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Cell Stem Cell | Ning Xu Landen/李冬青合作绘制人类皮肤伤口愈合的时空分子图谱

BioArt · 公众号 · 生物 · 2025-01-04 09:31

正文

皮肤伤口愈合是维持人类皮肤完整性的重要生理过程，主要经历炎症、增殖和重塑三个相互交叠的阶段【1】。然而，关于这一过程中细胞动态和协调机制的详细研究仍然有限。慢性伤口（如静脉性溃疡和糖尿病足溃疡）因其愈合能力受损，通常表现为角质形成细胞迁移和增殖受阻以及炎症反应紊乱【2,3】，给全球数百万的患者带来了长期的健康和经济负担，因此，其治疗需求尤为迫切。尽管小鼠皮肤的伤口模型已经为人们提供了重要的基础研究信息，但相比于人类皮肤由于其组织结构和愈合机制的差异性，这些模型往往在转化应用时无法成功地转化为临床治疗【3,4】。

2024年12月26日，瑞典卡罗林斯卡医学院（Karolinska Institute）的Ning Xu Landén团队联合中国医学科学院皮肤病研究所的李冬青团队，在Cell Stem Cell发表了题为Spatiotemporal single-cell roadmap of human skin wound healing的resource论文（第一作者为刘壮博士）。这项研究通过利用单细胞RNA测序（scRNA-seq）和空间转录组学（ST-seq），对来自健康人的皮肤伤口样本进行了系统分析。组织样本分别在受伤后第1天（Wound1：炎症期）、第7天（Wound7：增殖期）和第30天（Wound30：重塑期）采集，以反映愈合过程中的三个不同阶段。该研究首次建立了人类皮肤伤口愈合的时空细胞图谱，探索了创伤愈合过程中不同细胞和分子的作用机制，为治疗慢行伤口提供了重要的理论依据。

1. 本研究首先发现角质形成细胞的再上皮化动态影响伤口愈合的快慢。在炎症阶段（Wound1），迁移型角质形成细胞（Bas-mig和Spi-mig）数量显著增加，并高表达多种与细胞迁移和炎症反应相关基因。而在增殖阶段（Wound7），增殖型角质形成细胞（Bas-prolif）显著增加，以及迁移型角质形成细胞表现出增强的细胞外基质组织沉积和细胞黏附能力，从而一起推动再上皮化进程。通过整合单细胞和空间转录组学分析发现，迁移型角质形成细胞更加接近伤口形成一个Migration zone，而增值型角质形成细胞在其外围形成一个Proliferation zone，他们共同形成人伤口边缘的特别组织结构。

2. 通过基因调控网络分析鉴定到一个与细胞迁移相关的核心转录因子FOSL1。干扰FOSL1显著抑制角质形成细胞迁移，以及免疫荧光染色进一步验证其在表皮细胞再上皮化过程中的关键作用。

3. 本研究揭示了促炎型巨噬细胞与成纤维细胞在伤口愈合过程中的协同作用。研究发现，这两类细胞通过“接力赛”的方式，在不同时期支持伤口边缘角质形成细胞的迁移，从而促进表皮细胞的再上皮化。这一动态合作机制突出显示了细胞类型间的时空协调对于伤口修复的重要性。

4. 为了提高研究的临床相关性，团队还将急性伤口数据与慢性伤口进行比较。研究发现慢性伤口中炎症反应受损和细胞迁移能力不足是其愈合障碍的核心问题。这一发现提示，通过针对这些障碍的靶向治疗（例如改善炎症反应或恢复细胞迁移能力），可以显著提升慢性伤口的治疗效果。

5. 人类与小鼠急性伤口愈合机制的比较进一步强调了时空图谱在连接基础研究与临床创新中的不可或缺的价值。本研究展示了使用人类数据进行伤口愈合研究的必要性，这为开发新型治疗方法提供了更加可靠的科学依据。

卡罗林斯卡医学院刘壮博士为本文的唯一第一作者。卡罗林斯卡医学院Ning Xu Landén教授和中国医学科学院皮肤病研究所的李冬青研究员为共同通讯作者。

原文链接：

https://www.cell.com/cell-stem-cell/fulltext/S1934-5909(24)00412-0

制版人：十一

参考文献

1. Cañedo-Dorantes, L., and Cañedo-Ayala, M. (2019). Skin Acute Wound Healing: A Comprehensive Review. Int J Inflam 2019, 3706315. 10.1155/2019/3706315.

2. Pastar, I., Stojadinovic, O., Yin, N.C., Ramirez, H., Nusbaum, A.G., Sawaya, A., Patel, S.B., Khalid, L., Isseroff, R.R., and Tomic-Canic, M. (2014). Epithelialization in Wound Healing: A Comprehensive Review. Adv Wound Care (New Rochelle) 3, 445-464. 10.1089/wound.2013.0473.

3. Darwin, E., and Tomic-Canic, M. (2018). Healing Chronic Wounds: Current Challenges and Potential Solutions. Current Dermatology Reports 7, 296-302. 10.1007/s13671-018-0239-4.

4. Pastar, I., Wong, L.L., Egger, A.N., and Tomic-Canic, M. (2018). Descriptive vs mechanistic scientific approach to study wound healing and its inhibition: Is there a value of translational research involving human subjects? Exp Dermatol 27, 551-562. 10.1111/exd.13663.

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