银屑病（Psoriasisis）是一种与免疫相关的慢性炎症疾病，因其皮损泛发，瘙痒、干燥显著，易复发，无法根治，给患者带来了极大的心理压力，严重影响患者的生存质量。角质形成细胞中丝苏氨酸蛋白磷酸酶-6（PP6）的表达失衡是银屑病炎症的主要原因，平衡角质形成细胞中PP6的表达有望成为治疗银屑病的全新策略。

2022年12月19日上海交通大学医学院的王宏林教授和他的团队在nature communications上发表了题为“Targeting the transcription factor Hes1 by L-menthol restores protein phosphatase 6 in keratinocytes in models of psoriasis”的研究论文，该研究发现L-薄荷醇能够通过靶向结合Hes1促进角质形成细胞中PP6的表达进而改善银屑病样皮肤炎症。

值得注意的是，在本研究中，作者使用了汉恒生物提供的腺病毒（Ad）和腺相关病毒（AAV9），成功在体内和体外实现了PP6、Hes1的敲低和过表达。

接下来我们看看文章的研究结果：

在本研究中，作者发现银屑病患者皮肤中PP6的表达显著高于正常对照，作者用Ad-shPP6腺病毒敲低HaCaT细胞中PP6后，通过3D培养，发现PP6的敲低能促进细胞表皮增生。

图1 角质形成细胞中 PP6的下调增加了皮肤的表皮厚度

接着，作者利用化合物库Tsbiochem筛选到化合物L-薄荷醇能显著提高HaCaT中PP6的蛋白水平，但有趣的是，它并不影响细胞的活力和PP6的mRNA水平。作者利用体内实验探讨了L-薄荷醇对银屑病的治疗作用，发现与对照组相比，L-薄荷醇减轻了小鼠耳朵的炎症表型（红斑、厚度和脱屑），同时减少了损伤皮肤的表皮厚度、细胞浸润、炎症因子和Ki67的表达；此外，局部应用L-薄荷醇可显著提高表皮中PP6蛋白水平。

图2 L-薄荷醇上调炎性角质形成细胞中 PP6的表达，减轻IMQ诱导的皮肤炎症

为了进一步探讨L-薄荷醇对银屑病的治疗作用是否依赖于PP6，作者使用PP6基因敲除小鼠K5. Pp6fl/fl和正常小鼠Pp6fl/fl作为研究工具；发现L-薄荷醇对Pp6fl/fl银屑病小鼠表型有显著改善（表皮厚度、皮肤浸润以及Ki67的表达显著下降），并且促进PP6的表达，而对于K5.Pp6fl/fl银屑病小鼠则不能带来相应改变。

图3 L-薄荷醇在角质形成细胞中的抗炎作用依赖于PP6

接着，作者通过DARTS技术联合无标记质谱法筛选到L-薄荷醇的靶蛋白Hes1，并且在HaCaT和小鼠原代角质形成细胞中验证了两者的作用；此外，借助微量热泳动仪(MST)获得了L-薄荷醇与Hes1间的解离常数。通过单细胞测序（scRNA-seq）发现Hes1主要在角质形成细胞中表达，并且，银屑病患者角质形成细胞以及表皮中Hes1的表达显著低于对照组。作者随后构建了体内、体外银屑病模型，用L-薄荷醇处理，出现了类似于PP6的结果，即L-薄荷醇能促进角质形成细胞中Hes1蛋白的表达，但不影响其转录。进一步研究发现，L-薄荷醇能够通过抑制蛋白酶体对Hes1蛋白的降解进而增加Hes1蛋白的水平。

图4 L-薄荷醇靶向角质形成细胞中的Hes1并且上调其表达

作者使用K5. Hes1fl/fl和Hes1fl/fl小鼠作为研究工具，发现表皮细胞缺失Hes1能加重IMQ诱导的小鼠银屑病表型，即K5. Hes1fl/fl小鼠表皮厚度、细胞浸润以及损伤表皮细胞中Ki67的表达显著增加，与Hes1fl/fl银屑病模型小鼠相比，K5. Hes1fl/fl银屑病模型小鼠表皮中PP6的蛋白水平更低，但是mRNA水平没有差异。同样，在HaCaT细胞中干扰Hes1后，PP6的蛋白水平降低，但PP6 mRNA水平并不改变。作者利用Ad-shHes1在NHEK细胞中敲低Hes1的表达后，显著促进了NHEK细胞的异常增殖。另外，在动物水平上，与PP6的研究结果类似， L-薄荷醇可以显著改善Hes1fl/fl银屑病小鼠表型（表皮厚度、皮肤浸润以及Ki67的表达显著下降），并且促进PP6的蛋白表达；L-薄荷醇处理的K5.Hes1fl/fl银屑病小鼠表皮厚度、皮肤浸润以及Ki67的表达均未发生变化。

图5 L-薄荷醇在角质形成细胞中调控PP6的表达依赖于Hes1

前期的研究表明Hes1表达失衡只能改变PP6的蛋白水平而不影响其转录，为探究其原因，作者利用CO-IP-MS筛选到PP6的互作蛋白IGBP1，但并没有发现Hes1与PP6直接结合。作者以Hes1f1/f1小鼠和K5.Hes1f1/f1小鼠为研究对象，发现L-薄荷醇只能上调Hes1f1/f1小鼠表皮中Hes1和Igbp1的表达，而不影响K5.Hes1f1/f1小鼠表皮中Hes1和Igbp1的表达；并且，K5.Hes1f1/f1银屑病小鼠表皮中Igbp1的mRNA水平显著低于Hes1f1/f1银屑病小鼠，作者通过双荧光素酶实验证实了HES1通过与IGBP1的启动子结合激活IGBP1的转录。接着，作者利用AAV9-Hes1 在银屑病小鼠体内过表达HES1，发现过表达HES1明显改善了银屑病小鼠的表型（表皮厚度，真皮细胞浸润和表皮Ki67表达显著降低）。此外，在银屑病HaCat细胞模型和动物模型中过表达HES1均能上调IGBP1和PP6的蛋白水平。

图6 HES1转录激活IGBP1的表达

最后，作者利用rescue实验进一步研究发现在HaCaT细胞中过表达IGBP1能够逆转由HES1敲低导致的PP6下调表达；此外，在角质形成细胞中干扰Igbp1能显著降低PP6的表达，并且，IGBP1的下调促进PP6的泛素化；相反，过表达Igbp1，能显著增加PP6的表达并减少PP6的泛素化。

图7 IGBP1促进角质形成细胞中PP6的表达

综上所述，L-薄荷醇能通过靶向结合Hes1激活Igbp1转录，Igbp1通过抑制E3泛素连接酶与PP6的结合来抑制其泛素化，从而促进PP6在角质形成细胞中的表达。本研究阐述了L-薄荷醇治疗银屑病的作用机制，为银屑病的治疗提供了潜在的治疗靶点。