IGFBP7高表达内皮细胞亚群通过降解内皮糖萼驱动银屑病中T细胞外渗

An IGFBP7hi endothelial cell subset drives T cell extravasation in psoriasis via endothelial glycocalyx degradation

作者信息Qingyang Li, Shuai Shao, Zhenlai Zhu, Jiaoling Chen, Junfeng Hao, Yaxing Bai, Bing Li, Erle Dang, Gang Wang
PMID36917196
发布时间2023-05-01
DOI10.1172/JCI160451

实验完整度

包括单细胞转录组分析、体外细胞实验、体内小鼠模型及患者样本验证,并进行功能与机制验证。

主要模型

HMEC-1细胞 IMQ诱导的银屑病样小鼠模型 银屑病患者皮肤样本 健康人皮肤样本

重点核对

内皮糖萼降解:使用透明质酸酶(400 μg/小鼠)和乙酰肝素酶III(100 mU/小鼠)静脉注射,隔日一次,共5次 IMQ诱导:每日局部涂抹5% IMQ乳膏于背部皮肤和耳皮肤,连续5至8天 IGFBP7处理:重组小鼠IGFBP7(10 μg/小鼠)静脉注射,隔日一次,共5次 抗IGFBP7治疗:中和抗体(100 μg/小鼠)腹腔注射,隔日一次,共3次 T细胞粘附检测:HMEC-1细胞处理100 μg/mL透明质酸酶和50 mU/mL乙酰肝素酶III或400 μg/mL rhIGFBP7 3小时,然后进行静态共培养或流动实验

摘要

血管内皮细胞(ECs)功能障碍促进免疫反应失衡和组织过度炎症。然而,皮肤ECs的异质性功能及其在皮肤病中的潜在机制仍有待确定。在此,我们聚焦于ECs在银屑病中的致病作用,在单细胞水平上表征了来自健康个体和银屑病患者的皮肤ECs的分子和功能异质性。我们发现内皮糖萼破坏是银屑病中ECs功能障碍的一个主要特征,是T细胞外渗过程中的驱动力。有趣的是,我们在银屑病中鉴定了一个皮肤EC亚群,即IGFBP7hi ECs。该亚群积极响应银屑病相关的细胞因子信号传导,分泌IGFBP7,破坏内皮糖萼,暴露下层粘附分子,为免疫细胞粘附和跨内皮迁移准备内皮,从而加剧皮肤炎症。更重要的是,我们在银屑病样小鼠模型中提供了证据,表明抗IGFBP7治疗在恢复内皮糖萼和减轻皮肤炎症方面显示出有前景的治疗效果。总之,我们的结果描绘了健康和银屑病皮肤中EC簇的不同功能,将IGFBP7hi ECs鉴定为调节血管功能和皮肤炎症的活跃亚群,并表明靶向IGFBP7是银屑病的潜在治疗策略。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
银屑病中皮肤内皮细胞如何通过其异质性功能促进T细胞外渗和皮肤炎症,以及其潜在机制?
核心机制
IGFBP7hi内皮细胞亚群响应IFN-γ等细胞因子,通过JAK1/2-STAT1/3通路分泌IGFBP7,IGFBP7结合硫酸乙酰肝素降解内皮糖萼,暴露粘附分子,促进T细胞粘附和外渗,从而加重皮肤炎症。
主要证据
scRNA-Seq鉴定IGFBP7hi EC亚群;体外实验显示rhIGFBP7降低HA/HS并增加T细胞粘附;体内实验显示rmIGFBP7加重IMQ小鼠炎症,抗IGFBP7治疗恢复糖萼并减轻炎症。
研究意义
靶向IGFBP7或IGFBP7hi ECs可能成为银屑病及其他炎症性皮肤病的新治疗策略。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

