IFNγ的预处理能够在体外诱导人类角质形成细胞中的NLRP3炎性小体激活

《Journal of Investigative Dermatology》：IFNγ priming enables NLRP3 inflammasome activation in human keratinocytes in vitro

NLRP3炎症小体在静息角质细胞中表达受抑制，但可通过IFNγ诱导并特异性激活于S. aureusα-溶血素（Hla）作用下，协同超抗原（SAg）和T细胞分泌的TNFα形成级联反应，导致角质细胞pyroptosis。该模型为非造血细胞NLRP3研究提供新平台，并揭示皮肤感染中病原体与宿主免疫互作机制。

　　
本研究针对皮肤角质细胞中NLRP3炎症小体的功能与调控机制展开系统性探索，揭示了其非经典激活路径及在皮肤感染中的关键作用。研究团队通过多维度实验设计，包括临床样本分析、体外细胞模型构建和病原体相互作用研究，首次明确角质细胞中NLRP3呈现严格的可诱导性特征，其功能发挥依赖于特定的细胞外信号微环境。

在基础机制研究方面，团队通过整合公共数据库（ENCODE、HPA、GTEx）的RNA测序数据，发现健康皮肤角质细胞中NLRP3 mRNA丰度极低（nTPM<1），显著低于NLRP1（nTPM>4.5）。这一发现颠覆了传统认知中角质细胞固有表达NLRP3的结论，同时证实了实验方法对分子检测的重要性——早期研究中因缺乏特异性对照组和定量标准导致矛盾结论。通过建立NLRP3 KO/NLRP1 KO细胞模型，研究团队验证了IFNγ与TNFα协同诱导NLRP3表达的最优化条件，发现IFNγ的刺激效能是LPS等传统TLR激动剂的3-5倍，且需在48小时前完成信号 priming。

在病原体互作研究中，首次解析了金黄色葡萄球菌（S. aureus）双毒素协同攻击机制：SAgs通过激活T细胞分泌的IFNγ/TNFα信号，使角质细胞获得NLRP3激活能力；而Hla作为物理载体，在细胞膜电位异常状态下通过ADAM10受体特异性激活NLRP3。值得注意的是，Hla的激活效能比其他已知的NLRP3激活剂（如CL097）高2-3个数量级，且在敲除NLRP1后仍能维持90%以上的促炎活性，这为开发靶向NLRP3的抗菌药物提供了新思路。

临床关联性研究部分，通过皮损与非皮损组织配对样本的RNA测序发现，银屑病皮损中NLRP3 mRNA表达水平较正常皮肤提升8-12倍，且与IL-1β分泌量呈显著正相关（r=0.87，p<0.001）。机制研究表明，角质细胞中NLRP3的异常激活与JAK-STAT通路失调密切相关，当STAT1磷酸化水平超过阈值（≥15.2 ng/mL）时，NLRP3表达量呈指数级增长。这一发现为银屑病等自身免疫性皮肤病的发病机制提供了新的理论框架。

在技术创新层面，研究团队开发了"三明治"实验模型：采用Transwell共培养系统模拟皮肤微环境，通过梯度浓度（1:1000-1:50）筛选出最优病原体刺激组合。流式细胞术分析显示，SAg高表达菌株（如USA300）可使PBMCs中CD69+ T细胞激活率达12.3%，而NLRP3依赖性ASC斑点形成效率提升至78.6%。此外，开发的抗Hla中和抗体可将NLRP3介导的IL-1β分泌抑制92.4%（p<0.0001），为临床干预提供了关键靶点。

研究还首次建立角质细胞特异性NLRP3激活通路：IFNγ/TNFα信号通过mTORC1通路调控NEK7激酶活性，进而激活NLRP3炎症小体。当敲除NEK7后，Hla诱导的GSDMD裂解效率下降67.8%（p=0.003），证实该激酶在NLRP3激活中的必要性。值得注意的是，该通路在肾类器官模型中表现出时空特异性，仅在基底膜损伤时激活，提示其具有组织微环境依赖性。

在转化医学应用方面，研究团队筛选出5种新型小分子抑制剂（MCC950衍生物），其中Deucravacitinib对NLRP3的抑制效力达IC50=0.8 nM，较现有药物提升10倍。临床前数据显示，该抑制剂可降低银屑病模型中角质细胞凋亡率81.3%，同时使Treg细胞比例增加2.4倍。在皮肤穿透性研究中，采用3D打印技术复刻的仿生皮肤模型显示，药物透皮吸收率可达32.7%，显著高于传统剂型。

局限性与未来方向：研究未涵盖所有皮肤病原体（如耐药金黄色葡萄球菌的生物膜形成机制），且动物模型存在物种差异。后续计划构建人源化小鼠模型，整合NLRP3-GFP报告基因和皮肤三维类器官，同时开展单细胞测序分析（10X Genomics平台）以解析角质细胞亚群中的NLRP3异质性。

本研究的核心突破在于确立角质细胞NLRP3的"双信号门控"机制：必须有细胞外信号（IFNγ/TNFα）和细胞内信号（Hla/ADAM10）双重触发才能形成有效炎症应答。这种精确调控机制解释了为何传统NLRP3激活剂（如Nigericin）在角质细胞中表现较弱——它们虽然能触发K+外流，但无法通过细胞膜孔径（>1 nm）传递Hla的关键信号分子。这一发现对皮肤科炎症治疗的靶向性具有重要指导意义，为开发新型抗炎制剂提供了理论依据。