炎性皮肤病研究中的全组织外植体模型
研究背景
隐藏性毛囊炎的研究现状与挑战
隐藏性毛囊炎(Hidradenitis Suppurativa, HS)是一种相对常见且具有高度致病性的炎症性皮肤病。全球约有1%的人口受其影响,尤其在女性和边缘化群体中更为普遍。HS的病理机制复杂,涉及遗传、免疫、内分泌和环境等多种因素,具体风险因素包括肥胖、吸烟和家族病史等。
HS的主要特征是病变部位出现囊肿和纤维化,严重影响患者的生活质量,并伴有多种共病,如炎症性肠病和心理障碍。此外,HS患者的5年死亡率也高于其他炎症性皮肤病患者。尽管已有针对特定细胞因子的生物疗法(如TNF-α抑制剂阿达木单抗)被批准用于治疗HS,但这些治疗方法的效果因人而异,部分患者甚至会出现病情恶化或新的并发症,这表明现有的治疗手段仍不足以满足所有患者的需求。
研究动机与目标
由于缺乏准确模拟HS病理过程的体外模型和动物模型,研究人员难以深入理解该疾病的发病机制并开发有效的治疗方案。因此,本研究旨在开发一种标准化的全组织切片模型,以探究HS的病理机制及其对潜在治疗药物的反应。通过这种方法,研究人员可以更好地了解哪些细胞因子在HS中起关键作用,并评估不同治疗手段的有效性。
论文来源
本文由来自美国加州大学旧金山分校(University of California, San Francisco, UCSF)等多个机构的研究人员共同撰写,发表于2025年的《实验性皮肤病学》(Experimental Dermatology)。主要作者包括Phoebe E. Leboit、Dhara U. Patel、Jarish N. Cohen等。
研究流程与方法
样本采集与处理
研究人员收集了20例HS病变样本和23例健康对照样本。所有样本在4°C条件下保存并在48小时内进行处理。为了确保样本的一致性,所有皮肤样本均被削薄至800微米,并使用打孔器制备成标准尺寸的活检样本。随后,这些样本被放置在含有琼脂和培养基的12孔板中进行24小时培养。
实验设计与分析
1. 活检模型的建立
研究人员首先通过显微镜观察发现,经过24小时培养后,HS活检样本中的血管周围和间质淋巴细胞浸润减少,表皮上层和汗腺分泌部出现角质形成细胞坏死。健康对照样本在培养过程中也表现出类似的角质形成细胞坏死现象,这可能是由于缺血变化引起的。酶消化后的细胞计数结果显示,每个样本平均产生了约143万个细胞,其中65%为活细胞。定量PCR分析显示,免疫细胞标志物PTPRC(CD45)和CD3E的表达量保持良好,表明免疫细胞群得到了较好的保留。
2. 药物渗透性测试
为了验证小分子药物在组织中的渗透情况,研究人员使用了一种自发光的小分子化合物CPD A。结果显示,药物在4小时内开始进入组织,并在24小时内达到饱和状态。这一结果表明,24小时的培养时间可以在最大限度地传递药物的同时最小化细胞损失。
3. 细胞因子浓度分析
研究人员测量了IL-6、IL-8、GM-CSF、IFN-γ、IL-1β、TNF-α、IL-17A和IL-23A等细胞因子在RNA和蛋白质水平上的表达情况。结果显示,在基线状态下,HS样本中的IL-17A蛋白浓度显著高于健康对照组。培养过程中,IL-6和IL-8在RNA和蛋白质水平上的表达趋势在两种样本中均有所增加,但在HS样本中更为明显。此外,TNF-α、IL-1β和IL-17A等细胞因子在HS样本中的表达显著增加,而在健康对照样本中则没有明显变化。
4. 单细胞悬浮培养分析
研究人员还比较了HS和健康皮肤样本在单细胞悬浮培养条件下的细胞因子表达情况。结果显示,IL-8和IL-6在两种样本中均有较高浓度,但HS样本中的IL-8浓度显著高于健康对照组。此外,TNF-α和IL-17A的蛋白质浓度在HS样本中也显著增加。
5. 治疗效果评估
研究人员进一步测试了地塞米松和IL-2对HS活检样本的影响。结果显示,地塞米松显著降低了IL-6、CXCL8、IL-1β、CSF2和IL-23的转录水平,并减少了IL-1β、CXCL1、CCL3和PDGF-AA的蛋白质浓度。IL-2则显著增加了CD4和效应T细胞中CD25的表达,并提高了调节性T细胞的比例。
主要研究结果
细胞因子表达模式
研究发现,IL-6和IL-8的表达在所有样本中均有所增加,这可能与组织损伤反应有关。而IL-1β、TNF-α和IL-17A的表达则主要在HS样本中显著增加,表明这些细胞因子与HS的炎症反应密切相关。此外,某些细胞因子之间存在高相关性,例如IL-1β与TNF-α和IL-17A之间的强相关性,这提示这些细胞因子可能存在协同作用。
模型的应用价值
研究人员指出,这种标准化的全组织切片模型不仅可以用于研究HS的病理机制,还可以用于评估不同治疗手段的效果。与传统的单细胞悬浮培养相比,该模型能够更好地保留组织结构,并允许研究人员通过显微镜观察细胞间的相互作用。
结论与意义
科学价值与应用前景
本研究开发了一种标准化的全组织切片模型,成功模拟了HS的病理过程,并揭示了某些细胞因子在HS中的重要作用。研究结果为进一步理解HS的发病机制提供了重要线索,并为开发更有效的治疗手段奠定了基础。此外,该模型还可以用于评估新型药物的疗效,从而加速临床转化研究的进程。
研究亮点
- 创新性:首次建立了标准化的全组织切片模型,能够在体外模拟HS的病理过程。
- 系统性:全面分析了多种细胞因子在RNA和蛋白质水平上的表达变化,揭示了HS中的关键炎症介质。
- 实用性:该模型不仅可以用于研究HS的病理机制,还可以用于评估不同治疗手段的效果,具有重要的应用价值。
局限性与未来展望
尽管该模型在模拟HS病理过程方面表现出色,但仍存在一定局限性。例如,模型中的炎症状态可能受到样本处理的影响,且健康对照样本无法完全匹配HS样本的年龄、性别和取样部位。未来的研究应进一步优化模型设计,提高样本的一致性和可比性,以便更好地应用于临床研究。
本研究为HS的病理机制研究和新型治疗手段的开发提供了重要工具和技术支持,有望推动该领域的进一步发展。