近日，清華大學(xué)劉萬里教授、中南大學(xué)湘雅二醫(yī)院陸前進(jìn)教授等領(lǐng)銜的團(tuán)隊在《Nature》上發(fā)表的題為“A metabolic alarmin from keratinocytes potentiates systemic humoral immunity”的文章。局部感染如何觸發(fā)全身體液免疫的機(jī)制尚未明確，這是免疫學(xué)領(lǐng)域的一個核心問題。皮膚作為人體首要的防御屏障，其角質(zhì)形成細(xì)胞在感知外界威脅后會啟動免疫防御，但代謝中間體在局部感染與全身免疫應(yīng)答之間的調(diào)控作用尚不清晰。

為此，研究旨在鑒定能夠作為內(nèi)源性警報素、連接局部感染與全身體液免疫的關(guān)鍵代謝分子，闡明其調(diào)控抗原特異性抗體產(chǎn)生的分子機(jī)制，同時探究該調(diào)控通路在感染防御與自身免疫�。ㄈ缦到y(tǒng)性紅斑狼瘡）中的生理及病理意義，為疫苗佐劑開發(fā)和自身免疫病治療提供新的理論依據(jù)。

01 研究方法
1 代謝物檢測與合成
運(yùn)用超高效液相色譜 - 串聯(lián)質(zhì)譜（UPLC-MS/MS）技術(shù)，對經(jīng)感染或紫外線處理后的小鼠皮膚組織與細(xì)胞樣本進(jìn)行定量分析，檢測甲羥戊酸（MVA）通路中多種關(guān)鍵代謝中間體的含量變化，并排除細(xì)菌來源代謝產(chǎn)物對檢測結(jié)果的干擾。同時參考相關(guān)文獻(xiàn)方法，合成該通路的多種代謝物，為后續(xù)開展免疫功能相關(guān)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)提供材料。

2 分子與細(xì)胞生物學(xué)技術(shù)
利用基因編輯技術(shù)構(gòu)建多種基因敲除小鼠模型以及相應(yīng)的細(xì)胞敲除體系，用于明確關(guān)鍵基因在相關(guān)通路中的功能作用。采用特異性熒光探針與鈣信號傳感器，結(jié)合流式細(xì)胞術(shù)，檢測相關(guān)代謝物處理后細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度的動態(tài)變化，分析鈣信號響應(yīng)特征。借助全細(xì)胞膜片鉗電生理記錄手段，探究目標(biāo)代謝物對特定離子通道的激活效應(yīng)，并對比不同給藥方式與基因突變體對通道功能的影響。通過 ELISA 技術(shù)檢測血清中抗原特異性抗體水平；運(yùn)用流式細(xì)胞術(shù)分析各類免疫細(xì)胞亞群的分化與活化狀態(tài)；結(jié)合免疫組化與免疫熒光染色，明確目標(biāo)蛋白的定位及表達(dá)情況。利用專業(yè)分子模擬軟件構(gòu)建代謝物與靶蛋白的結(jié)合模型，預(yù)測二者相互作用的關(guān)鍵位點(diǎn)。

3 測序與生物信息學(xué)分析
對細(xì)菌感染小鼠及自身免疫病患者的皮膚組織進(jìn)行單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測序，解析細(xì)胞異質(zhì)性與通路的細(xì)胞特異性激活特征；同時結(jié)合單細(xì)胞染色質(zhì)可及性測序，分析角質(zhì)形成細(xì)胞中 MVA 通路相關(guān)基因的染色質(zhì)開放狀態(tài)。對經(jīng)紫外線處理后的人和小鼠皮膚組織進(jìn)行批量轉(zhuǎn)錄組測序，驗(yàn)證 MVA 通路相關(guān)基因的表達(dá)水平變化。通過基因本體（GO）功能富集分析，挖掘差異表達(dá)基因所富集的關(guān)鍵信號通路，闡釋潛在分子調(diào)控機(jī)制。

4 動物模型與體內(nèi)實(shí)驗(yàn)
構(gòu)建多種皮膚細(xì)菌感染小鼠模型，模擬皮膚局部感染的生理病理環(huán)境，開展相關(guān)機(jī)制研究。建立誘導(dǎo)型狼瘡小鼠模型與慢性移植物抗宿主病小鼠模型，探究目標(biāo)調(diào)控軸在自身免疫性疾病發(fā)生發(fā)展中的作用。將目標(biāo)代謝物與不同疫苗聯(lián)合免疫小鼠，并通過相應(yīng)病原體攻毒實(shí)驗(yàn)，評估該代謝物對機(jī)體免疫保護(hù)效果的影響。利用轉(zhuǎn)基因小鼠光轉(zhuǎn)化技術(shù)追蹤樹突狀細(xì)胞從皮膚向引流淋巴結(jié)的遷移過程，通過熒光標(biāo)記技術(shù)監(jiān)測抗原在體內(nèi)的轉(zhuǎn)運(yùn)效率。

