单细胞多组学看银屑病：雷公藤红素脱颖而出-靶向成纤维细胞LRP1

银屑病是一种以表皮异常增生和真皮层慢性炎症为特征的难治性自身免疫性疾病，其发病机制涉及遗传、免疫及微环境因素的多重调控。尽管IL-23/Th17轴已被广泛认为是核心致病通路，但真皮层成纤维细胞在疾病进展中的作用尚未明确。2025年2月由欧阳紫君（深圳职业技术大学食品药品学院）、孙洋（南京大学生命科学学院、徐州医科大学江苏省新药研究与临床药学重点实验室）、孙海燕（深圳职业技术大学食品药品学院）团队发表在《Acta Pharmaceutica Sinica B》（最新影响因子/中科院分区：14.7/1区TOP）题为“Celastrol directly targets LRP1 to inhibit fibroblast-macrophage crosstalk and ameliorates psoriasis progression”的研究通过整合单细胞多组学测序技术，首次揭示了银屑病皮损中成纤维细胞通过分泌趋化因子CCL2介导巨噬细胞募集的分子机制，并发现天然化合物雷公藤红素（Celastrol）可通过靶向低密度脂蛋白受体相关蛋白1（LRP1）调控成纤维细胞-巨噬细胞互作，从而显著改善银屑病样炎症。

亮点

• 单细胞多组学解析病理机制：首次通过整合单细胞转录组、空间转录组及染色质可及性测序，揭示银屑病皮损中HLA+成纤维细胞亚群通过CCL2介导巨噬细胞募集的关键作用。
• 天然化合物的靶点发现：筛选发现雷公藤红素可特异性抑制成纤维细胞CCL2分泌，并通过靶点响应可及性分析（TRAP）鉴定LRP1为其直接作用靶点。
• LRP1的分子机制突破：阐明LRP1通过核转位与转录因子c-Jun结合，激活CCL2启动子的分子通路，为成纤维细胞调控炎症微环境提供新机制。
• 跨物种模型验证：在小鼠及食蟹猴模型中证实雷公藤红素的治疗效果，并构建成纤维细胞特异性LRP1敲除小鼠，验证靶点生物学功能。

研究方法

1) 样本与模型

• 临床样本：收集银屑病患者皮损及健康人皮肤组织，经伦理审查（批号2019-R-513）。
• 小鼠模型：C57BL/6小鼠及成纤维细胞特异性LRP1敲除（S100a4-cre/Lrp1flox/flox）小鼠，采用咪喹莫特（IMQ）诱导银屑病样皮炎。
• 食蟹猴模型：18只健康食蟹猴分为对照组、IMQ模型组及雷公藤红素治疗组，评估皮肤红斑、鳞屑及组织病理变化。

2) 单细胞多组学分析

• 单细胞RNA测序（scRNA-seq）：10x Genomics平台构建人/小鼠皮肤单细胞图谱，Seurat软件进行聚类注释及细胞互作分析。
• 空间转录组：Visium技术定位CCL2及LRP1在皮损中的空间分布。
• 单细胞ATAC-seq：分析成纤维细胞染色质开放区域，筛选关键转录因子（如c-Jun）。

3) 分子机制研究

• 靶点鉴定：TRAP技术结合热迁移实验（CETSA）、微量热泳动（MST）验证雷公藤红素与LRP1的直接结合。
• 信号通路：通过siRNA敲低、过表达及免疫共沉淀（Co-IP）解析LRP1调控c-Jun磷酸化及核转位的分子机制。
• 功能验证：ELISA检测CCL2分泌，Transwell实验评估巨噬细胞迁移能力。

4) 药效学评价

• 组织病理：H&E染色评估表皮厚度及炎性细胞浸润。
• 分子标志物：qPCR检测IL-23/Th17轴基因（IL17A、IL22）及角质形成标志物（KRT6、LOR）。
• 超声成像：食蟹猴皮损血管化程度定量分析。

前言

银屑病是一种由遗传、免疫和感染等多重因素共同作用引起的慢性自身免疫性疾病，其病理特征为角质形成细胞异常增生和真皮层的持续炎症反应。临床上主要表现为红斑和鳞屑，病情易于反复发作甚至终身持续。全球约有1.25亿人受到银屑病的影响，欧洲和美国的患病率约为2%至3%，并呈现一定的上升趋势。目前虽有多种有效的治疗方式，但其治标不治本，仍亟需新的干预策略。

