Mfsd2a在表皮稳态维持中的重要作用：一种通过血浆来源的LPC摄取促进角质形成细胞分化的新途径

《Proceedings of the National Academy of Sciences》：Mfsd2a is important for maintaining epidermal homeostasis

这篇研究性论文揭示，Mfsd2a（主要促进因子超家族结构域蛋白2a）作为一种溶血脂酰胆碱（LPC）转运蛋白，在表皮角质形成细胞中介导血浆来源LPC的摄取，这对于维持正常的表皮磷脂组、角质形成细胞分化及脱屑过程至关重要。表皮屏障功能依赖必需脂肪酸亚油酸，而本研究首次明确了血浆LPC作为磷脂前体，通过Mfsd2a转运进入表皮，以支持表皮稳态和屏障形成的新机制，为治疗特应性皮炎、银屑病等皮肤屏障功能障碍疾病提供了潜在新靶点。

　　

Mfsd2a在角质形成细胞中主要表达于分化阶段。通过分析公开的RNA测序数据库，研究发现人类皮肤中MFSD2A的表达水平高于大脑、肺和肝脏。单细胞RNA测序数据证实，Mfsd2a在小鼠和人类的表皮基底层上（棘层、颗粒层等）分化角质形成细胞中富集表达。利用他莫昔芬诱导的Mfsd2a^ERT2cre谱系示踪小鼠模型，进一步观察到Mfsd2a主要在分化的角质形成细胞中表达，偶见于基底细胞。

诱导性敲除Mfsd2a导致成年小鼠表皮脱屑缺陷和短暂性皮炎。研究人员构建了表皮特异性敲除Mfsd2a的小鼠模型（2aEpKO）。诱导敲除17天后，2aEpKO小鼠在口部、喉咙、手臂和爪子等部位出现皮炎症状。组织学分析显示，2aEpKO小鼠表皮出现基底层和棘层增生以及角化过度。值得注意的是，仅单等位基因敲除的杂合子小鼠（2aEpHet）也表现出中等程度的脱毛和轻度皮炎，表明Mfsd2a对于表皮稳态是限速性的。时序分析发现，敲除13天后，2aEpKO小鼠背部表皮变薄且角质层片状松散附着，至17天发展为角化过度，提示存在脱屑缺陷。免疫组化分析显示，2aEpKO表皮虽存在所有细胞层，但角质形成细胞激活标志物Keratin-6（Krt6）表达上调。透射电镜观察证实，2aEpKO表皮上颗粒层和角质层中分别保留了线粒体和板层小体（LB），且角质层中缺乏清晰的脂质板层结构，进一步支持脱屑过程存在障碍。

Mfsd2a对于体外表皮分层至关重要。利用体外器官型表皮培养系统，研究人员发现，未经诱导的2aEpKO角质形成细胞能够正常分层形成表皮。然而，当用4-羟基他莫昔芬（4-OHT）处理诱导Mfsd2a敲除后，2aEpKO角质形成细胞则完全无法分层。这证明了Mfsd2a对角质形成细胞增殖和分化具有不可或缺的细胞自主性作用。

常规性全身敲除Mfsd2a（2aKO）小鼠同样存在表皮脱屑缺陷。与2aEpKO不同，2aKO小鼠未出现明显的皮炎表型，但组织学检查仍能观察到角化过度和角质层增厚，并保留了可见的细胞核（角化不全）。免疫组化显示，2aKO小鼠表皮中Krt5在棘层细胞中异常保留，且Krt6表达增加，表明角质形成细胞处于激活和增殖状态。这些结果与2aEpKO模型观察到的脱屑缺陷表现一致。

Mfsd2a缺乏导致角质化包膜发育相关基因表达失调。对2aEpKO和2aKO小鼠表皮的转录组学分析发现，两者均出现大量差异表达基因（DEGs）。通路分析表明，角质形成细胞分化和角质化包膜发育相关的基因本体（GO）术语发生了显著改变。与角质形成细胞分化、增殖和炎症反应相关的基因在两种敲除模型中均上调。例如，参与角质化包膜发育的基因如Lce1s和Sprr2a1显著下调。同时，对于酰基神经酰胺合成和交联至关重要的基因Fatp4和Tgm1则上调，这可能是对Mfsd2a缺失的一种适应性反应，旨在维持屏障功能。

表皮对LPC的摄取依赖于Mfsd2a的表达。鉴于表皮无血管，Mfsd2a在分化角质形成细胞中的表达引出了一个关键问题：其转运的LPC从何而来？为探究血浆来源的LPC是否能被表皮摄取，研究人员使用了可被Mfsd2a特异性转运的荧光标记LPC探针（LightOx-LPC）。将该探针静脉注射到小鼠体内循环2小时后，在野生型（WT）和Mfsd2a^fl/fl对照小鼠的角质层和颗粒层中检测到了明显的LightOx-LPC荧光信号，而在2aEpKO和2aKO小鼠表皮中该信号显著缺失。这直接证明了角质形成细胞在体内对血浆来源LPC的摄取依赖于Mfsd2a。

Mfsd2a缺乏改变了表皮磷脂组。为进一步明确Mfsd2a缺失对表皮脂质组成的影响，研究人员对分离的表皮层进行了非靶向脂质组学分析。结果显示，富含亚油酸（18:2）的磷脂（PL-18:2）在2aEpKO和2aKO小鼠表皮中分别减少了15%和13%。同时，磷脂酶活性的产物溶磷脂酰胆碱（LPC）和溶磷脂酰乙醇胺（LPE）在2aEpKO中分别增加了60%和28%。值得注意的是，含有亚油酸的三酰甘油（TAG-18:2）在2aEpKO中显著减少了79%，而无亚油酸的双酰甘油（DAG）则相应增加，这可能是为了维持酰基神经酰胺合成而激活Pnpla1活性的适应性反应。尽管常规敲除模型（2aKO）的中性脂质变化不大，但两种模型都一致表现出含18:2的磷脂池的减少，这提示血浆中主要的LPC-18:2通过Mfsd2a摄取对于维持表皮磷脂组成至关重要。

LPC-18:1和LPC-18:2通过MFSD2A促进人原代表皮角质形成细胞分化。为验证LPC对人类角质形成细胞分化的作用，研究人员使用高浓度钙离子诱导人原代角质形成细胞分化。研究发现，除了LPC-18:2，LPC-18:1也能有效诱导角质形成细胞分化，表现为基底上层（KRT1, KRT10）和颗粒层分化标志物（FLG, TGM1, IVL）的表达上调。相比之下，未酯化的游离脂肪酸18:1则无此效果。利用两种不同的DsiRNA敲低人角质形成细胞中的MFSD2A表达后，细胞对LightOx-LPC的摄取能力显著下降。更重要的是，敲低MFSD2A后，角质形成细胞对LPC诱导的分化反应也相应减弱。这证明，LPC促进角质形成细胞分化的作用依赖于MFSD2A介导的摄取。

总之，这项研究首次阐明，Mfsd2a作为LPC转运蛋白，在表皮角质形成细胞中介导了血浆来源LPC的摄取，该途径对于维持表皮正常的磷脂组构成、角质形成细胞分化以及脱屑过程都至关重要。研究揭示了血浆LPC（特别是LPC-18:2）作为表皮磷脂和亚油酸来源的新功能，并为治疗特应性皮炎、银屑病等与表皮屏障功能障碍相关的疾病提供了新的潜在治疗靶点。