表皮干细胞和定向祖细胞在银屑病发病中的作用

Skin is a self-renewal tissue, which harbors a group of resident stem cells. These stem cells proliferate and maintain the integrity of the organization. Recent studies have found there are two types of stem cell populations in mouse skin: slow-cycle epidermal stem cells and committed progenitor cells. These two cells are different in their proliferative capacity, gene expression profiles, as well as the ability to repair the epidermis. However, the race-specific differences between mice and humans drive us to do more efforts to study the epidermal stem cells in human specimens. Psoriasis is a skin disease characterized by rapid proliferation of epidermal keratinocytes. How about the distribution of slow-cycling stem cells and committed progenitor cells in the epidermal keratinocytes of psoriasis? Can we find lurking undiscovered Niches in psoriatic epidermis? What is the role of slow-cycling stem cells and progenitor cells in the proliferation and differentiation of psoriasis? How about the fate of these cells in psoriasis? Is there any difference with the normal epidermis? Which factors and signal pathways decide the fate of these two cells? What contributes to the activation of the quiescent stem cells? The answers to these questions could create a new mouse psoriasis model and shed light on novel targeted blockade of epidermal proliferation.

皮肤是可自我更新的组织，存在着一群常驻干细胞，这些干细胞不断地增殖，维持着组织的完整性。最近的研究发现小鼠表皮中存在两种干细胞群：即慢周期干细胞和定向祖细胞，它们在增殖能力、基因表达谱以及修复表皮的能力等方面都存在着差异。但小鼠和人类之间的种族特异性差异需要我们做出更有意义的努力，将表皮干细胞的研究直接转向人体标本。银屑病是表皮快速增殖的疾病，银屑病表皮细胞中慢周期干细胞和定向祖细胞的分布情况如何？能否通过对银屑病的研究发现表皮干细胞或祖细胞潜伏在未被发现的 Niches中？慢周期干细胞和定向祖细胞在银屑病表皮增殖与分化过程中发挥什么样的作用？它们的最终命运如何？与正常表皮中存在什么样的不同？哪些因子决定了这两种细胞的命运？哪些分子信号通路调控着这些细胞？银屑病表皮细胞是如何从休眠期进入到活跃期的？以这两种细胞为基础建立新的小鼠银屑病模型，将为特异性靶向阻断角质形成细胞的增殖奠定基础。

通过对表皮角质形成细胞干细胞的系列研究，我们发现角蛋白24（Keratin 24，K24）可能作为表皮干细胞的表面标记之一。K24 是一种新型角蛋白，在角质形成细胞、胎盘、结肠、脾脏中表达较丰富。在人类，有研究发现，K24可能是早期大肠癌的发病的易感基因。亦有研究表明，K24参与角膜上皮细胞的终末分化。我们的研究结果发现，Western blot结果提示，体外培养的银屑病皮损区来源的角质形成细胞中K24的蛋白表达水平低于正常角质形成细胞。细胞免疫荧光检测发现，K24在正常人角质形成细胞中呈胞浆分布；组织免疫荧光检测发现，在正常人表皮中，K24主要表达于棘细胞上层，在基底层及棘层少量表达。通过体外传代和Ca2+诱导两种方法诱导人角质形成细胞分化发现，与对照组相比，K24在衰老及分化较为明显的角质形成细胞中蛋白表达更丰富。MTS及EdU检测提示，与对照组相比，正常人角质形成细胞过表达K24后，增殖能力及细胞活性降低；流式细胞周期结果显示，K24过表达的人角质形成细胞出现了细胞周期的G1/S期阻滞；Western blot结果进一步提示，增殖相关蛋白K14、K17、c-Myc表达下调；细胞周期相关蛋白p53，p21表达上调。透射电镜法及流式凋亡检测提示，K24过表达诱导自噬并促进人表皮角质形成细胞凋亡的发生；Western blot结果提示，自噬相关蛋白Atg5和Atg7，凋亡相关蛋白Cleaved caspase-3表达上调。Western blot结果提示，K24过表达促进人表皮角质形成细胞的分化，角质形成细胞分化相关蛋白Kl，loricrin和involucrin的表达上调。细胞免疫荧光结果提示，K24过表达诱导人表皮角质形成细胞的细胞形态发生改变，细胞骨架蛋白α-tubulin表达上调；β半乳糖苷酶检测提示，K24过表达亦促进角质形成细胞衰老的发生。Transwell试验结果提示，K24过表达抑制人表皮角质形成细胞的迁移能力；Western blot结果提示，K24过表达促进角质形成细胞EMT相关蛋白E-cadherin表达上调，N-cadherin和Slug表达下调。Western blot结果提示，人表皮角质形成细胞过表达K24后，与对照组相比，PKCδ蛋白磷酸化水平增加。