近年来，广泛的研究表明，银屑病主要源于皮肤炎症微环境的紊乱，导致大量炎性细胞浸润和炎症因子的过度表达。其中，IL-23/Th17细胞轴在银屑病发病机制中起关键作用：树突状细胞和巨噬细胞在银屑病真皮层分泌IL-23，进而激活Th17细胞；活化的Th17细胞释放包括IL-22、TNFα、IL-17A、IL-17F及IL-6等多种炎症细胞因子，其中IL-17和IL-22对角质形成细胞的作用尤为显著，导致角质形成细胞出现典型的高角化、异常增生和棘层肥大等病理变化。这一炎症信号不仅使角质形成细胞进一步分泌IL-23及其他炎症介质，还形成了一个正反馈循环，持续加剧银屑病的慢性炎症状态。然而，皮肤中纤维母细胞的数量不可忽视，其在银屑病发病中的作用却鲜有报道。

皮肤的真皮及皮下组织中大量存在纤维母细胞，过去主要认为其负责合成和分泌胶原蛋白等细胞外基质成分发挥结构支持作用。但近年来研究显示，纤维母细胞在非结构性功能上同样不可忽略。例如，部分研究发现纤维母细胞对自身免疫性疾病的发展具有重要作用，其通过分泌早期趋化因子启动炎症反应，并通过自分泌或旁分泌方式调控周围细胞。纤维母细胞高水平分泌的炎症因子可能是角质形成细胞过度增生的重要诱因。此外，纤维母细胞还能通过调控粘附因子、受体和表面标志，促进淋巴细胞及肥大细胞的黏附，从而参与炎症信号的传递。我们假设，真皮中大量的纤维母细胞如同“佐剂信号放大器”，在机体对自身或外源抗原的感知及免疫细胞募集过程中起到重要推动作用，从而促使银屑病病程的长期存在。

该研究利用来自银屑病患者和健康个体的单细胞多组学数据，发现银屑病病灶中纤维母细胞与巨噬细胞之间的通讯显著增强，且这种相互作用与疾病进展密切相关。通过天然产物库筛选，我们确定了雷公藤红素（celastrol）能够干预纤维母细胞—巨噬细胞间的相互作用，其作用机制为直接靶向LRP1，抑制纤维母细胞分泌趋化因子CCL2，从而减少CCL2介导的巨噬细胞募集，预防银屑病样病变的进展。此外，纤维母细胞特异性敲除LRP1的小鼠表现出显著改善的银屑病症状，提示LRP1可能成为银屑病治疗的新型潜在靶点。

结果

单细胞多组学揭示成纤维细胞在银屑病中的关键作用

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图1 单细胞多组学揭示成纤维细胞在银屑病中的关键作用

（A）健康人群与银屑病患者皮肤组织的单细胞转录组、空间转录组及scATAC-seq研究示意图。（B、C）基于GSE230842和GSE173706数据库，11例健康人与17例患者皮肤scRNA-seq细胞的UMAP降维分析。（D）银屑病患者与健康人皮肤组织中各细胞亚群比例分布。（E）健康人（左）与患者（右）皮肤细胞间互作强度对比。（F）银屑病相关通路的GSEA富集分析。（G）皮肤组织scATAC-seq数据的T-SNE联合聚类，细胞类型依据scRNA-seq注释。（H）成纤维细胞中CCL家族基因表达及染色质可及性的热图。（I）基于scATAC-seq的CCL2基因表达评分。（J）scRNA-seq中CCL2表达分布。（K）成纤维细胞亚型UMAP分布。（L）各成纤维细胞亚型CCL2表达的箱线图。（M）Monocle2拟时序轨迹分析，按伪时序、细胞状态、亚型及分组着色。（N）GSEA分析的成纤维细胞亚型功能通路热图。∗∗P < 0.01。

为探究银屑病患者的皮肤微环境，作者整合了GSE173706数据库及本研究的单细胞测序数据，共纳入17例银屑病皮损和11例健康人皮肤样本（如包皮环切术样本）（图1A）。经质量控制（Fig. S1）后，UMAP降维分析显示两组数据整合良好（图1B），细胞亚群聚类清晰（图1C）。

• 共鉴定出11类细胞，包括内皮细胞、毛囊上皮干细胞、成纤维细胞、角质形成细胞、黑色素细胞、平滑肌细胞、施万细胞、T细胞、自然杀伤T细胞、巨噬细胞及朗格汉斯细胞（Table S4）。
• 细胞比例分析显示，角质形成细胞和成纤维细胞占比最高（图1D），且银屑病患者的成纤维细胞与免疫细胞（尤其是巨噬细胞）的互作显著增强（图1E）。
• 基因集富集分析（GSEA）表明，银屑病相关生物学特征（如角质化、角蛋白丝形成）主要富集于角质形成细胞（图1F）。

