CCN1与NRG-1通过受体integrin/ErbB通路协同调控黑素细胞功能及在黑变病发病中的机制研究

Riehl’s melanosis is a disfiguring pigmented skin disease with unknown pathogenesis. Up till now, there is no effective treatment for Riehl’s melanosis. Previous studies have found that cysteine-rich protein 61 (CCN1), a unique extracellular matrix protein, is highly expressed in Riehl’s melanosis and could promote melanogenesis, which might be one of the important mechanisms of Riehl’s melanosis. However, the molecular mechanism of CCN1 on melanocyte remains unclear. Neuregulin-1 (NRG-1) is a novel melanogenic factor found in recent years, which participates in the regulation of skin pigment. It has been confirmed that there is a molecular overlap between CCN1 and NRG-1 through integrin-ErbB crosstalk, but the synergistic regulation of CCN1 and NRG-1 on melanocyte microenvironment needs to be clarified. In view of this, the project aims to explore the synergistic regulation of melanogenesis and melanosome transfer by CCN1 and NRG-1 through integrin/ErbB signaling and their potential molecular mechanisms in Riehl’s melanosis, so as to further explain the pathogenesis of Riehl’s melanosis from the perspective of melanocyte microenvironment regulation, and find new molecular targets for the clinical treatment of Riehl’s melanosis.

黑变病是一种毁容性色素沉着性皮肤病，发病机制不明，缺乏有效的治疗手段。申请人前期研究发现，一种独特的细胞外基质蛋白——富含半胱氨酸蛋白61（CCN1）具有促黑素合成能力，且在黑变病皮损中高表达，是黑变病发病的重要机制之一。但CCN1对黑素细胞功能的分子调控机制尚不明了。同时，神经调节蛋白-1（NRG-1）是一种近年发现的新型促黑素合成因子，参与皮肤色素的调控。现有研究证实，CCN1与NRG-1的受体integrin和ErbB之间存在交叉对话（crosstalk），但两者对黑素细胞生物学功能的协同调控作用亟待明确。鉴于此，本项目拟以人原代黑素细胞和黑变病患者为研究对象，探究CCN1与NRG-1通过受体integrin/ErbB通路对黑素细胞黑素合成和黑素小体转运能力的协同调控机制，旨在从黑素细胞微环境的角度更深入地揭示黑变病的发病机制，为黑变病的临床治疗寻找新的分子靶点。

黑变病是一种毁容性色素沉着性皮肤病，发病机制不明，缺乏特异、高效的治疗手段。近年研究认为，黑素细胞微环境破坏在黑变病中发挥始动作用。申请人前期研究发现，一种独特的细胞外基质蛋白——富含半胱氨酸蛋白61（CCN1）具有促黑素合成能力，是黑变病发病的重要机制之一。同时，神经调节蛋白-1（NRG-1）是一种近年发现的新型促黑素合成因子，参与皮肤色素的调控。但两者对黑素细胞生物学功能的协同调控作用亟待明确。基于此，本研究项目在体外细胞实验中构建了成纤维细胞和黑素细胞的共培养模型，明确了成纤维细胞旁分泌因子CCN1与NRG-1的相互调控网络，以及对黑素细胞微环境的协同调控作用，证实了CCN1能够上调黑素细胞integrin α6β1的表达，CCN1与NRG-1共刺激对黑素细胞integrin α6β1的上调作用被放大，并且其对黑素细胞黑素生成的影响是通过integrin α6β1/ErbB信号通路实现的。其次，研究结果发现纤溶酶可以通过刺激成纤维细胞旁分泌CCN1上调黑素细胞的黑素合成和黑素小体转运能力，提示纤溶系统在黑素细胞微环境调控中起到关键作用。此外，本研究项目以黑变病患者为研究对象，明确了黑变病患者皮损中CCN1、NRG-1的表达水平显著升高。除CCN1与NRG-1以外，转化生长因子-β（TGF-β）被证实是参与黑素细胞微环境调控及生物学功能影响的另一重要因子。纤溶酶抑制剂氨甲环酸可以通过激活integrin αV信号途径恢复UVB照射下角质形成细胞中TGF-β1的下调表达，提示TGF-β是氨甲环酸临床治疗黑变病的重要靶点。最后，本研究项目还通过单细胞转录组测序对黑变病的免疫格局进行了初探，明确了适应性免疫反应和固有免疫反应在黑变病疾病进展中都起到一定作用，并且这一免疫反应过程是慢性的、温和的。对黑变病的髓系细胞亚群注释及轨迹分析发现，黑变病皮损局部浸润单核细胞最终演变为CD86-MRC1+SEPP1+的巨噬细胞和CD86-MRC1-CD69+的巨噬细胞；与正常样本相比，黑变病皮损局部CD86-MRC1+SEPP1+的巨噬细胞比例升高，CD86-MRC1-CD69+的巨噬细胞比例降低。上述研究结果揭示了CCN1、NRG-1和TGF-β在黑素细胞微环境调控中的作用，探索了其与黑变病发病的关系，为今后黑变病等色素沉着性疾病的分子机制及治疗靶点研究奠定了重要基础和理论依据。