2026年3月4日,清華大學(xué)劉萬(wàn)里教授聯(lián)合中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院皮膚病醫(yī)院陸前進(jìn)教授及中南大學(xué)湘雅二醫(yī)院吳海競(jìng)教授、清華大學(xué)藥學(xué)院張永輝教授,分別在
Nature
Immunity & Inflammation發(fā)表全新論文。
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根據(jù)最新的
Nature論文,皮膚細(xì)胞中平時(shí)用來(lái)合成膽固醇的法尼基焦磷酸(FPP)分子,在關(guān)鍵時(shí)刻變身成為“生化警報(bào)器”,在病灶局部結(jié)合并激活TRPV3,進(jìn)而啟動(dòng)兩條信號(hào)通路,增強(qiáng)系統(tǒng)性IgG抗體應(yīng)答。
此外,研究還發(fā)現(xiàn)植物來(lái)源的芳香類TRPV3激動(dòng)劑,也通過(guò)TRPV3-Ca2+信號(hào)軸放大IgG抗體應(yīng)答。由此,“一內(nèi)一外”形成的雙模式TRPV3激活信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)體,為新型疫苗佐劑的研發(fā)以及系統(tǒng)性紅斑狼瘡(SLE)等自身免疫病的防治提供潛在靶點(diǎn)和思路。
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▲警報(bào)素與芳香素的雙模TRPV3激活介導(dǎo)的系統(tǒng)性抗體應(yīng)答,此油畫為
Immunity & Inflammation論文的當(dāng)期封面(圖片來(lái)源:吳海競(jìng)教授 油畫作品)
局部病灶觸發(fā)系統(tǒng)性免疫應(yīng)答
局部感染或刺激能夠“牽一發(fā)而動(dòng)全身”,觸發(fā)遠(yuǎn)端淋巴器官的生發(fā)中心(GC)反應(yīng),從而建立系統(tǒng)性體液免疫應(yīng)答。但身體是如何做到這一點(diǎn)的,是免疫學(xué)長(zhǎng)期關(guān)注的關(guān)鍵難題。
皮膚作為人體最大的外周免疫器官之一,是抵御病原體入侵與環(huán)境刺激的第一道屏障。皮膚最外側(cè)表皮的角質(zhì)形成細(xì)胞(KC細(xì)胞)不僅承擔(dān)物理屏障作用,還能感知外界各類威脅(感染或損傷),協(xié)調(diào)免疫防御,連接固有免疫與適應(yīng)性免疫。然而,一個(gè)核心懸念始終未解:局部病灶究竟通過(guò)何種關(guān)鍵信號(hào),才能把信息精準(zhǔn)傳遞到引流淋巴結(jié),定向增強(qiáng)IgG應(yīng)答?
通常來(lái)說(shuō),抗體應(yīng)答強(qiáng)度由免疫系統(tǒng)設(shè)定的“閾值”決定。一方面,遺傳變異可以把閾值調(diào)低,使機(jī)體更容易出現(xiàn)異常體液免疫放大。此前,研究團(tuán)隊(duì)就在
Science論文中指出,IgG1關(guān)鍵變異體可顯著降低B細(xì)胞活化閾值,增強(qiáng)GC反應(yīng)并促進(jìn)自身抗體產(chǎn)生。
另一方面,外界刺激同樣可能通過(guò)代謝相關(guān)分子模式改變免疫閾值。甲羥戊酸通路是細(xì)胞必需的核心代謝途徑,研究團(tuán)隊(duì)前期揭示,靶向該通路的降脂藥物他汀能促進(jìn)抗體應(yīng)答。但關(guān)鍵空白在于,此通路的代謝中間物是否會(huì)在局部感染或刺激中被“動(dòng)員”,為快速、遠(yuǎn)距離傳播的免疫信號(hào),從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)性體液免疫放大?