作者进一步关注成纤维细胞在银屑病中的作用，并对其进行了单细胞ATAC测序（scATAC-seq），数据质量控制见Fig. S3，最终构建了染色质可及性图谱（图1G，Fig. S4）。

• 与健康人相比，银屑病皮损中CCL2表达显著升高（图1H, I，Fig. S5）。
• 趋化因子CC家族分析显示，CCL2主要在成纤维细胞中表达（图1J，Fig. S6）。

已知CCL2通过结合其受体CCR2招募单核/巨噬细胞至炎症部位，因此我们推测成纤维细胞可能通过分泌CCL2促进巨噬细胞浸润。

进一步将成纤维细胞分为APOE⁺、MFAP5⁺FBN1⁺、COL18A1⁺、COL1A1⁺DCN⁺、COL11A1⁺、HLA⁺和CFD⁺亚群（图1K，Fig. S7A）。

• 其中CCL2主要富集于HLA⁺亚群（图1L），且该亚群在银屑病患者中显著增多（Fig. S7B）。
• 拟时序轨迹分析表明，高表达CCL2的HLA⁺成纤维细胞与T细胞活化及巨噬细胞功能密切相关（图1M, N，Fig. S7C）。

综上，作者提出假说：HLA⁺成纤维细胞通过分泌CCL2招募巨噬细胞，加剧银屑病进展。

CCL2抑制改善小鼠银屑病样皮肤炎症

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图2 抑制CCL2改善咪喹莫特诱导的小鼠银屑病样皮肤炎症

（A、B）CCL2抑制剂筛选流程：C57BL/6小鼠原代皮肤成纤维细胞经1896种天然小分子化合物（MedChemExpress, HY-LD-000004273）预处理后，TNFα/IL17A刺激6小时，qPCR检测Ccl2 mRNA表达。蓝色虚线为90%抑制阈值，雷公藤红素（Celastrol）抑制率达97.0%。（C-H）C57BL/6雌鼠（n=6/组）腹腔注射雷公藤红素（CE）4天。（C）背部皮肤表型（上）及H&E染色（下），右图示表皮厚度统计。（D）临床评分。（E）病程中体重变化。（F-H）皮肤组织中IL-23/Th17轴相关基因（F）、促炎因子（G）及角化标志物（H）的qPCR分析。数据以均值±SEM表示；（C、F-H）采用双尾t检验，（D、E）采用Tukey多重比较。∗P < 0.05，∗∗P < 0.01。

作者从1896种天然小分子化合物中筛选发现，雷公藤红素（Celastrol）可显著抑制成纤维细胞CCL2表达（抑制率97%）（图2A, B）。为评估其治疗效果，作者在咪喹莫特（IMQ）诱导的银屑病小鼠模型中给予雷公藤红素干预，结果发现：

• 表型改善：雷公藤红素显著减轻皮肤红斑、鳞屑（图2C，Fig. S8），降低临床评分（图2D），并缓解体重下降（图2E）。
• 分子水平：高剂量雷公藤红素显著下调IL-23/Th17轴相关基因（图2F）、炎症因子（图2G）及角化标志物（图2H）。
• 机制验证：CCL2中和抗体治疗可改善银屑病样表型，且联合雷公藤红素未进一步增效（Fig. S11），提示雷公藤红素通过抑制CCL2发挥作用。

此外，雷公藤红素对重组IL-23（rmIL-23）诱导的银屑病模型同样有效（Fig. S10），证实其广谱抗炎作用。

单细胞转录组分析显示雷公藤红素阻断小鼠中成纤维细胞与髓系细胞的互作

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图3 单细胞测序证实雷公藤红素阻断成纤维细胞-髓系细胞互作

（A）假手术组（Sham）、IMQ模型组及IMQ+CE治疗组小鼠背部皮肤scRNA-seq分析流程。（B、C）三组scRNA-seq细胞的UMAP降维。（D）已知细胞类型标志基因表达点阵图。（E）各细胞群中特异性标志基因表达投影。（F）三组皮肤细胞亚群比例分布。（G）IMQ组（左）与IMQ+CE组（右）皮肤细胞互作数量对比。（H）Ccl2在各类细胞中的表达。（I）银屑病患者与健康人皮肤CCL2的空间分布比例。（J）三组Ccr2表达水平。（K）三组Ccl2及Ccr2的qPCR分析。数据以均值±SEM表示，采用双尾t检验。∗∗P < 0.01。

