《Journal of Investigative Dermatology》：Circadian skin pH gates IL-33 and remote food sensitization
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摘要皮肤屏障破坏可能引发特应性进程，但类似的损伤并不总是触发全身警报素爆发。决定屏障扰动何时产生内分泌信号的生理门控机制尚未完全明确。我们假设酸膜的昼夜振荡调节全身白细胞介素 -33（IL-33）释放和远端过敏致敏的阈值。使用经表皮水分丢失（TEWL）钳制胶带剥离模型以匹配独
摘要
皮肤屏障破坏可能引发特应性进程，但类似的损伤并不总是触发全身警报素爆发。决定屏障扰动何时产生内分泌信号的生理门控机制尚未完全明确。我们假设酸膜的昼夜振荡调节全身白细胞介素 -33（IL-33）释放和远端过敏致敏的阈值。使用经表皮水分丢失（TEWL）钳制胶带剥离模型以匹配独立于基础通透性的屏障损伤，我们确定了一种夜间警报素胜任状态（授时因子时间 20），其特征是表面 pH 值较高、脱水以及丝氨酸蛋白酶活性升高。尽管 TEWL 损失相匹配，但夜间中性损伤产生的全身 IL-33 脉冲比白天损伤更大。损伤期间酸化表面抑制了蛋白酶活性，改善了残留 TEWL 恢复，并大幅减少但未消除全身 IL-33 释放和过敏反应严重程度，对 IgE 致敏的影响变化更大。重组 IL-33 恢复了酸保护小鼠的过敏易感性，而 ST2 阻断抑制了致敏，尽管 IL-33 脉冲完整，支持 IL-33/ST2 信号传导作为必要的下游检查点。因此，昼夜表面酸度降低降低了微损伤后全身 IL-33 释放的阈值，并可能授权远端过敏致敏。
引言
表皮屏障是一个动态的、时钟控制的界面，其生物物理节律塑造了皮肤免疫。在人类中，经表皮水分丢失（TEWL）、皮肤表面 pH 值、组胺反应性和过敏原反应的昼夜变化已被认识到数十年，当代特应性皮炎（AD）研究继续将晚间/夜间生理与屏障脆弱性联系起来（Iwanaszko 等，2024；Reinberg 等，1965；Vaughn 等，2018；Yosipovitch 等，1998）。这些节律很重要，因为屏障持续暴露于低度扰动、摩擦、清洗、衣物剪切和与抓挠相关的微创伤，这些通常无关紧要，但当屏障生理进入允许状态时，可能会变得具有免疫学指示性。
角质层功能的关键调节因子是酸膜，即抗菌防御、脂质加工酶活性和角质桥粒完整性所需的酸性微环境（pH 值约 4-6）（Hachem 等，2005；Panther 和 Jacob，2015）。向中性 pH 值的转变激活丝氨酸蛋白酶和激肽释放酶通路，从而损害屏障结构（Hachem 等，2005；Jang 等，2016；Panther 和 Jacob，2015）。在豚鼠皮炎模型中，碱化增强了激肽释放酶活性和蛋白酶激活受体信号传导，而治疗性酸化改善了疾病；最近使用降低 pH 值润肤剂配方的临床工作同样支持表面酸化作为 AD 中可修饰的屏障靶点（Andrew 等，2024；Jang 等，2016）。
IL-33 是一种上皮警报素，位于屏障扰动和 2 型免疫的交叉点（Cayrol 和 Girard，2022；Molofsky 等，2015）。IL-33 在内皮细胞和上皮细胞的细胞核中组成性表达，在细胞应激时释放，通过 ST2（IL-1RL1）发出信号（Moussion 等，2008）。ILC2s、肥大细胞和 Th2 细胞上的 ST2 表达促进了过敏性炎症，IL-33/sST2 生物标志物和 IL-33 阻断在 AD 和食物过敏中具有直接临床相关性（Chinthrajah 等，2019；Molofsky 等，2015；Nygaard 等，2016）。细胞外 IL-33 的效力受蛋白酶加工调节；中性粒细胞和肥大细胞丝氨酸蛋白酶可将全长 IL-33 切割成高活性的成熟形式（Lefran?ais 等，2012）。
将屏障生物学转化为预防仍然具有挑战性。大型随机润肤剂试验，包括 BEEP 和 PreventADALL，未显示广泛预防性润肤剂使用单独能预防 AD 或食物过敏，表明通用的封闭层可能遗漏屏障风险的重要生化和时间特征（Bradshaw 等，2023；Chalmers 等，2020；Skjerven 等，2022）。机械性皮肤损伤可以通过全身 IL-33 促进食物过敏反应，将皮肤扰动与肠道肥大细胞扩增联系起来，且 IL-33 对于经皮致敏后肠道内 IgE 依赖性过敏反应是必需的（Galand 等，2016；Leyva-Castillo 等，2019；Waizman 等，2025）。