更重要的是,系統(tǒng)性紅斑狼瘡(SLE)等一系列自身免疫病常伴隨皮膚的金黃色葡萄球菌定植升高,并受到環(huán)境脅迫因素(如過(guò)度光照等)的持續(xù)影響,這提示局部病灶可能不斷向免疫系統(tǒng)輸入異常信號(hào),進(jìn)而改變免疫應(yīng)答閾值。
由此,局部皮膚免疫紊亂如何逐步演變?yōu)槿硇缘淖陨砜贵w反應(yīng),不僅是基礎(chǔ)免疫學(xué)的重要問(wèn)題,也直接關(guān)系到SLE等疾病的發(fā)生發(fā)展及干預(yù)策略。
挖掘出關(guān)鍵信號(hào)軸
基于上述關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題,劉萬(wàn)里教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合多方合作者,系統(tǒng)鑒定FPP是KC細(xì)胞來(lái)源的內(nèi)源性警報(bào)素,并解析其調(diào)控全身體液免疫的FPP-TRPV3-IL-6/CCL20-GC信號(hào)軸;同時(shí)發(fā)現(xiàn)香芹酚(Carvacrol)和樟腦酮(Camphor,莰酮)等芳香類TRPV3激動(dòng)劑可類似地通過(guò)TRPV3-Ca2+信號(hào)軸增強(qiáng)抗體應(yīng)答。上述工作揭示局部感染觸發(fā)系統(tǒng)性體液免疫的全新分子機(jī)制。
具體來(lái)說(shuō),當(dāng)皮膚受到病原體感染或紫外線輻照時(shí),未折疊蛋白反應(yīng)(UPR)會(huì)激活甲羥戊酸通路的固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白(SREBFs)轉(zhuǎn)錄因子,促使KC細(xì)胞在胞內(nèi)快速累積FPP;累積的FPP會(huì)結(jié)合KC細(xì)胞TRPV3胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域,誘導(dǎo)胞外鈣離子進(jìn)入胞漿,進(jìn)而激活Ca2+-CaM-Calcineurin-NFAT和PYK2–RAS–ERK兩條下游信號(hào)通路,誘導(dǎo)KC細(xì)胞分泌IL-6和CCL20等促進(jìn)抗體應(yīng)答的炎癥因子和趨化因子。
其中,IL-6可促進(jìn)Tfh細(xì)胞分化,CCL20則能招募并促進(jìn)遷移性2型常規(guī)樹(shù)突狀細(xì)胞向引流淋巴結(jié)遷移。在二者的協(xié)同作用下,顯著增強(qiáng)引流淋巴結(jié)中GC反應(yīng),這不僅促進(jìn)了病原體特異性IgG抗體應(yīng)答,同時(shí)也提升了引流淋巴結(jié)中記憶性B細(xì)胞和漿細(xì)胞的生成,為機(jī)體建立長(zhǎng)效的體液免疫保護(hù)。
為驗(yàn)證該信號(hào)軸的生理功能,研究團(tuán)隊(duì)構(gòu)建多種基因敲除的工程小鼠模型。他們發(fā)現(xiàn),F(xiàn)PP介導(dǎo)的抗體增強(qiáng)效應(yīng)在TRPV3缺陷小鼠中被減弱:TRPV3敲除小鼠在鏈球菌感染后,血清中病原體特異性IgG抗體滴度顯著降低,引流淋巴結(jié)中Tfh細(xì)胞和GC B細(xì)胞分化受阻,面對(duì)高劑量病原體再次攻擊時(shí),皮膚壞死病灶更大、體重?fù)p失更嚴(yán)重。而野生型小鼠則能通過(guò)FPP-TRPV3軸建立有效的免疫保護(hù)。
此外,研究還發(fā)現(xiàn)FPP的作用具有急性、局部、組織特異性特征,且會(huì)被機(jī)體的磷酸酶快速降解為無(wú)活性的法尼基單磷酸(FMP),這一特性為其作為疫苗佐劑的開(kāi)發(fā)提供了重要的安全基礎(chǔ)。
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▲UPR–SREBFs–MVA–FPP–TRPV3–IL-6/CCL20–Tfh/GCB信號(hào)軸的示意圖(圖片來(lái)源:原始論文[1])
為自身免疫疾病干預(yù)提供新靶點(diǎn)
在探索該機(jī)制的臨床意義時(shí),研究團(tuán)隊(duì)將目光聚焦于SLE這一自身免疫性疾病。他們發(fā)現(xiàn),SLE患者的KC細(xì)胞中,尤其是TRPV3高表達(dá)的KC細(xì)胞亞群,其UPR-甲羥戊酸通路被異常激活,F(xiàn)PP-TRPV3-IL-6/CCL20信號(hào)軸呈過(guò)度活化狀態(tài),且該通路的激活程度與狼瘡疾病活動(dòng)度呈正相關(guān)。