作者对正常对照组、IMQ模型组及雷公藤红素治疗组小鼠的背部皮肤进行单细胞转录组测序（图3A）。

• UMAP聚类鉴定出成纤维细胞、淋巴细胞、髓系细胞、施万细胞等7类细胞（图3B-E），其中成纤维细胞占比最高（图3F）。
• KEGG分析显示，雷公藤红素显著抑制成纤维细胞中细胞因子信号通路及炎症反应（Fig. S14）。
• 细胞互作分析表明，雷公藤红素处理后，成纤维细胞与髓系细胞间的CCL信号通路通讯显著减弱（图3G，Fig. S15），且Ccl2主要来源于成纤维细胞（图3H）。空间转录组证实，银屑病患者皮损中CCL2分布更广泛（图3I），而雷公藤红素可降低Ccr2表达（图3J）。
• qPCR显示，雷公藤红素显著抑制皮肤组织中Ccl2及Ccr2的mRNA水平（图3K），并减少成纤维细胞CCL2分泌（Fig. S17A）及血清CCL2水平（Fig. S17B）。

雷公藤红素靶向LRP1缓解小鼠银屑病

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图4 雷公藤红素靶向LRP1缓解银屑病

（A、B）MTT法检测小鼠原代成纤维细胞活力。（C）TRAP技术鉴定雷公藤红素直接结合蛋白。（D）银屑病患者与健康人皮肤scRNA-seq中LRP1的细胞群表达。（E）LRP1的空间表达特征。（F）患者（n=3）与健康人（n=3）皮肤组织LRP1免疫染色。（G）三组皮肤Lrp1表达。（H-L）CETSA（H）、下拉实验（I）、免疫荧光（J）、分子对接（K）及MST（L）验证雷公藤红素与LRP1结合。（M、N）si-Ctrl、si-Lrp1、空载或LRP1质粒转染的成纤维细胞中LRP1表达。（O、P）LRP1敲低（O）或过表达（P）成纤维细胞中Ccl2及Lrp1的qPCR检测。数据以均值±SEM表示，（O、P）采用Tukey多重比较。∗P < 0.05，∗∗P < 0.01。

1) 靶点鉴定

• TRAP技术鉴定LRP1为雷公藤红素的潜在结合蛋白（图4C）。
• 单细胞测序显示，LRP1主要在成纤维细胞中高表达（图4D），且银屑病皮损中LRP1水平显著升高（图4E, F）。
• 热迁移实验（CETSA）证实雷公藤红素与LRP1体内结合（图4H），免疫荧光及下拉实验（Pull-down）进一步验证（图4I, J）。

2) 分子机制

• 分子对接预测雷公藤红素结合LRP1β链的3989、3972、4161位点（图4K）。
• 微量热泳动（MST）测定结合亲和力为99.6 nM（图4L），其中3972位点突变（LRP1mut2）显著削弱结合。
• 功能实验：LRP1敲低（si-Lrp1#2）抑制Ccl2表达（图4M-O），而过表达LRP1则促进Ccl2转录（图4P）。

雷公藤红素阻断LRP1与c-Jun的结合

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图5 雷公藤红素阻断LRP1与c-Jun结合

（A）基于scATAC-seq的成纤维细胞转录因子（TF）基序富集排序图。（B）各组CXCL家族相关基因热图。（C）银屑病组JUN基因的基因组轨迹。（D、E）LRP1敲低（D）或过表达（E）成纤维细胞中c-Jun与c-Fos磷酸化水平。（F）TNFα/IL17A刺激后，雷公藤红素处理组与未处理组的胞浆/核蛋白分离检测。（G）免疫共沉淀验证LRP1与c-Jun结合。（H）TNFα/IL17A刺激后成纤维细胞的免疫荧光染色（标尺：20 μm）。

• scATAC-seq分析显示，转录因子AP-1（含c-Jun）在银屑病成纤维细胞中显著富集（图5A, B），且JUN基因染色质可及性增强（图5C）。
• 雷公藤红素或LRP1敲低均抑制TNFα/IL17A诱导的c-Jun磷酸化（图5D, E）。
• 免疫共沉淀（Co-IP）及免疫荧光证实，雷公藤红素阻断LRP1与c-Jun的核内结合（图5G, H，Fig. S19），从而抑制CCL2启动子激活。

