银屑病是具有自身免疫性疾病特征的慢性炎症，自身免疫系统“攻击”表皮细胞的免疫学基础以及直接靶向表皮细胞能否治疗银屑病这两大问题亟待解决。
近日，上海交通大学医学院王宏林教授团队在Cell Press细胞出版社旗下Immunity期刊上发表原创性研究成果,这篇题为"Excessive Polyamine Generation in Keratinocytes Promotes Self-RNA Sensing by Dendritic Cells in Psoriasis"的论文指出，银屑病患者表皮细胞中存在激活皮肤免疫反应的“自身抗原”，表皮细胞精氨酸代谢通路的异常是产生“自身抗原”的原因，这意味着直接靶向表皮细胞有望成为治疗银屑病的全新策略。
银屑病俗称“牛皮癣”，是常见的皮肤慢性炎症性疾病。由于易复发、无法根治，严重影响患者身心健康。据统计，银屑病的全球发病率约为1%~3%，我国目前约有1000万银屑病患者。大量临床研究表明，银屑病本身虽然不致命，但它的并发症却包括多种代谢性疾病和心血管疾病，这些远期并发症都可能危及患者生命。
在疾病机理研究方面，目前学界普遍认为，银屑病是由表皮角质形成细胞（简称“表皮细胞”）与免疫细胞互作异常引起的自身炎症性反应所致。在临床上，anti-TNF、anti-IL-17A/IL-17R、anti-IL-23 等靶向免疫系统及相关因子的抗体类药物治疗银屑病有良好效果，但这类药物可能造成机会性感染，且停药后疾病易反弹。因此，深入研究银屑病的发病机制和揭示其治疗新靶点、新策略，势在必行。
研究人员从自身免疫系统“攻击”表皮细胞的免疫学基础以及直接靶向表皮细胞治疗能否治疗银屑病两大科学问题入手，研究发现：银屑病患者表皮细胞中的丝苏氨酸蛋白磷酸酶-6（PP6）表达水平显著降低，提示 PP6 的异常表达可能参与银屑病发生发展。经过进一步研究，团队发现表皮细胞特异性 PP6 基因缺失的小鼠自发高度类似人类银屑病的皮肤炎症。
据介绍，这是因为PP6 缺失的表皮细胞中精氨酸酶上调，导致尿素循环下游代谢物多胺在皮肤部位异常累积，多胺携同表皮细胞释放的自身核酸，与具有 RNA结合能力的短肽形成复合物，进而成为“自身抗原”进入树突状细胞，强烈激活内体中的 Toll 样受体-7，并介导树突状细胞释放多种促炎因子。实验发现，皮肤局部注射精氨酸酶抑制剂能显著改善小鼠与非人灵长类（NHP）动物模型的类银屑病皮肤炎症。
该研究首次揭示了组织特异性细胞的代谢重编程所引起的代谢物异常累积是银屑病等慢性炎症性疾病发生发展的重要“帮凶”，而表皮细胞的“多胺+自身核酸+短肽”复合物是激活皮肤免疫反应的“自身抗原”，这意味着靶向调节表皮细胞精氨酸代谢通路的异常有望成为治疗银屑病的全新策略。
该研究得到新加坡免疫学联网Florent Ginhoux 教授、中南大学湘雅医院陈翔教授、上海市第十人民医院顾军教授、上海市皮肤病医院史玉玲教授、复旦大学陶无凡教授与上海市第一人民医院伍洲炜博士的大力支持。研究受到国家杰出青年科学基金、国家自然科学基金面上及青年项目、上海市转化医学协同创新中心项目及上海市高水平地方高校创新研究团队计划的支持。
Cell Press细胞出版社特别邀请王宏林教授
进行了专访，请他为大家进一步详细解读。
此项研究发现蛋白磷酸酶6（PP6）在角化细胞中的缺失可以引起银屑病样的皮肤疾病，您的团队发现PP6是连接精氨酸代谢与银屑病发病机理的重要分子。请问您是如何想到从PP6着手展开研究的？
