摘要
目的: 本研究旨在探究皮肤再生修复过程中关键细胞类型之间的信号互作,特别关注施万细胞通过Hbegf-Egfr信号轴调控表皮细胞再生能力的分子机制,探索该信号网络在不同年龄阶段创面修复中的功能状态及干预潜力。
方法: 本研究探索新生期(P2)、青春期(P21)、成年期(7 周龄)及老龄期(88 周龄)小鼠的背部全层皮肤缺损的单细胞转录组测序数据,覆盖皮肤伤口愈合全过程中的关键时点(术后第 0、4、7 天)。重点关注施万细胞在不同年龄段及伤口修复过程中分布动态、活化状态与Hbegf表达水平,绘制细胞-信号交互动态图谱。最终,通过多重免疫荧光验证单细胞转录组测序结果。
结果: 我们鉴定了10种细胞类型,包括基底细胞、施万细胞、内皮细胞、成纤维细胞和巨噬细胞等。细胞通讯分析发现,施万细胞与表皮细胞之间存在显著的配体-受体相互作用,且在伤口修复的早期和中期阶段相较于其他阶段显著增强。Hbegf作为配体,通过结合表皮细胞膜上的Egfr受体,介导Hbegf-Egfr信号轴,可能是连接神经周围细胞与表皮细胞的关键通路。在伤后第7天,EGF信号通路显著激活,表明该通路在皮肤再上皮化与组织重构中具有时效性功能。与此相比,88周龄小鼠的EGF信号通路显著下调,表明其信号传导功能受损。多重免疫荧光染色结果显示,伤后第4天损伤组中,施万细胞标记物S100b荧光信号轻度增强,表皮基底层标记物Krt5及Hbegf与Egfr的表达水平显著上调,且Hbegf与Egfr在表皮细胞中呈现强共定位现象。
结论: 本研究聚焦于皮肤创面修复障碍的关键机制,提出皮肤再生中神经源性–上皮信号互作的新机制框架。通过探索全生命周期小鼠皮肤创伤模型的单细胞转录组测序数据,发现施万细胞通过分泌Hbegf激活表皮细胞EGFR通路,在创面再上皮化过程中发挥关键作用,并揭示该信号轴在老龄创面中的显著损伤,可能是创面愈合障碍的主要原因之一。
