“做科研重在解决真问题”，相信这话对于很多科研学者来说，都是耳熟能详的。那么同样的，当我们没有新的科研灵感时，不妨从实际生活中找找新的研究问题吧~

例如我们日常生活中常常听到的“牛皮癣”，在医学上称为“银屑病”，是一种慢性复发性疾病，可导致一个或多个有银色鳞片的凸起的红色斑块产生，并且斑块与正常皮肤之间有明显的边界。不仅如此，这种银屑病还很可能出现在任何年龄段，并导致个人和社会的重大负担。那么关于银屑病有什么课题设计思路呢？今天我们一起来探讨一下。

下面，我们将分享一篇发表于中科院1区期刊Cellular and Molecular Immunology，影响因子为21.8的高分文献，名为《FXYD3通过在角质形成细胞中竞争性结合TRAF3，增强IL-17A信号，促进银屑病》，希望能给大家带来不一样的灵感。

【文章题目】：FXYD3通过在角质形成细胞中竞争性结合TRAF3，增强IL-17A信号，促进银屑病

【发表期刊】：Cellular and Molecular Immunology

【影响因子】：IF=21.8

【发表日期】：2023.03

一、研究背景

①虽然银屑病的确切发病机制尚不清楚，但角化细胞和免疫细胞之间复杂的通讯在疾病的发生和维持中得到了强调。

②IL-23-IL-17轴已被证明在银屑病中发挥关键作用。

③IL-17介导的角质形成细胞NF-κB活化在银屑病发病和维持中的重要作用。

④FXYD3主要在皮肤以及结肠、胃和子宫中表达，然而，在银屑病等皮肤病中的病理作用和机制仍不清楚。

二、技术路线

三、研究结果

1.FXYD3在银屑病患者的表皮和IMQ小鼠模型中上调

为了研究银屑病与FXYD3之间的关系，作者首先检测了FXYD3在皮肤活检中的表达模式。图1A结果显示，FXYD3阳性信号（红色）主要与表皮中的k14阳性信号（绿色）共定位，表明FXYD3主要在角质形成细胞中表达，尤其是在基底细胞层和棘细胞层。图1B的GEO分析显示，病变皮肤中FXYD3 mRNA的表达显著增加。图1C对公共GEO数据库中银屑病患者治疗前和治疗后临床数据的分析显示，在应用TNF抑制剂4周或抗IL-17受体抗体治疗43天后，FXYD3 mRNA表达显著降低。

为了进一步了解FXYD3与银屑病进展之间的相关性，作者收集了临床样本。我们可以从图1D~F的实验结果看到，银屑病患者的皮损皮肤表皮角质形成细胞中FXYD3水平显著升高，而非皮损皮肤中FXYD3水平仅略有升高。从图1G~H中观察到，在咪喹莫特（IMQ）诱导的银屑病模型中，表皮中FXYD3水平显著升高，并与银屑病的病理进展高度相关。此外，还可以从图1I的实验结果发现细胞因子IL-17A促进了FXYD3的表达。综上所述，FXYD3在病变中表达上调，并与银屑病恶化相关。

2.在IMQ小鼠模型中，FXYD3消融在角质形成细胞中减弱银屑病样表型

接着，为了研究FXYD3在体内表皮中的功能，作者将FXYD3 floxed（WT）小鼠与K14-Cre小鼠杂交，构建了FXYD3敲除（简称cKO）小鼠，并用IMQ处理WT和cKO小鼠。图2A、2B结果显示，角化细胞中FXYD3的敲除显著降低了银屑病表型的评分，包括红斑、脱屑和增厚。图2C、2D结果显示，cKO小鼠的PASI评分和耳朵厚度测量也下降。另外，图2E~G中IMQ处理的cKO小鼠的HE染色皮肤切片的显微镜检查显示，表皮增厚减少，背部和耳朵皮肤出现微脓肿（黑色箭头）。然后可以从图2H的结果发现，IMQ处理后，WT小鼠皮肤中CD45⁺免疫细胞的浸润水平高于cKO小鼠。

