常見的自身免疫性皮膚疾病具有區域性發病的特征。例如，超過80%的白癜風病人發病部位呈雙側對稱分布，這種類型被稱為非節段型白癜風(圖1)1,2。在白癜風中，自體活化的CD8++T細胞攻擊黑色素細胞，導致皮膚出現白斑。全世界有0.5%到2%的人患有此病，但目前還沒有獲FDA批準的治療方案。既往的研究表明，IFN-γ信號對CD8+ T細胞導致的皮膚脫色至關重要3-6;然而，介導IFN-γ功能的細胞類型尚不清楚。另外，針對白癜風區域性發病的假說包括微生物群分布的區域差異、黑色素細胞抗原的表達差異、以及神經末梢釋放的神經肽的差異等7-10。闡明自身免疫病的發病特征的調節機製可以幫助開發有效的治療方案。

2021年12月16日，北京生命科學研究所/清華大學生物醫學交叉研究院的陳婷研究團隊在Nature雜誌上發表了題為 Anatomically distinct fibroblast subsets determine skin autoimmune patterns 的研究論文，通過單細胞轉錄組測序、小鼠模型和一係列遺傳學實驗方法，揭示了皮膚成纖維細胞在白癜風疾病中的重要作用：成纖維細胞是唯一必需的能招募和激活自體活性CD8+ T細胞的皮膚細胞;不同部位成纖維細胞對IFN-γ的響應能力決定其招募CD8+ T細胞的能力，並決定白癜風的發病位置偏好。

為了從細胞層麵研究白癜風對稱性分布的特征，作者首先對白癜風病人皮膚樣本進行免疫熒光染色，發現CD8+ T細胞大量聚集在皮損與非皮損區域交界處。根據這種CD8+ T細胞的分布模式，可以推測白癜風疾病發生過程中存在一種募集機製，在皮損交界處協調招募CD8+T細胞，使CD8+ T細胞一直處在病變皮膚前沿，驅動脫色區域逐步擴大。

通過單細胞轉錄組測序，作者發現白癜風病人皮膚中殺傷性CD8+ T細胞的比例比正常人高，且表達更高水平的IFNG。GO分析表明，病人黑色素細胞、成纖維細胞的特異性基因在IFN-γ信號通路上富集。對IFN-γ下遊pSTAT1信號的免疫熒光染色發現，白癜風病人皮膚中超過80%的pSTAT1+細胞是成纖維細胞，以上結果說明成纖維細胞是白癜風病人中最主要的響應IFN-γ信號的細胞類型。

為了進一步研究白癜風進展的調節機製，作者建立了一種白癜風小鼠模型。經過皮膚接種B16F10細胞和腹腔注射anti-CD4抗體，C57小鼠出現和白癜風病人類似的表征，包括表皮脫色、CD8+ T細胞聚集浸潤和黑色素細胞丟失。研究發現，IFN-γ信號受體敲除的轉基因小鼠 (Ifngr1 KO) 在經過相同的處理後，CD8+ T細胞的浸潤較WT小鼠顯著減少，表皮也未出現黑色素細胞缺失。這一結果說明，響應IFN-γ信號的細胞對於白癜風的發生和進展至關重要。

那麼，到底哪種細胞類型才是起到決定性作用的呢?其又是如何發揮功能的?陳婷團隊接下來用多種實驗手段證明，在白癜風疾病中，成纖維細胞通過CXCL9和CXCL10調控CD8+ T細胞的招募(圖2)。首先，作者利用Cre-loxP係統分別在6種細胞類型中進行特異性地敲除Ifngr1。結果發現，成纖維細胞特異性敲除IFNGR1後，有效阻止白癜風發生。小鼠表皮浸潤的CD8+ T細胞數目明顯減少，且不影響黑色素細胞數目，也沒有造成表皮脫色的現象;而其他條件性敲除小鼠均出現了白癜風表型。隨後，作者通過成纖維細胞移植實驗發現，在一個完全沒有IFN-γ響應的皮膚局部環境中，隻給予外來的能響應IFN-γ的成纖維細胞就足以介導局部CD8+ T細胞的招募和聚集。第三，Transwell實驗發現成纖維細胞通過分泌因子招募激活的CD8+ T細胞。而與正常的成纖維細胞相比，趨化因子CXCL9，CXCL10 在白癜風病人和白癜風模型小鼠成纖維細胞中均有較高的上調。於是，研究人員在WT小鼠中利用慢病毒在真皮成纖維細胞中敲低Cxcl9或Cxcl10基因，發現敲低了趨化因子的成纖維細胞失去了對CD8+ T細胞的招募的能力。

成纖維細胞存在部位異質性11，小鼠不同部位的成纖維細胞通過Hoxc基因調節Wnt信號通路調控了毛囊的再生12。但不同部位的成纖維細胞在調控免疫反應方麵尚未有人研究。研究人員通過對2265例非節段型白癜風病人的分析發現，白癜風在不同部位的發病頻率存在很大差異，其中手背、胸部發病率最高，而手掌和上肢發病率最低。同時，不同部位的成纖維細胞在IFN-γ處理後的表達譜變化也不盡相同，手背、胸部和背部的CXCL9、CXCL10上調倍數更高。進一步的相關性分析也說明發病率高的部位的成纖維細胞響應IFN-γ的程度也更高。此外，研究人員在白癜風小鼠模型中也發現了這一相關性。白癜風模型誘導後，小鼠背部和腹部毛囊中的黑色素細胞完全丟失，但爪背、掌心部位的黑色素細胞並未受到影響。且小鼠背部和腹部成纖維細胞在IFN-γ處理以後的Cxcl9、Cxcl10表達水平要比爪背、掌心高。於是，作者將來自WT小鼠背部和爪背的成纖維細胞移植到Ifngr1 KO小鼠上，結果發現，來自WT小鼠背部的成纖維細胞對CD8+ T細胞的招募能力更強。這些實驗說明，不同部位成纖維細胞對IFN-γ的響應能力決定其招募CD8+ T細胞的能力，並決定白癜風的發病位置偏好(圖3)。

綜上所述，該研究首次發現成纖維細胞對皮膚自身免疫病的發生至關重要;同時對自身免疫疾病發生的調控存在區域差異性，不同部位的成纖維細胞因響應IFN-γ的程度不同，而導致了對T細胞招募能力的不同。成纖維細胞不僅僅存在於皮膚中，幾乎所有的器官都有成纖維細胞的存在，該研究亦為其他器官自身免疫病發生機製的研究提供了借鑒。

北京生命科學研究所陳婷研究員和北京醫院常建民教授為該論文的共同通訊作者。北京生命科學研究所的徐子健和陳道明為共同第一作者。該論文的其他作者還包括首都師範大學的胡煜成副研究員，北京生命科學研究所的薑開菊、黃煥偉、杜營雪、吳文波、隋建華研究員，北京大學第三醫院的王文慧醫生、張龍醫生，西京醫院的李舒麗醫生、李春英教授，中國醫學科學院皮膚病研究所楊勇教授。該工作在北京生命科學研究所完成。

論文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41586-021-04221-8

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