摘要
皮肤创伤愈合的结局(再生或纤维化)受到机械张力的关键调控,然而力学信号如何通过调控成纤维细胞与免疫细胞之间的相互作用驱动张力性瘢痕形成,其机制尚不明确。本研究通过单细胞转录组测序与多种实验方法,系统揭示筋膜层成纤维细胞在机械张力作用下的应答特征,及其在调控II型免疫反应中的核心功能,从而阐明力学–免疫互作轴在创面纤维化形成中的分子基础。
建立C57BL/6小鼠皮肤张力创面模型,利用可调式机械加载装置施加可控张力。于术后第14天收集全层皮肤样本进行单细胞RNA测序。结合免疫荧光染色、流式细胞术、体外细胞拉伸模型、CUT&Tag及ChIP-qPCR等技术,系统分析不同力学条件下成纤维细胞的转录状态、关键调控因子及其与免疫细胞之间的信号网络。进一步通过FAK抑制剂处理及Runx1条件性基因敲除模型,验证关键信号通路的因果作用,并在人皮肤组织中进行验证。
机械张力刺激下,II型免疫反应增强,ILC2数量及其分泌IL-5、IL-13的能力升高。筋膜层成纤维细胞是II型免疫激活因子IL-33的主要来源,其Il33在机械刺激下显著上调,IL-33蛋白由核内转移至胞质并释放,激活ST2⁺ ILC2分泌IL-13。IL-13作用于高表达IL-13R的筋膜层成纤维细胞,形成“筋膜层成纤维细胞–ILC2”促纤维化正反馈环路。Runx1可直接结合Il33启动子促进其转录,机械刺激诱导的Runx1上调依赖FAK磷酸化激活,FAK抑制可下调Runx1与IL-33并减轻纤维化。上述机制在人皮肤和瘢痕细胞中具有保守性。
本研究揭示筋膜层成纤维细胞兼具机械感知与免疫调控功能,在张力相关纤维化中发挥核心作用。机械张力通过FAK–Runx1–IL-33信号轴激活ILC2,形成力学–免疫正反馈环路,诱导瘢痕形成。该发现阐明了机械信号与免疫反应的分子衔接机制,为理解张力性瘢痕形成及开发抗纤维化靶向策略提供了新理论依据。