LRP1缺失缓解IMQ诱导的银屑病样炎症

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图6 LRP1缺失减轻咪喹莫特诱导的银屑病样炎症

（A-E）野生型（WT）与Lrp1^−/−小鼠（n=6/组）IMQ处理4天后背部皮肤表型（A）、H&E染色（B）、表皮厚度（C）、临床评分（D）及体重（E）。（F、G）皮肤中IL-23/Th17轴基因（F）及促炎因子（G）的qPCR分析。（H）野生型与Lrp1^−/−小鼠原代成纤维细胞免疫荧光（标尺：20 μm）。（I）共培养模型示意图：Lrp1^−/−或野生型成纤维细胞经雷公藤红素预处理后，与sh-Nc、sh-Ccr2或sh-Ccr4巨噬细胞共培养6小时。（J）雷公藤红素、抗CCL2或联合处理后的成纤维细胞上清与巨噬细胞共培养，检测巨噬细胞中银屑病相关因子mRNA表达。数据以均值±SEM表示，（C-G、J）采用Tukey多重比较。∗P < 0.05，∗∗P < 0.01，ns：无显著性。

• 成纤维细胞特异性LRP1敲除（S100a4-cre/Lrp1flox/flox）小鼠的IMQ诱导症状显著改善，包括红斑/鳞屑减少（图6A）、表皮厚度降低（图6B, C）、临床评分下降（图6D）及体重恢复（图6E）。
• LRP1缺失下调IL-23/Th17轴基因（图6F）及炎症因子（图6G），并减少巨噬细胞中促炎因子分泌（图6I, J）。
• 若巨噬细胞缺失CCR2（Fig. S23）或CCR4（Fig. S24），则LRP1敲除的改善作用消失，证实成纤维细胞-巨噬细胞互作依赖CCL2-CCR2/4轴。

雷公藤红素缓解食蟹猴银屑病样炎症

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图7 雷公藤红素改善食蟹猴银屑病样炎症

食蟹猴（n=6/组）背部局部给药12天。（A、B）表型（A）及H&E染色（B）（标尺：50 μm）。（C）皮肤超声成像。（D）病程中表皮增厚比率。（E）皮肤血管化分级。（F）LRP1与p-c-Jun的共定位免疫染色（标尺：50 μm）。数据以均值±SEM表示，（B、D、E）采用Tukey多重比较。∗P < 0.05，∗∗P < 0.01。

在食蟹猴模型中：

• 雷公藤红素乳膏显著减轻IMQ诱导的皮肤红斑/鳞屑（图7A）、表皮增生及炎性浸润（图7B）。
• 超声显示其抑制表皮增厚和血管化（图7C-E）。
• 免疫荧光证实雷公藤红素阻断LRP1与p-c-Jun共定位（图7F），支持其跨物种治疗潜力。

讨论总结

该研究首次通过单细胞多组学技术系统解析了银屑病皮损中成纤维细胞的功能异质性，发现HLA+成纤维细胞亚群通过高表达CCL2招募巨噬细胞，驱动炎症进展。雷公藤红素通过靶向LRP1的β链结构域，抑制其核转位及与c-Jun的结合，从而阻断CCL2转录，为银屑病治疗提供了新机制。

1) 创新性发现：

• LRP1的功能重定义：传统认为LRP1主要参与脂代谢及细胞信号内化，本研究揭示其通过调控转录因子c-Jun影响趋化因子表达，拓展了其生物学功能认知。
• 成纤维细胞-免疫细胞轴：证实成纤维细胞不仅是结构细胞，更是炎症微环境的关键调控者，为慢性炎症性疾病研究提供新视角。
• 转化医学价值：雷公藤红素乳膏在非人灵长类模型中展现显著疗效，提示局部用药可降低系统毒性，具有临床转化潜力。

2) 局限性及展望：

• LRP1在不同成纤维细胞亚群中的特异性调控机制需进一步解析；
• 雷公藤红素的长期安全性及剂型优化（如纳米递送系统）值得探索；
• CCL2-CCR2轴在其他免疫细胞（如Th17）中的作用需补充验证。

结论

该研究阐明白银屑病进展中成纤维细胞-巨噬细胞互作的核心机制，并揭示LRP1作为新型治疗靶点的可行性。通过整合临床样本、多组学分析及跨物种模型，作者证实成纤维细胞通过分泌CCL2募集巨噬细胞，而雷公藤红素通过靶向LRP1阻断此过程，显著改善银屑病样炎症。LRP1条件性敲除小鼠的实验进一步验证了该靶点的生物学重要性。该研究不仅为银屑病提供了新的病理机制见解，也为开发靶向成纤维细胞-免疫互作的精准疗法奠定基础。

参考文献

1. Zhu, Y., Zhao, L., Yan, W., Ma, H., Zhao, W., Qu, J., Zheng, W., Zhang, C., Du, H., Yu, M., et al. (2025). Celastrol directly targets LRP1 to inhibit fibroblast-macrophage crosstalk and ameliorates psoriasis progression. Acta Pharm. Sin. B 15, 876–891. https://doi.org/10.1016/j.apsb.2024.12.041.