特应性皮炎皮脂腺脂质组学特征

尹慧彬，李巍

作者单位：200040 上海，复旦大学附属华山医院皮肤科

1 背景

皮肤脂质是皮肤屏障的重要组成部分，主要由角质形成细胞和皮脂腺产生[1]。以往关于特应性皮炎(atopic dermatitis，AD)屏障功能障碍的研究主要集中在角质形成细胞来源的脂质上，而皮脂腺来源脂质在AD中的作用长期以来未得到充分认识[2]。本研究目的在于从组学层面进一步揭示AD患者皮脂腺脂质的成分特征，明确存在皮脂腺功能失调可能是AD发病机制之一。

2 方法

(1)采用Delfin Sebum仪器测定AD患者皮肤表面皮脂分泌量。(2)通过液相色谱串联质谱(liquid chromatography tandem-mass spectrometry，LC-MS/MS)分析，采用多变量数据分析，探讨脂质组、临床特征和皮脂腺相关分子之间的关系。(3)整理分析转录组学数据，揭示AD患者皮脂差异特征可能与脂质代谢相关基因的改变密切相关。

3 结果

(1)AD患者皮脂分泌能力减弱，皮脂分泌量与皮肤生理指标及疾病严重度存在显著相关性

与健康对照相比，无论是皮损处或是非皮损处，AD患者皮脂分泌量均明显减少，差异有统计学意义。皮脂分泌量与经皮水丢失(TEWL)及AD疾病严重程度SCORAD呈负相关，与皮肤含水量呈正相关(图1)。

图1 AD患者皮脂分泌能力及其与皮肤生理指标和疾病严重度的相关性

(2)皮脂腺脂质组特征在AD及正常健康人群间存在显著差异

与健康对照组比较，AD患者存在约50种差异性脂质，主要以甘油糖脂(GL)、甘油磷脂(GP)两大类为主；从亚类水平分析，在GP中，磷脂酰胆碱(PC)共有六种，并且均呈现下降趋势。在不同的脂质亚类中，甘油三酯(TG)只在AD患者中降低，并与疾病的严重程度相关。对差异脂质进行聚类分析，同一组别中同一亚类的脂质变化高度一致，同一亚类的脂质差异呈正相关，说明AD患者脂质组中，脂质亚类水平已呈现相同趋势。对差异脂质进行富集分析，结果显示异常通路主要集中在脂质相关功能，如脂质储存、脂滴等，高度提示脂质功能异常可能参与了AD的发病机制(图2)。

图2 AD患者与正常人群皮脂腺脂质组学分析

(3)AD人群脂质组中脂质主成分数据(PC1)与多项临床指标及环境因素存在明确相关

利用PC1成分表征各组特征，分别与各临床指标进行相关性分析。结果发现，AD患者脂质组PC1与正常人存在显著不同；PC1特征值与疾病严重程度SCORAD评分呈现正相关；多项临床指标(如皮肤干燥、瘙痒、起病年龄、特应性家族史)中脂质组PC1主成分在两组间均存在显著区别(图3)。

图3 AD人群脂质PC1与多项临床指标及环境因素存在相关性

(4)脂质代谢基因与皮肤屏障功能及免疫反应基因存在密切相关

通过重新整合分析既往RNA-seq数据[3-4]，结果发现：AD的上调基因主要集中在炎症及免疫反应的功能，而下调基因则显著富集在脂质代谢相关功能。大多数参与不饱和脂肪酸生物合成的酶编码基因也富集在功能下调的区域。分析计算TH2、TH17/TH22、EDC的富集评分与脂质代谢相关基因DEGs之间的相关性，4个TH2、28个TH17/TH22、16个EDC基因与脂质代谢相关基因高度相关。并且多种脂代谢相关基因，如脂质合成酶及代谢酶与屏障功能呈正相关，与AD皮肤炎症特征呈负相关(图4)。

图4 脂质代谢基因与炎症和屏障功能相关基因存在高度相关

(5)毛囊内根鞘(IRS)细胞及皮脂腺细胞参与AD异常皮脂腺脂质形成

单细胞测序技术分析结果提示多种脂代谢基因在IRS和皮脂腺细胞(IRS-皮脂腺细胞)的组合细胞群中高度表达。以上结果表明IRS-皮脂腺细胞可能通过改变编码脂质合成和代谢相关酶的基因表达，参与了AD的皮脂腺脂质失调(图5)。

图5 毛囊内根鞘(IRS)细胞及皮脂腺细胞参与AD异常皮脂腺脂质形成

4 结论

AD患者皮脂腺脂质分泌量较健康人群明显减少，并与皮肤屏障功能障碍呈正相关，脂质组学技术进一步揭示了AD患者皮脂腺脂质的组成特征以及与正常人群的差异，首次从组学层面揭示了皮脂腺功能失调可能参与AD发病机制，奠定了皮脂腺脂质在AD致病机制中的重要地位。

5 讨论

皮脂腺来源脂质在AD中发挥的作用还未予充分认识。部分研究提示，皮脂除了维持屏障功能外，还具有抗菌、运输生物素，并产生抗氧化剂，如辅酶Q10和维生素E10等[2]。此外，皮脂腺还可通过分泌脂质调节先天免疫反应，影响巨噬细胞的极化和激活[5]。在本研究中，进一步证实了AD患者皮脂生成减少，皮脂腺脂质组学在AD患者及健康人群之间存在显著表征差异。AD患者PC1评分作为脂质组的主要特征，与SCORAD评分呈正相关，且与多种不同临床特征在不同组间存在显著性差异，提示AD患者的脂质组特征是影响疾病严重程度与表现的重要因素。通过转录组数据分析，AD中脂质代谢相关基因表达异常与皮肤炎症和屏障功能障碍相关。以上研究结果均提示皮脂腺功能障碍可能是AD的发病机制之一。考虑到皮脂腺在皮肤局部内分泌功能中的核心作用，因此，皮脂腺结构及皮脂功能的改变在AD致病机制中具体扮演何种角色，发挥怎样作用更待后续研究进一步探索与讨论。