最近的证据建立了一个远端致敏范式，即皮肤损伤可以通过内分泌细胞因子驱动对空间解耦抗原的体液免疫（Waizman 等，2025）。然而，决定普通扰动何时跨越阈值产生全身内分泌警报素脉冲的屏障内在逻辑仍未解决。在此，我们检验假设，即皮肤表面微环境中时钟控制的转变，具体而言，短暂的碱性和蛋白酶过度活跃，设定了客观匹配的微损伤后全身 IL-33 释放的阈值，从而影响局部损伤是否主要被控制或授权远端口服致敏。实验设计、队列和终点的概述见表 S1。
章节摘要
昼夜映射定义了一个可重复的夜间脆弱窗口，其特征是表皮碱化和蛋白酶过度活跃
在 8 只小鼠中持续 48 小时，无创分析揭示了表面 pH 值、TEWL 和水合作的稳健昼夜振荡（表 S2A,C；图 1A-C）。皮肤表面 pH 值表现出主要的 ZT 效应（F(3,21)=336.23, p=6.67×10-18），日×ZT 交互作用最小，确认了稳定的振荡。TEWL 跟随这一节律（F(3,21)=125.87, p=1.40×10-13），水合作用也是如此（Day F(1,7)=13.41, p=0.0080；ZT F(3,21)=13.82, p=3.37×10-5）。
与损伤实验对齐的计划对比确认了该...
讨论
我们在此建立了一种时间生物学机制，即昼夜皮肤表面酸度有助于决定客观匹配的微损伤是否产生全身 IL-33 脉冲。靶向局部酸化在该小鼠模型中是一种强效的屏障水平干预措施，抑制蛋白酶活性并减弱下游过敏进展，而未完全使每个终点正常化。
本研究的中心发现是，昼夜屏障微环境控制了从...
小鼠与昼夜饲养
BALB/c 小鼠（8-11 周）从查尔斯河实验室获得。损伤和致敏实验中的队列尽可能性别平衡；实际性别分布按组报告，并在敏感性分析中进行了检查。使用雌性小鼠进行初始重复昼夜屏障表征。小鼠饲养在无特定病原体条件下，严格控制 12h 光/12h 暗循环（授时因子时间 [ZT] 0 = 开灯）。为了最小化昼夜...
数据可用性
支持本研究结果的数据可在文章及其补充信息中找到。补充表 S1-S7 作为标记工作簿提供，补充图 S1-S3 作为单独的图 PDF 提供，且源数据工作簿随修订稿提交。本研究未开发自定义算法。关键数值总结和推断统计报告在补充表 S1-S6 中，且关键材料和试剂列于...
伦理声明
所有动物程序均经加拿大卫生部动物护理委员会审查和批准。涉及成年小鼠和新生小鼠组织的实验是按照机构动物护理要求和 ARRIVE 指南进行的。动物饲养在无特定病原体、环境控制的条件下，且所有程序的设计旨在最小化疼痛、痛苦和使用动物数量。进行口服过敏原挑战的小鼠使用...密切监测
作者贡献
概念化：J.T. 方法学：J.T., R.Y., M.R.O. 调查：J.T., J.P.M., S.S., P.D., L.M.B. 数据管理：J.T. 正式分析：J.T., N.W. 验证：J.T., J.P.M. 和 S.S. 可视化：J.T. 资源：P.D., L.M.B., M.R.O., R.Y. 监督：R.Y., M.R.O. 项目管理：R.Y. 资金获取：R.Y., M.R.O. 写作（初稿）：J.T. 写作（审查和编辑）：J.T., J.P.M., S.S., P.D., L.M.B., M.R.O., N.W., R.Y.
生成式人工智能（AI）或大型语言模型（LLM）声明
未使用 AI 或 LLM 工具准备本稿件。
致谢
我们感谢加拿大卫生部动物资源部的员工，感谢他们对反向光循环饲养的专用支持以及在夜间（ZT20）采样程序中的协助。我们感谢 J. Zhang 和 W. Li 对本手稿的批判性阅读以及对角质形成细胞屏障测定的建议。这项工作得到了化学品管理计划和加拿大卫生部内部资金的支持。J.T. 感谢圭尔夫大学理事会...的支持
贾斯汀·唐 | 约翰 P. 米勒 | 莎拉·沙茨 | 普里娅·德赛 | 迈克尔 R. 奥康奈尔 | 劳拉 M. 本内特 | 诺亚·威廉姆斯 | 雷蒙德·杨
加拿大圭尔夫大学生物科学学院，安大略省圭尔夫 N1G 2W1