進(jìn)一步的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證實(shí),金黃色葡萄球菌定植會(huì)通過(guò)激活該信號(hào)軸加劇小鼠狼瘡樣病理表現(xiàn),外源性FPP處理也會(huì)顯著提升狼瘡模型小鼠的抗dsDNA自身抗體滴度及尿蛋白水平,加重腎臟損傷。相反,KC細(xì)胞特異性TRPV3敲除則能有效緩解FPP介導(dǎo)的狼瘡病情惡化,從而證實(shí)過(guò)度激活的FPP-TRPV3軸是推動(dòng)SLE發(fā)病的重要因素。
不僅如此,聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)還驗(yàn)證了該信號(hào)軸在疫苗研發(fā)中的潛在價(jià)值,發(fā)現(xiàn)FPP作為佐劑與流感血凝素蛋白、肺炎球菌疫苗聯(lián)合免疫時(shí),能顯著提升疫苗誘導(dǎo)的特異性IgG抗體滴度,使小鼠在流感病毒、肺炎球菌攻擊后,存活率大幅提高,病理癥狀和體重?fù)p失顯著減輕,表明FPP具備開(kāi)發(fā)為新型疫苗佐劑的巨大潛力;香芹酚和樟腦酮等外源性激動(dòng)劑也通過(guò)相似機(jī)制增強(qiáng)IgG應(yīng)答。
綜上所述,此項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)代謝中間物FPP作為KC細(xì)胞來(lái)源的內(nèi)源性警報(bào)素的全新功能,解析“病灶局部危險(xiǎn)信號(hào)調(diào)控全身體液免疫”的分子通路。而FPP-TRPV3軸在SLE發(fā)生發(fā)展中的重要作用,證實(shí)該信號(hào)軸的過(guò)度活化是驅(qū)動(dòng)自身免疫紊亂的重要機(jī)制。
FPP的急性局部佐劑效應(yīng)為新型疫苗佐劑的研發(fā)開(kāi)辟了新方向,尤其在黏膜免疫和抗感染疫苗開(kāi)發(fā)中展現(xiàn)出重要的應(yīng)用前景。該研究將代謝調(diào)控與體液免疫緊密結(jié)合,為理解免疫代謝的交叉調(diào)控機(jī)制提供了全新視角,也為免疫相關(guān)疾病的轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究奠定了重要的理論基礎(chǔ)。
清華大學(xué)生命學(xué)院、清華-北大生命科學(xué)聯(lián)合中心、清華大學(xué)免疫學(xué)研究所、膜生物學(xué)全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、教育部蛋白質(zhì)科學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的劉萬(wàn)里教授是論文的首要通訊作者(lead corresponding author);中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院皮膚病醫(yī)院陸前進(jìn)教授、清華大學(xué)藥學(xué)院張永輝教授為本文的共同通訊作者(co-corresponding author)。清華大學(xué)冀正林博士,高吉博士研究生,張少存博士,李嘉杰博士研究生、湘雅二醫(yī)院吳海競(jìng)教授,浙江大學(xué)姚婧博士研究生,清華大學(xué)馬先強(qiáng)博士,湘雅二醫(yī)院忻悅博士研究生,清華大學(xué)朱永杰博士以及趙萌博士為本論文共同第一作者。
[1] Ji, Z., Gao, J., Zhang, S. et al. A metabolic alarmin from keratinocytes potentiates systemic humoral immunity. Nature (2026). https://doi.org/10.1038/s41586-026-10167-6
[2] Ji, Z., Gao, J., Xin, Y. et al. Fragrant TRPV3 agonists act as titratable organic adjuvants to amplify antigen-specific IgG response. Immun. Inflamm. 2, 15 (2026).
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