单细胞转录组图谱构建

描绘健康与银屑病皮肤ECs的异质性,识别关键亚群。

从银屑病患者皮损和健康对照中分离ECs,进行scRNA-Seq,并与已发表健康数据整合,聚类分析。

2

内皮糖萼破坏的验证

验证银屑病中内皮糖萼是否受损。

通过TEM和SEM观察糖萼超微结构,免疫荧光检测HA和HS的MFI,ELISA检测血清HA和HS水平。

3

内皮糖萼降解加重银屑病炎症

研究糖萼降解对银屑病样皮炎的影响。

通过静脉注射透明质酸酶和乙酰肝素酶III降解糖萼,结合IMQ诱导银屑病模型,评估皮肤炎症、血管和T细胞浸润。

4

IGFBP7hi EC亚群的鉴定与特征

鉴定介导糖萼降解的关键EC亚群。

通过拟时间分析识别IGFBP7hi EC亚群,并进行GO、SCENIC分析,免疫荧光验证其在皮损中的分布。

5

IGFBP7加剧内皮功能障碍和皮肤炎症

验证IGFBP7在体内对糖萼和炎症的影响。

给小鼠注射重组小鼠IGFBP7(rmIGFBP7),结合IMQ模型,评估糖萼降解、血管形态、T细胞浸润和炎症。

6

IGFBP7促进T细胞粘附的体外机制

探索IGFBP7对糖萼和T细胞粘附的直接作用。

用rhIGFBP7处理人真皮微血管内皮细胞系HMEC-1,检测HA/HS变化,并进行静态共培养和流动实验。

7

IFN-γ通过JAK1/2-STAT1/3通路上调IGFBP7

确定IGFBP7的上游调控因子。

通过GSEA筛选通路,并用IFN-γ等细胞因子处理HMEC-1,检测IGFBP7表达和分泌,以及下游T细胞粘附。

8

抗IGFBP7治疗减轻银屑病炎症

评估抗IGFBP7作为治疗策略的潜力。

在IMQ小鼠中给予中和性抗IGFBP7抗体,评估皮损严重程度、糖萼恢复和T细胞浸润。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
咪喹莫特乳膏INova Pharmaceuticals--
透明质酸酶MilliporeSigmaH3506
乙酰肝素酶IIIMilliporeSigmaH8891
重组小鼠IGFBP7Sino Biological51125-M02H
重组人IGFBP7Sino Biological13100-H08H
IGFBP7中和抗体ABclonalA4615
抗CD4抗体包被的磁性微珠Miltenyi Biotech130-045-101
钙黄绿素-AMInvitrogenC1429
TRITC-葡聚糖MilliporeSigma52194
抗小鼠CD3抗体Abcamab135372
巴瑞替尼----
乌帕替尼----

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
scRNA-Seq
细胞分离方法、测序平台、数据分析参数、样本数量来源
阅读提示:Methods - Human samples 和 scRNA-Seq and data analysis;补充方法
糖萼降解小鼠模型
透明质酸酶剂量(400 μg/小鼠)、乙酰肝素酶III剂量(100 mU/小鼠)、注射方案(隔日一次,共5次)、小鼠品系、年龄、性别
阅读提示:Methods - Mouse model of psoriasis and treatments
IMQ诱导银屑病模型
IMQ浓度(5%)、应用部位(背部及耳部)、频率(每日)、持续时间(5-8天)
阅读提示:Methods - Mouse model of psoriasis and treatments
IGFBP7处理
重组小鼠IGFBP7剂量(10 μg/小鼠)、注射途径、频率、时间;重组人IGFBP7浓度(400 μg/mL)
阅读提示:Methods - Mouse model of psoriasis and treatments 和 Flow assay
抗IGFBP7治疗
抗体剂量(100 μg/小鼠)、给药途径(i.p.)、频率(隔日一次,共3次)、治疗起始时间(预防性 vs 治疗性)
阅读提示:Methods - Mouse model of psoriasis and treatments
体外T细胞粘附实验
HMEC-1细胞系来源和处理条件(100 μg/mL透明质酸酶和50 mU/mL乙酰肝素酶III或400 μg/mL rhIGFBP7,3小时);CD4+ T细胞分离方法;共培养时间(5小时);流动实验流速(1 mL/min)
阅读提示:Methods - Flow assay 和 相关图注