NLRP3：调控皮肤伤口愈合及巨噬细胞 - 成纤维细胞相互作用的关键因子

为探究 NLRP3 在皮肤伤口愈合及巨噬细胞 - 成纤维细胞相互作用中的作用，内蒙古农业大学研究人员利用野生型和 NLRP3-/-小鼠模型开展研究。结果表明 NLRP3 是关键调节因子，通过 PGE2介导细胞间作用，该研究为理解皮肤伤口愈合机制提供新视角。

　　皮肤，作为人体最大的器官，如同忠诚的卫士，时刻保护着我们的身体免受外界的伤害。然而，一旦皮肤受伤，伤口愈合就成为了一场复杂而有序的 “战役”。在这个过程中，涉及到止血、炎症、组织形成和成熟等多个阶段，众多细胞和分子纷纷参与其中，协同作战。巨噬细胞作为免疫系统的重要成员，在伤口愈合中扮演着极为关键的角色。M1 巨噬细胞能够释放促炎细胞因子，如肿瘤坏死因子 -α（TNF-α）、白细胞介素 - 6（IL-6）等，积极招募免疫细胞，清除坏死组织和病原体，为伤口愈合创造良好的环境；而 M2 巨噬细胞则在伤口进入增殖和重塑阶段时发挥作用，促进抗炎反应、刺激血管生成、增强成纤维细胞活性和胶原蛋白沉积，助力伤口的修复和再生 。

尽管巨噬细胞在伤口愈合中的重要性已被广泛认知，但 Nod 样受体含 pyrin 结构域蛋白 3（NLRP3）在皮肤伤口愈合过程中的具体作用却一直是个谜。NLRP3 作为 Nod 样受体（NLR）家族的关键成员，不仅在先天免疫中发挥着重要作用，能够识别损伤相关分子模式（DAMPs）和病原体相关分子模式（PAMPs），还参与了组织修复过程。然而，它是否直接参与皮肤伤口愈合，以及在介导巨噬细胞与成纤维细胞的通讯中扮演何种角色，这些问题都亟待解答。为了揭开这些谜团，内蒙古农业大学的研究人员开展了一项深入的研究，相关成果发表在《Cell Communication and Signaling》杂志上。

研究人员主要运用了以下关键技术方法：首先，构建野生型（C57BL/6）和 NLRP3 基因敲除（NLRP3^-/- ）小鼠模型，为研究提供了重要的实验对象；其次，进行 RNA 转录组分析，筛选与伤口愈合相关的潜在基因；同时，运用实时逆转录聚合酶链反应（Real-time RT-PCR）技术，检测基因表达水平；此外，通过酶联免疫吸附测定（ELISA）分析细胞因子和炎症介质水平；还采用细胞共培养实验，探究 NLRP3 对巨噬细胞与成纤维细胞相互作用的影响。

研究结果如下：

1. NLRP3 在野生型皮肤伤口部位的表达：通过转录组测序和 RT-PCR 分析发现，NLRP3 在野生型小鼠伤口部位从第 3 天到第 14 天呈现高表达，暗示其可能在皮肤伤口愈合中发挥重要作用。
2. NLRP3 缺乏对皮肤伤口愈合的影响：对比野生型和 NLRP3^-/-小鼠的伤口愈合过程，发现 NLRP3^-/-小鼠在伤口愈合的早期和中期，伤口收缩率明显低于野生型小鼠，伤口愈合速度显著减慢。组织学分析显示，NLRP3^-/-小鼠的上皮再生和结缔组织形成均少于野生型小鼠，且伤口处胶原蛋白纤维的数量和成熟度也存在差异。
3. NLRP3 缺乏对伤口组织炎症反应的影响：免疫荧光和 RT-PCR 检测结果表明，NLRP3^-/-小鼠伤口部位的半胱天冬酶 - 3（Caspase-3）、B 细胞淋巴瘤 - 2（Bcl-2）和 p53 水平降低，同时炎症介质 IL-6、TNF-α 和前列腺素 E₂（PGE₂）的分泌也减少。不过，NLRP3^-/-小鼠血清中的 PGE₂水平却高于野生型小鼠，这可能与局部和全身的 PGE₂调节差异有关。
4. NLRP3 缺乏对伤口部位组织生长因子表达的影响：研究发现，NLRP3^-/-小鼠伤口部位的基质金属蛋白酶 - 9（MMP-9）、雌激素受体 α（ERα）、表皮生长因子（EGF）和血管内皮生长因子（VEGF）等组织生长因子的表达水平明显低于野生型小鼠，这表明 NLRP3 缺失可能通过降低这些生长因子的表达，进而延缓伤口修复过程。
5. NLRP3 在巨噬细胞与成纤维细胞相互作用中的作用：通过细胞共培养实验，研究人员发现 NLRP3 在巨噬细胞与成纤维细胞的相互作用中起着关键作用。野生型巨噬细胞条件培养基（M1? CM 或 M2? CM）能够诱导成纤维细胞中 FGF-2、MMP-2 和 VEGF 的表达，而 NLRP3^-/-巨噬细胞条件培养基的诱导作用则明显减弱；同样，野生型成纤维细胞条件培养基（MFbCM）可以刺激巨噬细胞分泌 NO、IL-6、TNF-α（M1 巨噬细胞）或 IL-10、Ym1 和精氨酸酶（M2 巨噬细胞），但 NLRP3^-/- MFbCM 的刺激作用也受到抑制。
6. NLRP3 缺乏对 PGE₂合成的影响及 PGE₂的作用：研究表明，NLRP3^-/-的 M1/M2 巨噬细胞和成纤维细胞中，COX-2 的表达和 PGE₂的分泌均显著降低。补充外源性 PGE₂能够部分恢复 NLRP3^-/-细胞条件培养基对巨噬细胞和成纤维细胞功能的影响，这表明 PGE₂可能是 NLRP3 介导巨噬细胞与成纤维细胞相互作用的关键下游介质。

研究结论和讨论部分指出，该研究明确了 NLRP3 是皮肤伤口愈合的关键调节因子，它在炎症反应和组织重塑阶段均发挥着重要作用。NLRP3 通过调节 PGE₂的产生，介导巨噬细胞与成纤维细胞之间的相互作用，从而协调伤口愈合过程中的细胞和分子事件。然而，目前的研究仍存在一些局限性。例如，小鼠模型与人类皮肤存在差异，小鼠皮肤主要通过收缩愈合，而人类皮肤更多依赖肉芽组织形成和再上皮化，因此将这些研究结果外推至人类伤口愈合时需要谨慎，并需要在其他模型中进一步验证。此外，虽然研究表明 PGE₂可能是 NLRP3 信号的下游介质，但仍需要更多实验来确定 NLRP3 - PGE₂级联在体内皮肤伤口愈合中的具体作用。尽管如此，这项研究为深入理解皮肤伤口愈合的机制提供了重要的理论依据，为未来开发更有效的伤口治疗策略奠定了基础，具有重要的科学意义和潜在的临床应用价值。