02 研究內(nèi)容
1 感染后皮膚組織中 MVA 途徑代謝物的積累
小鼠皮膚在受到多種常見致病菌局部感染后，其 MVA 代謝通路中的多種關(guān)鍵代謝中間體會出現(xiàn)明顯富集。進(jìn)一步驗(yàn)證表明，這類代謝物的積累來源于宿主自身細(xì)胞的代謝活化，并非由病原菌代謝產(chǎn)生。

2 FPP 對體液免疫的增強(qiáng)作用及特異性
在多種 MVA 通路代謝產(chǎn)物中，僅有 FPP 可顯著促進(jìn)抗原特異性 IgG 抗體的生成，并明顯提升相關(guān)抗體亞型水平與抗體親和力。FPP 能夠通過促進(jìn)引流淋巴結(jié)內(nèi) Tfh 細(xì)胞與生發(fā)中心 B 細(xì)胞的分化，增加記憶 B 細(xì)胞和骨髓漿細(xì)胞數(shù)量，從而強(qiáng)化體液免疫記憶效應(yīng)，但其對不依賴 T 細(xì)胞的抗原抗體應(yīng)答無明顯增強(qiáng)作用。

圖1 | MVA 通路代謝物增強(qiáng)體液免疫應(yīng)答

3 FPP 的作用模式與細(xì)胞來源
FPP 對抗體水平的提升作用表現(xiàn)出明顯的時效性與局部性，需與抗原在相近時間內(nèi)、同一部位給藥才能發(fā)揮效果，其中皮膚局部給藥的作用尤為顯著，其他給藥途徑則效果不佳。機(jī)制研究顯示，角質(zhì)形成細(xì)胞是 FPP 發(fā)揮免疫增強(qiáng)功能的關(guān)鍵靶細(xì)胞，F(xiàn)PP 通過誘導(dǎo)角質(zhì)形成細(xì)胞分泌 IL-6 和 CCL20 等細(xì)胞因子實(shí)現(xiàn)免疫調(diào)控，而非直接作用于免疫細(xì)胞。

圖2 | 角質(zhì)形成細(xì)胞來源的IL-6- TFH 細(xì)胞軸與CCL20-miDC軸在 FPP 刺激后可增強(qiáng)抗體產(chǎn)生。

4 FPP 調(diào)控免疫的分子機(jī)制
FPP 可與角質(zhì)形成細(xì)胞上 TRPV3 通道胞內(nèi)區(qū)域的關(guān)鍵氨基酸殘基結(jié)合，觸發(fā)鈣離子內(nèi)流，進(jìn)而激活下游多條信號通路，最終促進(jìn) IL-6 和 CCL20 的轉(zhuǎn)錄與分泌。其中，IL-6 可推動 CD4⁺T 細(xì)胞向 Tfh 細(xì)胞分化，CCL20 則能夠招募并促進(jìn)未成熟樹突狀細(xì)胞向引流淋巴結(jié)遷移，提升抗原呈遞效率，進(jìn)一步增強(qiáng)生發(fā)中心反應(yīng)。

圖3 | FPP 與TRPV3的胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域結(jié)合，啟動鈣離子內(nèi)流并促進(jìn)細(xì)胞因子產(chǎn)生。

5 FPP 積累的上游調(diào)控通路
感染或紫外線刺激可誘發(fā)角質(zhì)形成細(xì)胞發(fā)生未折疊蛋白反應(yīng)，通過激活 PERK-eIF2α 信號軸，促進(jìn)相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子向核內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)，進(jìn)而上調(diào) MVA 通路關(guān)鍵基因的轉(zhuǎn)錄表達(dá)，最終導(dǎo)致 FPP 在特定角質(zhì)形成細(xì)胞亞群中大量積累。研究表明，未折疊蛋白反應(yīng)是驅(qū)動該代謝通路活化的核心上游信號，而其他模式識別受體及干擾素相關(guān)信號對此通路的調(diào)控作用相對有限。

圖4 | 角質(zhì)形成細(xì)胞通過激活 MVA 通路對感染作出反應(yīng)并產(chǎn)生抗原呈遞分子（APFs）

6 FPP-TRPV3 軸的生理與病理意義
在抗感染免疫方面，特異性敲除角質(zhì)形成細(xì)胞 TRPV3 的小鼠在細(xì)菌感染后抗體生成與免疫記憶能力均顯著下降，再次感染時組織損傷更為嚴(yán)重；而 FPP 可作為佐劑有效提升多種疫苗的免疫保護(hù)效果。在自身免疫疾病方面，系統(tǒng)性紅斑狼瘡患者皮膚組織中 FPP-TRPV3-IL-6/CCL20 信號軸存在異常激活，且活化水平與疾病嚴(yán)重程度相關(guān)；在相關(guān)自身免疫小鼠模型中，F(xiàn)PP 可通過激活該信號通路加重病理進(jìn)程。
 