为了研究IMQ模型中WT和cKO小鼠的组织学特征，作者对背部皮肤上的Ki67进行了免疫组织化学分析，如图2I所示，IMQ处理的cKO小鼠表皮中Ki67+细胞减少。此外，皮肤切片用CD31染色来评估血管生成，这是银屑病的另一个典型标志，结果表明IMQ诱导WT小鼠背侧皮肤真皮层皮肤血管数量显著增加。图2J结果显示，在cKO小鼠中仍然可以观察到这种现象，但变化不那么明显。综上所述，FXYD3在促进银屑病发展中起重要作用。

3.FXYD3消融角化细胞导致IMQ诱导的银屑病样炎症减少

然后，作者又进一步研究了FXYD3是否影响IMQ诱导的皮肤炎症，采用免疫标记物对耳部皮肤单细胞悬液进行染色，再接着进行流式细胞术分析。如图3A所示，作者使用了CD45⁺活细胞⁺单细胞，采用t分布随机邻居嵌入（t-SNE）进行无偏聚类分析，再根据免疫标记的信号强度创建一个单一的t-SNE图，以定义使用蓝-绿-黄-红连续色标表达的特定细胞谱系。在图3B中，鉴定到了几种细胞群，包括中性粒细胞、树突状细胞、巨噬细胞、单核细胞和T细胞亚群。图3C显示，IMQ处理后，角化细胞中缺乏FXYD3，显著降低了中性粒细胞、单核细胞和巨噬细胞的绝对数量和百分比。然后，我们可以从图3D、3E观察到，cKO小鼠银屑病皮肤中的树突状细胞和γδt细胞计数也减少了。

接下来，作者又分析了FXYD3是否影响皮肤中炎症介质和趋化因子的表达。如图3F所示，敲除FXYD3，角质形成细胞中IL-6、CXCL1、CCL20、S100A8和S100A9的表达降低，而CXCL2的表达水平与野生型小鼠相似。此外，从图3G中还发现除了TNF-α水平与野生型小鼠相似，IL-23、IL-17A、IL-17F、IL-1β和IL-22的基因表达下降。综上所述，FXYD3参与IMQ诱导的皮肤炎症，并在介导炎症免疫细胞募集银屑病中发挥重要作用。

4.FXYD3通过促进IL-17介导的信号传导参与银屑病样炎症

为了确定FXYD3是否参与IL-17A的信号传导，作者分离了原代角质形成细胞，并用IL-17A在体外刺激。通过图4A的实验结果发现，IL-17诱导FXYD3敲除角质形成细胞中p65、p38和ERK1/2的磷酸化降低。从图4B实验结果观察到，IMQ处理的cKO小鼠表皮中p-p38和p-ERK的免疫组化染色明显弱于WT小鼠。此外，我们可以从图4C发现，IL-17A处理后，FXYD3缺陷角质形成细胞中CXCL1、CXCL2、CCL20、S100A8和S100A9的水平低于WT细胞。

为了进一步确定FXYD3介导的IL-17信号转导是否与IMQ模型中的银屑病样表型有关，作者对IMQ诱导的银屑病小鼠使用了IL-17A的阻断抗体，果然，如图4D~E所示，cKO小鼠的银屑病表型减弱，并且IL-17抗体显著抑制了WT小鼠的银屑病表型，但在cKO小鼠中则没有这么明显。cKO小鼠IL-17A靶基因CXCL1、CCL20、S100A8、S100A9水平明显降低。然而，图4F结果显示，阻断IL-17A后，WT小鼠中这些基因的水平与cKO小鼠相当。综上所述，角化细胞中FXYD3的缺乏可能通过抑制IL-17介导的信号传导来限制银屑病的发展。

5.FXYD3与TRAF3相互作用

上面的结果表明FXYD3促进IL-17介导的信号通路，涉及NF-κB和MAPKs的信号通路。如图5A~C所示，他们先确定了与FXYD3相互作用的TRAF3蛋白。然后在图5D中发现TRAF3以依赖IL-17信号的方式与FXYD3相互作用。

