙梯度改变，可能改变默克尔细胞在光敏感（CLE发病的标志）中的信号阈值。此外，有数例狼疮患者发生默克尔细胞癌的病例报告，表明默克尔细胞可能在狼疮发生的炎症过程中或对其反应具有生物学意义。然而，目前关于默克尔细胞在CLE中作用的研究有限，仅有一项已发表的研究显示，盘状红斑狼疮患者皮肤中CK20免疫组化染色较健康对照减少。因此，研究人员提出假说：默克尔细胞在CLE中发挥保护作用。为了验证这一假说，研究人员在《Journal of Investigative Dermatology》上发表了本研究，旨在阐明默克尔细胞在CLE相关皮肤炎症中的具体作用及其机制。

**主要技术方法概述**
研究人员利用遗传工程小鼠模型开展研究。将默克尔细胞缺陷小鼠 (Atoh1^flox/flox K14Cre⁺) 与CLE小鼠模型 (TLR9KO K5rtTA⁺ TGO⁺) 杂交，构建了不同基因型组合的实验组。通过过继转移Th2极化的OT2 T细胞（一种自身抗原特异性T细胞）并饲喂多西环素饲料诱导模型自身抗原表达，从而在小鼠中诱导CLE样疾病。主要分析技术包括：对皮肤病变进行临床评分；利用NanoString微阵列技术分析皮肤组织的基因表达谱；采用流式细胞术定量分析皮肤浸润的免疫细胞亚群，特别是髓系细胞和中性粒细胞；通过免疫荧光法检测血清中的抗核抗体 (ANA)；并对公开的人类基因表达数据集 (GEO) 进行探索性查询，以分析默克尔细胞相关标志物 (如Atoh1、SOX2、Krt20) 在人类CLE患者样本中的表达情况。

**研究结果**
**1. 默克尔细胞减少导致自身反应性T细胞过继转移小鼠模型中皮肤表型恶化**
研究人员将小鼠分为四组：同窝对照、CLE亲本品系、CLE默克尔杂合缺失 (CLE Merkel het) 以及默克尔杂合/缺失且无抗原转基因 (Merkel het/KO, Ag-Tg-) 组。结果显示，与CLE亲本品系小鼠和同窝对照相比，CLE默克尔杂合缺失小鼠表现出显著更高的皮肤病临床评分。尽管脾脏重量、体重以及自身抗体 (ANA) 水平在CLE组和CLE默克尔杂合缺失组之间相似，但皮肤炎症严重程度在默克尔细胞部分缺失的背景下显著加剧。由于一只完全缺失默克尔细胞 (Atoh1^flox/flox K14Cre⁺) 的CLE小鼠在疾病诱导后不久死亡，且皮肤病严重，研究人员遵循动物伦理原则未继续繁育完全缺失品系。

**2. 与亲本CLE小鼠相比，默克尔杂合缺失小鼠的皮肤炎症以中性粒细胞浸润和先天炎症通路为特征**
通过微阵列分析比较病变皮肤基因表达发现，与CLE亲本对照相比，默克尔缺陷的CLE小鼠高表达IL6、Sele、Cxcl1、Lif、Tnfsf11和Pla2g2e等基因。而与无皮肤病的同窝对照相比，则高表达多种趋化因子 (如Cxcl1/3/4) 和S100a8/9。流式细胞术分析进一步证实，CLE默克尔杂合缺失小鼠皮肤中CD45⁺免疫细胞总数显著增加，特别是CD11b⁺髓系细胞大量浸润，其中主要由Ly6G⁺Ly6C⁺中性粒细胞组成。Cxcl1是一种强效的中性粒细胞趋化因子，可能由IL1和IL6下游诱导产生，这解释了中性粒细胞为何被募集至皮肤。

**3. 对公开可用人类数据集的探索性查询显示穿刺活检中Sox2表达变化，而非Atoh1**
研究人员查询了多个公开的人类CLE基因表达数据集，以检测默克尔细胞区室的变化。结果显示，在RNA水平上，Atoh1表达没有一致性的变化，但在一个数据集 (GSE95474) 中，亚急性皮肤型红斑狼疮 (SCLE) 与盘状红斑狼疮 (DLE) 活检组织相比，Sox2表达显著增加。研究人员推测这可能与取样方式有关，因为默克尔细胞通常分布在“触觉圆顶”中，使用刮片或椭圆形活检可能比穿刺活检更能有效取样。

**讨论与结论总结**
本研究揭示了默克尔细胞在自身免疫性皮肤炎症中的一个先前未被充分认识的功能。皮肤作为一个神经内分泌器官，存在神经免疫反馈环路以维持稳态。在CLE背景下，默克尔细胞的缺失破坏了这种平衡。研究结果表明，在T细胞驱动的界面性皮炎中，默克尔细胞通过限制中性粒细胞向皮肤的募集，发挥关键的免疫调节作用。其部分缺失会导致皮肤炎症加剧，伴随先天免疫通路（如IL-6、CXCL1）的激活和中性粒细胞浸润。有趣的是，皮肤疾病严重程度的加剧与TLR9状态无关，提示自身抗原特异性T细胞的存在与默克尔细胞的缺失相结合，足以诱导具有强烈先天免疫成分的界面性皮炎样皮肤炎症。

本研究的局限性包括：未能明确TLR9状态对默克尔细胞缺陷动物加速皮肤疾病的影响；缺乏能有效取样默克尔细胞的人类数据集，未来研究建议使用椭圆形或刮片活检；未进行光敏感性测试；以及模型仅使用了TLR9KO这一狼疮易感背景。未来研究方向包括：阐明默克尔细胞抑制该炎症通路的具体信号事件；研究钙通道抑制剂和选择性5-羟色胺再摄取抑制剂 (SSRIs) 等药物如何影响默克尔细胞并 predispose 遗传易感个体发生CLE；探索慢性压力如何影响狼疮患者的默克尔细胞；并在其他狼疮遗传易感位点背景下测试该机制。

**研究结论翻译**：
研究人员得出结论，在T细胞驱动的界面性皮炎中，默克尔细胞在先天免疫系统激活过程中发挥关键的免疫调节作用。