芯片在银屑病机制研究中的应用

银屑病，俗称“牛皮癣”，其易于复发、无法根治，可能会引起心血管疾病等多种致死的并发症。临床常采用的抗体类药物靶向免疫系统治疗虽有良好预期效果，但其副作用大且停药后易出现疾病反弹。目前普遍认为银屑病是一种与代谢异常相关的慢性皮肤炎性疾病，但这种代谢异常的原因尚不清楚。

1 结果

1.1     表皮细胞特异性PP6基因缺陷小鼠出现银屑病样皮炎    

银屑病患者表皮细胞中蛋白磷酸酶-6（PP6）表达水平显著降低，提示PP6的异常表达可能参与银屑病发生发展过程。转录组通路富集分析发现IL-17信号通路在PP6基因缺失小鼠的皮损皮肤中被激活。使用Raybiotech小鼠半定量蛋白芯片检测200个相关蛋白，结果进一步证实，与对照相比，PP6基因缺失小鼠皮肤中IL23/T17信号轴相关细胞因子（如IL-23、IL-12p40、IL-22、IL-20、IL-6、TNF-α、IL-17A和IL-17F）表达水平显著升高(图1M)，其芯片差异蛋白富集结果与转录组富集结果匹配，均显示与IL-17信号通路相关。组织学、临床和基因表达的结果表明PP6基因缺失小鼠自发类银屑病皮肤炎症。

图1

1.2   PP6通过激活C/EBP-b促进银屑病角质形成细胞精氨酸酶（ARG1）转录

PP6基因缺失的角质形成细胞通过磷酸化C/EBP-b上调ARG1表达，这可能参与银屑病的精氨酸代谢和尿素循环。银屑病患者的血清中ARG1活性显著增强，提示可能存在一种补偿机制来支持局部精氨酸消耗。进一步研究发现银屑病患者的角质形成细胞可通过从头合成精氨酸来维持ARG1活性的增强和下游代谢物的生成。

图2

1.3 尿素循环重排是PP6基因缺失的角质形成细胞的特征

PP6基因缺失小鼠皮肤对一氧化氮的转录反应受损，表皮和血清中尿素显著升高，代谢物在“氨循环”和“尿素循环”途径中显著富集。PP6基因缺失小鼠的角质形成细胞促进以尿素循环重排为中心的转录和协调代谢适应，导致尿素循环下游代谢物多胺异常积累，产生类银屑病皮炎症状。

图3

1.4 角质形成细胞恢复尿素循环可减轻银屑病样皮肤炎症

靶向重新编程的角质形成细胞代谢网络的关键节点可能会改善银屑病样皮肤炎症。皮肤局部注射精氨酸酶抑制剂可通过恢复角质形成细胞的尿素循环改善小鼠与食蟹猴动物模型的类银屑病皮肤炎症。

图4      

结论：

在本项研究中，作者用Raybiotech半定量蛋白芯片对转录组数据验证，证实了PP6基因缺失小鼠皮肤中IL-6、TNF-α、IL-17A和IL-17F等细胞因子显著升高，在蛋白层面进一步阐述相关机制，在研究中起重要作用。进一步研究发现，组织特异性细胞的代谢重编程所引起的代谢物异常累积是银屑病等慢性炎症性疾病发生发展的重要“帮凶”，表皮细胞的“多胺+自身核酸+短肽”复合物是激活皮肤免疫反应的“自身抗原”，而靶向调节表皮细胞精氨酸代谢通路有望成为治疗银屑病的全新策略。