为了检查它们与TRAF3相互作用需要哪个结构域，作者制作了FXYD3的不同缺失突变体并进行了共免疫沉淀。如图5E所示，发现FXYD3的C-末端结构域负责其与TRAF3的相互作用。由于TRAF3包含环指结构域、锌指结构域、coil-coil结构域和TRAF结构域，如图5F所示，他们又构建了不同的缺失突变体，并检测了TRAF3与FXYD3相互作用的潜在结构域。然后根据图5G结果发现coil-coil和TRAF结构域是TRAF3与FXYD3相互作用所必需的。

6.FXYD3通过靶向TRAF3增强IL-17介导的信号传导

为了进一步证实FXYD3是否通过靶向TRAF3正向调节IL-17介导的信号，作者将siTRAF3转染到WT和cKO原代角质形成细胞中，并用IL-17A在体外刺激。我们可以从图6A结果发现，IL-17A诱导的p65、p38和ERK的磷酸化在siTRAF3细胞中显著增加。此外，图6B显示，敲除FXYD3降低了siNC细胞中CXCL1、CCL20、S100A8和S100A9的表达，而在siTRAF3细胞中则没有。

鉴于FXYD3的C端结构域负责其与TRAF3的相互作用，他们推断FXYD3中C端结构域的缺失可能无法促进IL-17A信号传导。通过图6C~D的实验，作者发现过表达FXYD3增加了IL-17介导的信号传导，而删除FXYD3的C端结构域未能促进IL-17A信号传导；并且，cKO角质形成细胞中p65、p38和ERK的激活都降低了。综上所述，FXYD3通过靶向TRAF3促进IL-17信号转导。

7.FXYD3与IL-17R竞争，与TRAF3相互作用

TRAF3已被证明作为IL-17信号的抑制剂，能够通过与ICT1竞争结合IL-17R并干扰IL-17R-ACT1的相互作用。接着，作者开始检测FXYD3是否干扰IL-17信号通路中IL-17R和TRAF3之间的相互作用。图7A显示，过表达FXYD3抑制IL-17诱导的IL-17R与TRAF3的相互作用，但促进IL-17R与ACT1的相互作用。同样，我们从图7B发现TRAF3能以IL-17信号依赖的方式与IL-17R相互作用，并且在FXYD3-KO原代角质形成细胞中的相互作用显著增加。此外，图7C~D表明，与WT原代角质形成细胞相比，FXYD3-KO原代角质形成细胞中IL17R和ACT1的相互作用被抑制；与此一致的是，HaCaT细胞中FXYD3的过表达增加了IL-17诱导的ACT1和IL-17R的相互作用。综上所述，FXYD3干扰IL17R和TRAF3的相互作用，促进IL-17R-ACT1复合物的形成，在IL-17A信号传导中发挥积极作用。

三、研究小结

作者通过研究发现，FXYD3在银屑病患者和IMQ诱导的银屑病小鼠的病变皮肤中，Na+/K+ ATPases家族的FXYD结构域调控因子的表达显著增加。IL-17A是一种对银屑病病变的发展很重要的细胞因子，有助于人原发性角质形成细胞中FXYD3的表达。在IMQ诱导的银屑病模型中，角质形成细胞中FXYD3的缺失减弱了银屑病样表型和炎症反应。重要的是，FXYD3通过与IL-17R竞争、与TRAF3结合，促进IL-17R-ACT1复合物的形成，然后增强了角质形成细胞中的IL-17A信号通路。同时，这也促进了NF-κB和MAPK信号通路的激活，并导致促炎因子的表达。最终研究结果阐明了FXYD3在角质形成细胞中作为IL-17A信号转导的介质，形成正向调节回路促进银屑病恶化的机制。而靶向FXYD3可能成为治疗银屑病的一种潜在的治疗方法。

四、国自然中标情况