银屑病皮损区域的表皮细胞有两大重要特征：1. 快速且过度的分裂增殖；2. 分泌抗菌肽、炎症因子、趋化因子等促炎分子。2015年，我们发现银屑病表皮细胞中存在多种转录后水平的分子事件，这其中有一个促进细胞增殖的重要microRNA——miR-31。我们鉴定出miR-31 在表皮细胞中的直接靶点，即PP6。PP6调控细胞周期，且在银屑病表皮中显著降低，所以当时我们认为PP6极有可能作为表皮细胞增殖的负向调节子起作用。
人基因组编码400多个丝苏氨酸激酶，它们受到约30个丝苏氨酸磷酸酶（包括PP6）的调控。所以每一个丝苏氨酸磷酸酶都有若干底物且发挥多种功能。我们猜测PP6在银屑病表皮细胞中的降低可能引起除细胞增殖加快以外的病理改变，于是我们在小鼠的表皮细胞中将PP6做了特异性敲除。在我们意料之外，却又在情理之中，这些小鼠出现高度类似人类银屑病的皮肤炎症，它们皮肤中的免疫细胞异常活化，这提示银屑病表皮细胞的过度分裂增殖与皮肤免疫细胞活化之间存在以PP6为媒介的内在关联。
银屑病是一种代谢有关的疾病，但关于组织特异性代谢产物与皮肤炎症的关系尚不清楚，您的研究回答了这个问题。请问研究开展期间是否遇到一些困难，您和您的团队是如何攻克它们的？
研究期间的确遇到许多困难。正如上个问题的回答中所说，丝苏氨酸磷酸酶有众多底物，其在不同细胞与不同疾病中扮演不同角色。我们首先在组织学水平、细胞学水平、基因表达水平，对于抗银屑病药物治疗的反应性等方面，都明确了表皮细胞PP6缺失的小鼠会自发类银屑病，那么接下来的难点与关键点就是PP6通过与皮肤中何种分子互作，发挥何种功能来阻止我们观察到的皮肤炎症表型的发生。
我们很早就发现PP6的缺失可以导致表皮细胞中精氨酸酶（ARG1）升高。银屑病的关键致炎分子IL-17可以诱导ARG1表达，且ARG1是银屑病相较于其他皮肤疾病最为特异的高表达基因。但ARG1对于表皮细胞功能有何意义，对于银屑病的进展有何贡献，以前都是不明确的。同时，ARG1是M2巨噬细胞的特征分子，一般认为其具有免疫调节功能，所以我们绕了很多弯路才最终确定ARG1的升高和尿素循环代谢物的累积是PP6缺失的表皮细胞的特征性变化，皮肤局部给予精氨酸酶抑制剂可以明显改善小鼠的类银屑病。尿素循环下游的代谢产物——多胺可以保护自身RNA不被降解，并促进树突状细胞（DC）感知自身RNA，这是论文一作楼方舟博士的大胆假设。我们通过一系列小心求证，阐述了多胺-自身RNA-RNA结合肽的复合物如何促使DC分泌炎症因子。
PP6的缺失引起细胞通过尿素循环产生更多的聚胺，这些聚胺则抑制角化细胞自身RNA的降解并促进树突状细胞对自身RNA的内吞，从而促进固有免疫反应。可否请您谈一谈树突状细胞的自身RNA感知作用对于银屑病发病机理研究的意义。
2007年，美国科学家报道浆细胞样DC（pDC）感知抗菌肽LL-37与自身DNA复合物后产生I型干扰素。2009年，他们又报道髓系DC（mDC）感知LL-37与自身RNA复合物后产生IL-6与TNF-α。这两种免疫学机制被认为对于银屑病和其他自身反应性的炎症性疾病（如狼疮）的发生发展十分重要。相较于pDC，mDC活化后产生IL-6、TNF-α、IL-12、IL-23等，对于分泌IL-17致病性T17细胞亚群发挥效应与银屑病皮肤炎症的维持更为关键。
