《Signal Transduction and Targeted Therapy》:Wnt-associated DKK3 in keratinocytes mediates radiation-induced hyperplasia, dermatitis and skin fibrosis
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本文系统揭示了Dickkopf-3(DKK3)在放射性皮肤损伤中的核心作用。研究通过多种基因编辑小鼠模型、3D皮肤模型及临床样本证实,辐射通过诱导角质形成细胞中DKK3表达上调,激活TGF-β/Wnt通路,驱动巨噬细胞M2极化(CD163highCD206high),最终导致表皮增生和真皮纤维化。靶向抑制DKK3可显著缓解放射性皮炎及纤维化,为防治放疗相关皮肤毒性提供了新靶点。
DKK3促进放射性皮肤增生及纤维化
研究通过构建全身性及细胞特异性DKK3基因敲除小鼠,发现缺失DKK3可显著减轻20Gy照射后皮肤的脱毛、表皮增生及胶原沉积。组织学分析显示,DKK3缺失小鼠表皮厚度、Ki67阳性细胞率及α-SMA表达均降低,提示DKK3缺失可抑制辐射诱导的过度增殖及肌成纤维细胞活化。
角质形成细胞来源的DKK3驱动皮炎及纤维化
角质形成细胞特异性敲除(K14 Cre X Dkk3fl/fl)小鼠表现出与全身敲除类似的保护效应,而巨噬细胞(CSF1R Cre)或成纤维细胞(PDGFR Cre)特异性敲除则无显著改善。进一步通过体外实验证实,辐射可诱导角质形成细胞中DKK3表达升高,并伴随活性氧(ROS)水平增加。DKK3过表达通过激活TGF-β依赖性Wnt信号,促进角质形成细胞衰老(SA-β-Gal活性升高)及增殖。
DKK3通过TGF-β/Wnt通路激活促纤维化巨噬细胞极化
在双报告基因小鼠模型中,辐射后皮肤基底角质形成细胞中DKK3表达与经典Wnt活性(GFP信号)同步上调。体外实验显示,DKK3过表达角质形成细胞的条件培养基可诱导单核细胞分化为CD163highCD206high的M2型巨噬细胞。此类巨噬细胞通过直接细胞接触激活成纤维细胞中TGF-β-SMAD通路,上调α-SMA、胶原4a1/4a2、纤维连接蛋白(FN1)等纤维化相关基因表达。
DKK3表达与人类放射性皮肤病变相关
临床样本分析显示,慢性放射性皮炎、瘢痕、硬化性苔藓等纤维化皮肤病变中,基底角质形成细胞的DKK3 mRNA表达均显著升高。单细胞RNA测序数据进一步证实,辐射后角质形成细胞中DKK3high亚群富集了TGF-β1、COL1A1、FN1、ZEB1等纤维化相关基因。
靶向DKK3缓解纤维化的治疗潜力
使用TGF-β受体激酶抑制剂(LY2109761)或TGF-β中和抗体可阻断DKK3过表达诱导的Wnt活性及表皮增生。在3D皮肤模型中,抑制TGF-β信号同样逆转了DKK3驱动的角质形成细胞增殖及真皮增厚。研究表明,角质形成细胞来源的DKK3是辐射皮肤纤维化的关键上游调控分子,其通过ROS-TGF-β-Wnt轴促进巨噬细胞M2极化及成纤维细胞活化,最终导致细胞外基质过度沉积。