UVB 诱导皮肤细胞坏死性凋亡新机制:RIPK3-MLKL 通路的关键作用

时间:2025年4月13日
来源:Cell Death Discovery

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为探究 RIPK1 和 RIPK3 在 UVB 诱导的角质形成细胞死亡和表皮炎症中的作用机制,研究人员开展相关研究。结果发现,UVB 通过 RIPK1 激活 NF-κB 引发炎症,且 RIPK3 可独立于 RIPK1 激活诱导坏死性凋亡和炎症。这为防治皮肤光损伤提供了新靶点。

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在阳光的 “侵袭” 下,皮肤时刻面临着严峻考验。紫外线 A(UVA)能深入真皮层,破坏皮肤胶原蛋白,让肌肤加速衰老;而紫外线 B(UVB)能量更高,大多被表皮吸收,成为引发皮肤炎症的 “罪魁祸首”。当皮肤中的角质形成细胞受到 UVB 照射后,会产生一系列变化,它们可能启动损伤修复程序,引发炎症反应,也可能走向凋亡,变成晒伤细胞。
在细胞的炎症和死亡过程中,受体相互作用蛋白激酶 1(RIPK1)和受体相互作用蛋白激酶 3(RIPK3)扮演着至关重要的角色。RIPK1 参与激活核因子 κB(NF-κB),促进炎症因子的合成与释放,同时它还能通过激酶活性触发细胞坏死性凋亡或凋亡。RIPK3 则可激活混合谱系激酶结构域样蛋白(MLKL),诱导细胞膜通透性改变,引发坏死性凋亡,还能影响线粒体相关代谢酶,加剧炎症反应。然而,对于 UVB 诱导的角质形成细胞死亡是否涉及 RIPK1 介导的坏死性凋亡,以及 RIPK1 和 RIPK3 在 UVB 辐射诱导的表皮损伤中的具体作用和相互关系,科学界仍知之甚少。

为了揭开这些谜团,中国医学科学院整形外科医院的研究人员展开了深入研究。他们的研究成果发表在《Cell Death Discovery》上,为理解 UVB 对皮肤的损伤机制以及寻找潜在治疗靶点提供了重要线索。

研究人员在此次研究中运用了多种关键技术方法。在细胞实验方面,他们培养了 HaCaT 角质形成细胞系,通过转染构建稳定表达细胞系,利用 CCK-8、ATP 检测等实验评估细胞活力,借助 ELISA 测定细胞培养上清液中的炎症因子水平,运用蛋白质免疫印迹(Western blot)检测蛋白表达和磷酸化水平,采用 PI 染色和流式细胞术分析细胞死亡和凋亡情况。在动物实验中,选用野生型(WT)C57BL/6J 小鼠和 RIPK3 基因敲除(RIPK3-KO)小鼠,对其进行 UVB 照射,通过组织病理学分析、TUNEL 凋亡检测等方法评估皮肤损伤和细胞凋亡情况。

RIPK1 促进 UVB 诱导的炎症:研究人员对体外培养的 HaCaT 细胞进行不同剂量的 UVB 照射,发现随着 UVB 剂量增加,RIPK1 和 IκBα 蛋白水平下降。用 RIPK1 激酶抑制剂 Nec-1 预处理细胞,无法抑制 UVB 诱导的炎症因子(IL-1β、TNF-α、IL-6)增加;敲低 RIPK1 则显著抑制了 IL-1β 和 TNF-α 的分泌。这表明 RIPK1 的蛋白水平而非激酶活性,在 UVB 诱导的 HaCaT 细胞炎症中发挥作用,它通过下调 IκBα 蛋白水平,激活 NF-κB,促进炎症因子的产生。

RIPK1 不参与 UVB 诱导的细胞死亡:研究人员发现,用 Nec-1 预处理或敲低 RIPK1,都无法改善 UVB 照射导致的 HaCaT 细胞活力下降、细胞死亡增加和凋亡率上升。且 UVB 照射后,RIPK1 激酶未被激活。这说明 RIPK1 的激酶活性和蛋白水平均与 UVB 诱导的 HaCaT 细胞死亡无关。

RIPK3 促进 UVB 诱导的细胞死亡:UVB 照射 HaCaT 细胞后,研究人员检测到 RIPK3 和 MLKL 的磷酸化水平在 12 小时后显著增加。用 RIPK3 激酶抑制剂 GSK’872 预处理或敲低 RIPK3,可提高细胞存活率,减少细胞凋亡;而过表达 RIPK3 则加剧细胞死亡。这表明 RIPK3 在 UVB 诱导的细胞死亡中起促进作用。

RIPK3 介导 UVB 诱导的炎症:研究发现,Nec-1 不能抑制 UVB 诱导的 RIPK3 和 MLKL 磷酸化,而 RIPK3 抑制剂可显著降低 MLKL 磷酸化水平。此外,GSK’872 预处理或敲低 RIPK3,可减少 UVB 诱导的炎症因子分泌;过表达 RIPK3 则增强炎症因子分泌。这表明 RIPK3 通过坏死性凋亡介导 UVB 诱导的炎症,且独立于 RIPK1 激酶活性。

RIPK3 促进 UVB 激活的线粒体凋亡途径:UVB 照射 HaCaT 细胞后,caspase-9 和 caspase-3 的活性增加,而 GSK’872 预处理可抑制这一现象。同时,UVB 照射降低了 Bcl-2/Bax 蛋白比值,抑制 RIPK3 激酶活性则可提高该比值。这说明 RIPK3 促进了 UVB 诱导的线粒体凋亡途径的激活。

RIPK3 调节 UVB 诱导的小鼠表皮坏死性凋亡:对 WT 小鼠进行 UVB 照射后,其皮肤出现明显炎症,角质形成细胞大量坏死和凋亡,同时 p-RIPK3、p-MLKL 和 p-NFκB 水平升高。而 RIPK3-KO 小鼠在 UVB 照射后,皮肤损伤明显减轻,角质形成细胞的坏死和凋亡减少,p-MLKL 和 p-p65 水平降低。这表明 RIPK3 在 UVB 诱导的小鼠表皮坏死性凋亡中起重要调节作用。

综合研究结果与讨论部分可知,UVB 照射 HaCaT 细胞后,会诱导 RIPK1 介导的 IκBα 降解,激活 NF-κB 通路,产生炎症因子。同时,UVB 可独立于 RIPK1 激活 RIPK3,引发下游 MLKL 磷酸化,诱导坏死性凋亡,增强炎症反应。RIPK3 还参与了 UVB 诱导的 HaCaT 细胞线粒体凋亡途径的激活。该研究揭示了 UVB 诱导皮肤细胞死亡和炎症的新机制,为皮肤光损伤的防治提供了潜在靶点,RIPK3 激酶抑制剂 GSK’872 展现出了治疗皮肤光损伤的潜力。未来,进一步探究 UVB 照射导致 RIPK1 泛素化的机制,以及 UVB 激活 RIPK3 激酶的具体途径,将有助于更深入地理解皮肤光损伤的病理过程,为开发更有效的治疗方法奠定基础。
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