本研究拓展了我们对自身RNA感知的认识，剖析了代谢小分子在这个过程中的重要作用，提示银屑病中有多种途径共同介导IL-17产生，而IL-17作用于表皮细胞后进一步促进这些代谢物的积累，从而闭合银屑病的“恶性循环”。此外，我们通过单细胞测序发现银屑病皮肤中的cDC2或moDC是感知RNA的细胞，cDC1并不感知自身RNA。
再延伸一点，我们在之前的研究中发现mDC中的病毒RNA受体RIG-I对DC产生IL-23与介导银屑病进展也十分重要，这提示mDC感知病毒RNA或在特定生理病理环境中感知包括自身RNA在内其他类型RNA对银屑病也有贡献。
此项研究发现了PP6缺失的角化细胞中精氨酸酶-1（ARG-1）的聚集，导致过度的精氨酸代谢，从而进一步促进树突状细胞的活化与促炎细胞因子（如IL-6）的释放。而精氨酸酶抑制剂可以在银屑病小鼠和猴子模型中缓解皮肤炎症症状，您认为这对银屑病的转化研究与临床治疗有何启发？
我们的这项研究初步揭示了精氨酸酶在银屑病皮肤炎症中的病理意义，明确了精氨酸酶抑制剂改善皮肤炎症的机制，提示截断银屑病“恶性循环”上游的关键连接是干预疾病的有效策略。表皮细胞作为银屑病的“始动者”、“转导者”、“受害者”，其内在的异常分子事件应当成为药物靶点鉴定与药物开发的重要关切，换句话说银屑病是主要累及皮肤的慢性炎症性疾病，以表皮细胞为治疗靶器官对新药的开发意义重大。
银屑病不仅仅是皮肤疾病，其与代谢紊乱密切相关。大量临床数据表明银屑病患者有系统性的氨基酸、脂肪酸代谢异常，这些都可能是银屑病患者并发代谢综合征、糖尿病、不良心血管事件的基础或诱因。我们在治疗皮肤炎症的同时，应当引入中医“治未病”的理念，将预防远期并发症的发生也作为治疗目标。已有一些研究提示，操控精氨酸代谢可以改变机体中其他的氨基酸与脂肪酸代谢通路。我们在研究中所使用的精氨酸酶抑制剂nor-NOHA已被用于缺血-再灌注损伤治疗的I期与II期临床试验，其具有良好的安全性且有效改善微循环障碍。我们对于nor-NOHA能否改善银屑病相关的系统性代谢紊乱十分好奇。
基于此项研究的发现，后续研究还有哪些工作将要进行？您的团队下一步的研究方向如何？
在本研究中，我们揭示了精氨酸酶在银屑病皮肤炎症中的病理意义，明确了精氨酸酶抑制剂改善皮肤炎症的机制，提示截断银屑病“恶性循环”上游的关键连接是干预疾病的有效策略。我们将以表皮细胞为银屑病治疗的靶器官，以精氨酸酶为治疗新靶点开发自主知识产权、价格低廉、使用方便、长期疗效卓越、毒副作用低的新一代治疗银屑病及其他慢性炎症的原创性新药。
王宏林 研究员、博士生导师，2017年国家杰出青年科学基金获得者、上海交通大学特聘教授、上海交通大学医学院上海市免疫学研究所副所长。2015年获上海市科委优秀学科带头人，任中华中医药学会免疫学分会副主任委员。
王宏林研究员长期以来一直从事银屑病的免疫学机制与治疗新靶点的研究，取得了创新性的研究成果：1. 发现RNA病毒感染诱发银屑病的发生发展是银屑病病因学研究的重要突破；2. 发现选择性抑制Th17分化的候选药物小分子，该小分子拥有全球知识产权，将来可外用或口服治疗银屑病或其它慢性炎症性疾病。相关工作在国际学术期刊发表SCI论文45篇。获得国家发明专利4项，PCT专利1项。王宏林团队研发出自主知识产权、First-in-Class治疗银屑病的国家I类新药，并于2019年4月15日获得国家药审中心临床试验批件，许可开展临床试验。
来源：CellPress细胞科学
