新方法揭示皮脂分泌的分子特征

皮脂腺对于维持皮肤的结构和功能至关重要。在一种称为全浆分泌的过程中，腺体周边的细胞会积累大量的脂质分子，被输送到腺体的中心，并最终破裂，释放出油性分泌物（皮脂），以保护皮肤表面并使其保持柔软。在人类和大多数哺乳动物中，皮脂还有其他重要但尚未被充分研究的功能，例如保护皮肤免受紫外线B（UVB）诱导的细胞凋亡（细胞死亡），或有助于皮肤的先天免疫反应。皮脂的产生会影响全身的能量代谢。皮脂腺的调控失常是痤疮发展的关键因素，也与其他皮肤病（如湿疹——一种皮肤上层慢性瘙痒性炎症和银屑病）的发病有关。近期的研究还表明，皮脂的产生可以产生重要的免疫调节作用，并影响整个机体的能量代谢。因此，调节皮脂分泌可能不仅是一个有吸引力的皮肤病治疗靶点，也可能是传染病和代谢病的治疗靶点。

“除了对皮肤健康的重要性外，皮脂腺还是一个具有吸引力且易于获取的模型，可用于了解脂质合成、干细胞功能或肿瘤发展等基本生物过程，”马伦·R·施奈德（Marlon R. Schneider）教授说道。他领导着莱比锡大学兽医生理学研究所，并主导和监督了这项研究。

然而，目前尚未对导致皮脂产生的皮脂腺细胞（皮脂细胞）中基因表达的变化进行详细研究。在这项最近发表的研究中，两个研究小组整合了新方法，如基因表达的空间分析、伪时间分析和功能富集，以绘制皮脂腺细胞直至细胞裂解的渐进性发展过程。基于无监督聚类生成的细胞分化的四个阶段，数据显示，从细胞增殖和氧化磷酸化到脂质合成和细胞死亡，细胞功能依次受到调节，并与特定的基因集相关。通过将结果与先前发表的皮脂腺转录组数据进行比较，并通过分析公开的人类蛋白质图谱中选定转录本的蛋白质表达模式进一步证实了这些结果。该研究还辅以一个可免费获取和搜索的在线工具。

莱比锡大学跨学科生物信息学中心（IZBI）前任主任汉斯·宾德（Hans Binder）博士强调了同时开发的在线生物信息学工具的重要性：“该方法高度依赖于数据。世界各地的研究人员可以使用该工具搜索并独立分析我们的数据。”

结合不同的方法，为皮脂腺分化过程中潜在的基因表达动态提供了新的、全面的理解。数据表明，皮脂腺细胞通过细胞功能的连续调节而不断发展，这种调节可以与特定的基因集相关联。该研究确定了皮脂产生中的新参与者，提供了调节皮脂产生的新方法，并指出了未来具有医学意义的实验方法。

下一个目标：皮肤病和泪膜

在下一步研究中，将更详细地描述与某些皮肤病相关的皮脂腺中基因表达的变化。特别是对于湿疹和银屑病，但也包括皮脂腺肿瘤。这些研究将利用空间转录组分析方法的下一阶段的发展，该方法可以在单细胞水平上获得结果。

该研究的第一作者玛丽亚·施密特（Maria Schmidt）博士解释了该方法的重要性：“2020年，《自然》（Nature）这本享有盛誉的杂志将空间分辨基因表达评为年度方法。作为分子生物学和显微镜技术的结合，它高度依赖于数据，并与复杂的生物信息学相结合，为在时间和空间上以细胞分辨率组织生命过程提供了新的见解。”

除了皮肤的皮脂腺外，体内还有专门的皮脂腺执行非常特定的功能。例如，沿眼睑边缘的睑板腺会产生一种油性物质，形成泪膜的脂质层（脂肪相）。这可以防止眼泪蒸发。当这一脂质层受损时，会引起炎症和眼睛干涩。对睑板腺中基因表达变化的类似作图已接近完成。