皮肤炎症的新机制：OTULIN通过抑制RIPK1介导的角质细胞坏死性凋亡维持皮肤稳态
作者与发表信息
本研究由德国科隆大学的Hannah Schünke、Ulrike Göbel、Ivan Dikic及Manolis Pasparakis团队共同完成，发表于Nature Communications（2021年12月，卷12，文章编号5912）。
学术背景
研究领域：本研究属于炎症与细胞死亡调控领域，聚焦线性泛素化（linear ubiquitination）在皮肤稳态中的作用。
研究动机：OTULIN是一种特异性去泛素化酶，可降解线性泛素链（M1-linked ubiquitin chains）。OTULIN功能缺失会导致人类OTULIN相关自身炎症综合征（ORAS），表现为多器官炎症，尤其是皮肤病变。然而，OTULIN在皮肤中的具体作用机制尚不明确。本研究旨在揭示OTULIN如何通过调控角质细胞死亡途径（如坏死性凋亡necroptosis和凋亡apoptosis）预防皮肤炎症。
研究流程与实验设计
动物模型构建
- 基因工程小鼠：通过交叉育种构建表皮特异性OTULIN敲除小鼠（OTULIN^E-KO），并进一步与TNFR1、RIPK1激酶失活（RIPK1^D138N）、RIPK3、MLKL、FADD等基因缺陷小鼠杂交，以明确关键信号通路。
- 表型分析：观察小鼠出生后皮肤病变的发展（如背部炎症灶和尾部病变），并通过组织学分析（H&E染色）评估表皮增厚、角质细胞增殖（Ki-67染色）及死亡（cleaved caspase-3/8染色）。
分子机制解析
- 信号通路检测：通过免疫印迹（Western blot）分析皮肤组织中线性泛素链积累、NF-κB和MAPK通路激活状态。
- 细胞实验：分离原代角质细胞，评估TNF诱导的细胞死亡（实时成像检测DRAQ7摄取），验证OTULIN缺失对坏死性凋亡的敏感性。
基因表达分析
- RNA测序：对比OTULIN^E-KO小鼠病变与非病变皮肤组织的基因表达谱，发现I型干扰素（IFN）相关基因（如IFIT1、OASL2）显著上调。
- qRT-PCR：验证炎症因子（CCL3、CXCL10、IL-6等）的表达水平。
免疫细胞浸润评估
- 免疫组化检测F4/80^+（巨噬细胞）和Gr-1^+（粒细胞）在真皮中的浸润，证实炎症反应与角质细胞死亡相关。
主要结果
OTULIN缺失导致皮肤炎症依赖TNFR1-RIPK1信号
- OTULIN^E-KO小鼠在出生后6天出现皮肤病变，而TNFR1或RIPK1激酶失活可完全阻止病变发生，表明TNFR1-RIPK1轴是驱动炎症的核心通路。
坏死性凋亡是主要致病机制
- RIPK3或MLKL敲除显著减轻病变，但未完全消除，提示坏死性凋亡是主导途径。而FADD与RIPK3双敲除小鼠完全无病变，表明凋亡在坏死性凋亡被抑制时可作为替代途径。
MyD88依赖的炎症触发
- MyD88（TLR/IL-1R信号适配蛋白）缺失延缓病变发展，提示皮肤菌群或损伤相关分子可能通过TLR激活炎症。
线性泛素化与LUBAC功能的差异
- 与LUBAC（如SHARPIN、HOIP）缺失小鼠不同，OTULIN缺失主要促进坏死性凋亡而非凋亡，揭示OTULIN在调控细胞死亡途径中的独特性。
结论与价值
- 科学意义：首次阐明OTULIN通过抑制TNFR1-RIPK1介导的角质细胞坏死性凋亡维持皮肤稳态，为ORAS的发病机制提供直接证据。
- 应用价值：靶向坏死性凋亡（如RIPK1抑制剂）或TNFR1信号可能成为治疗ORAS及其他炎症性皮肤病的潜在策略。
研究亮点
- 创新性发现：OTULIN缺失特异性激活坏死性凋亡，区别于LUBAC缺陷导致的凋亡主导表型。
- 技术严谨性：结合基因工程小鼠、原代细胞培养及多组学分析，系统性解析信号通路层级。
- 临床相关性：为抗TNF疗法在ORAS中的疗效提供机制解释，并拓展了坏死性凋亡在皮肤炎症中的作用认知。
其他价值
研究发现非病变皮肤中I型IFN信号已激活，提示OTULIN可能参与免疫监视，为后续研究提供新方向。