圖5 | FPP-TRPV3-IL-6/CCL20過度激活促進(jìn)金黃色葡萄球菌定植后系統(tǒng)性紅斑狼瘡（SLE）的進(jìn)展。

03 創(chuàng)新點(diǎn)
1 鑒定了 FPP 作為新型內(nèi)源性代謝警報素
首次發(fā)現(xiàn) MVA 途徑代謝中間體 FPP 是連接局部感染與全身體液免疫的關(guān)鍵內(nèi)源性警報素，明確其在角質(zhì)形成細(xì)胞中積累后可特異性增強(qiáng)體液免疫，打破了傳統(tǒng)對代謝物功能的認(rèn)知，拓展了代謝相關(guān)分子模式（MAMPs）的研究范疇。

2 揭示了 “代謝物 - 離子通道 - 免疫細(xì)胞” 的新型調(diào)控軸
闡明了 FPP 通過結(jié)合角質(zhì)形成細(xì)胞 TRPV3 通道、觸發(fā) Ca²⁺信號、調(diào)控細(xì)胞因子分泌，進(jìn)而調(diào)控 Tfh 細(xì)胞和 DCs 功能的分子機(jī)制，建立了代謝物 - 離子通道 - 免疫細(xì)胞之間的新型調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，為理解局部免疫與全身免疫的關(guān)聯(lián)提供了全新視角。

3 發(fā)現(xiàn)了 UPR-SREBF-MVA 通路調(diào)控 FPP 積累的上游機(jī)制
首次證實(shí)感染或應(yīng)激誘導(dǎo)的 UPR 信號可通過激活 SREBF 轉(zhuǎn)錄因子，驅(qū)動角質(zhì)形成細(xì)胞中 MVA 通路激活及 FPP 積累，揭示了代謝物積累的上游調(diào)控邏輯，完善了 “應(yīng)激 - 代謝重編程 - 免疫激活” 的調(diào)控鏈條。

4 明確了 FPP-TRPV3 軸在感染防御與自身免疫病中的雙重作用
一方面證實(shí)該軸是增強(qiáng)抗感染體液免疫的關(guān)鍵機(jī)制，為疫苗佐劑開發(fā)提供了新靶點(diǎn)；另一方面發(fā)現(xiàn)其過度激活會加劇 SLE 病理進(jìn)程，為自身免疫病的治療提供了潛在干預(yù)策略，實(shí)現(xiàn)了基礎(chǔ)機(jī)制研究與臨床應(yīng)用價值的有機(jī)結(jié)合。

04 啟發(fā)
1 代謝物在免疫調(diào)控中的重要性再認(rèn)知
該研究表明代謝中間體可作為關(guān)鍵免疫調(diào)控分子，參與局部感染引發(fā)的全身免疫應(yīng)答，提示代謝重編程可能是免疫細(xì)胞之外的非免疫細(xì)胞（如角質(zhì)形成細(xì)胞）參與免疫調(diào)控的重要方式。這啟發(fā)我們在未來的免疫研究中，應(yīng)更加關(guān)注代謝物的 “信號分子” 功能，挖掘更多代謝 - 免疫交叉調(diào)控的關(guān)鍵分子。

2 疫苗佐劑開發(fā)的新方向
FPP 具有高效、特異性增強(qiáng)體液免疫的特性，且作用模式為急性、局部，安全性潛力較高，為新型疫苗佐劑的開發(fā)提供了全新候選分子�；�于 FPP 的作用機(jī)制，可進(jìn)一步設(shè)計靶向 TRPV3 或 MVA 通路的佐劑，優(yōu)化疫苗的免疫效果，尤其適用于需要增強(qiáng)體液免疫的疫苗研發(fā)。

參考文獻(xiàn)：Ji Z, Gao J, Zhang S, Li J, Wu H, Yao J, Ma X, Xin Y, Zhu Y, Zhao M, Zhao Z, Shen K, Wu T, Qian X, Wang J, An H, Li Y, Sun W, Zhao Q, Zhou X, Gao R, Duan Q, Li C, Geng X, Yang M, Xiao R, Liu J, Wang W, Wang J, Fu Y, Zhang JR, Chen X, Tong P, Cheng G, Qi H, Wu L, Zeng W, Xi Q, Zhang L, Lai Y, Yang W, Zhang Y, Lu Q, Liu W. A metabolic alarmin from keratinocytes potentiates systemic humoral immunity. Nature. 2026 Apr;652(8108):209-219. doi: 10.1038/s41586-026-10167-6IF: 48.5 Q1 . Epub 2026 Mar 4. PMID: 41781621IF: 48.5 Q1 .

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