Nature Communications（IF 18）：棕榈酸钠高脂细胞添加剂诱导人表皮角质形成细胞（HaCaT）构建炎症-脂质负荷细胞模型以研究银屑病脂质代谢

1. 研究背景

本文研究聚焦于银屑病发生发展过程中肠道菌群、胆汁酸代谢与皮肤角质形成细胞脂质代谢之间的联系。银屑病是一种慢性炎症性皮肤疾病，角质形成细胞异常增殖和分化是其重要病理特征。研究发现，银屑病患者及咪喹莫特（IMQ）诱导的小鼠存在胆汁酸谱紊乱，表现为初级胆汁酸降低、次级胆汁酸增加，同时皮肤角质形成细胞中FXR信号发生异常，并伴随氧化应激增强和脂质蓄积。进一步研究表明，FXR激活能够促进脂肪酸利用和β-氧化、提高ATP生成并降低ROS水平，而NQO1是其中重要的下游调节因子。特别是在细胞模型中，研究者利用IL-17联合棕榈酸（PA）刺激HaCaT细胞，建立与银屑病相关的炎症及脂质代谢异常细胞环境，从而进一步验证FXR-NQO1轴对角质形成细胞脂质代谢和氧化应激的调控作用。

2. 技术路线

在此基础上，研究建立了“炎症刺激—脂质负荷—FXR激活—NQO1表达—氧化应激及脂质利用”的细胞实验技术路线。首先培养HaCaT人表皮角质形成细胞，并以IL-17和棕榈酸（钠）PA共同处理，模拟银屑病相关炎症和脂质蓄积环境；随后加入FXR激动剂GW4064或胆汁酸配体GCDCA进行干预，通过ROS荧光检测、脂滴染色、ATP测定、qRT-PCR、Western blot、RNA测序、ChIP-PCR及荧光素酶报告等实验，从细胞表型、代谢状态到分子机制多个层面进行验证。研究同时利用NQO1 siRNA及ROS清除剂NAC进行反向验证，从而明确NQO1在FXR调节脂质利用和氧化应激过程中的作用。

3. HaCaT高脂细胞模型

细胞实验所采用的核心细胞为HaCaT人表皮角质形成细胞，同时使用正常人表皮角质形成细胞（NHEKs）进行部分验证。细胞采用DMEM培养基，加入10%胎牛血清和100 U/mL青霉素-链霉素，于37 ℃、5% CO₂条件下培养；待细胞达到约70%融合度后，以IL-17 50 ng/mL联合棕榈酸钠（PA）100 μM处理24 h，建立炎症-脂质负荷HaCaT细胞模型，并加入GW4064 10 μM或GCDCA 100 μM激活FXR。实验随后分别检测ROS、脂滴、ATP及NQO1、CPT1A、PLIN2、FABP5等指标。其中，PA在论文方法中明确标注为Kunchuang，货号KC001，因此KC001 PA是该研究中实际用于构建高脂刺激环境的棕榈酸（钠）来源。

高脂细胞添加剂（货号KC001）包含独立包装的6 mmol/L棕榈酸钠及溶剂对照，试剂为无菌液体，能够直接使用。与其他现有品牌的棕榈酸相比，具有溶剂无毒、常温无析出、冻融无析出、无需加热助溶、浓度准确、能够呈现清晰的剂量依赖性趋势等显著优势。实际使用时，只需要将高脂细胞添加剂按照比例添加至完全培养基（含10% FBS，1% P/S）中即可，无需额外操作，处理时间上可通过镜下观察细胞状态初步判断，一般24-72小时为宜。

4. 部分实验内容和结果

前期研究发现，银屑病皮损存在明显的脂质代谢异常：角质形成细胞脂肪酸摄取增加，而脂肪酸利用能力下降，并伴随PLIN2等脂滴相关蛋白升高。进一步研究发现，激活FXR能够促进脂肪酸氧化和ATP生成，并减少角质形成细胞中的脂质蓄积。因此，作者进一步建立炎症与脂质负荷并存的细胞模型，用于研究FXR调节脂质代谢的具体机制。

图1. FXR激活通过上调NQO1表达改善银屑病皮损

如图1所示，作者首先从整体转录水平寻找FXR发挥作用的潜在机制。图1a是整个细胞机制研究的重要起点。作者对GW处理后的IL-17+PA HaCaT细胞进行RNA-seq，并对上调基因进行KEGG富集分析。结果显示，这些变化的基因明显涉及氧化还原相关过程，提示FXR激活可能不仅影响脂质代谢，还参与调节细胞氧化应激。因此，研究思路由最初的“FXR能否改善脂质代谢”，进一步转向“FXR是否通过抗氧化机制改善脂质代谢”。

随后，作者利用H2DCFDA检测ROS。如图1b所示，IL-17+PA刺激后HaCaT细胞ROS明显升高，而加入GW或GC后，ROS荧光明显降低，说明FXR激活能够缓解这一高脂炎症模型中的氧化应激。进一步在动物模型中检测GSH、SOD和T-AOC，图1c–e显示GC或GW均能增强抗氧化能力，从细胞和动物两个层面支持FXR具有抗氧化作用。

接下来，作者进一步寻找连接FXR与抗氧化作用的关键分子。如图1f所示，研究人员将IL-6诱导HaCaT和IL-17+PA诱导HaCaT中经GW处理后共同上调的基因进行整合分析，筛选出NQO1、SLC7A11、SCD和ASNS等候选基因。随后比较发现，FXR激活能够明显诱导NQO1，而SLC7A11没有明显变化，因此研究重点锁定NQO1。

在此基础上，作者继续验证FXR是否能够直接调控NQO1。如图1h所示，NQO1启动子区域存在潜在FXR结合位点；图1i利用AlphaFold 3进行结构预测，为FXR与NQO1启动子之间的潜在相互作用提供计算支持。随后，图1j、4k的ChIP-PCR显示，FXR激活后NQO1启动子相应区域的H3K27ac富集以及FXR结合均增加；图1l的双荧光素酶实验进一步显示，FXR能够增强NQO1启动子活性，而突变相应结合位点后，这种作用受到削弱。

最终，如图1m所示，在IL-17+PA刺激的HaCaT细胞以及IMQ银屑病小鼠皮肤中，GW或GC均能提高NQO1蛋白水平。图1n进一步总结了这一机制： FXR激活→NQO1表达升高→氧化应激降低→脂质代谢得到改善。因此，4完成了从细胞表型观察到关键分子靶点确认的第一轮机制闭环。

图2进一步回答了一个关键问题： NQO1究竟是不是FXR改善脂质代谢所必需的环节？如果只是伴随变化，那么抑制NQO1不一定会影响FXR的保护作用；如果抑制NQO1后FXR的作用被破坏，则可以进一步证明FXR-NQO1轴具有功能上的必要性。

如图2a所示，银屑病患者皮损中的NQO1表达降低。随后作者使用NQO1抑制剂dicoumarol（Dico）进行验证，图2b、5c显示NQO1受到抑制后，IMQ诱导的银屑病样皮损进一步加重。图2d进一步发现，NQO1抑制伴随PLIN2升高以及脂肪酸利用相关蛋白变化，提示NQO1缺失会导致脂质蓄积增加、脂质利用下降。

随后作者重新回到前面的IL-17+PA高脂细胞模型。如图2e所示，在IL-17+PA处理的HaCaT细胞中敲低NQO1后，CPT1A表达下降。由于CPT1A与脂肪酸利用密切相关，这一结果说明NQO1下降会进一步损害细胞对脂肪酸的利用能力。为了进一步判断氧化应激是否参与这一过程，作者加入ROS清除剂NAC。如图2f所示，NAC能够恢复CPT1A和FABP5，同时降低PLIN2，提示降低氧化应激能够部分恢复脂质利用异常。

图2.  阻断NQO1阻断FXR介导的银屑病小鼠脂肪酸氧化

图2g进一步把NQO1与FXR连接起来。在IL-17+PA模型中，GC能够降低ROS，但当NQO1被Dico抑制后，这种抗氧化作用受到明显削弱，说明FXR激活产生的抗氧化效应至少部分依赖NQO1。图2h进一步显示，抑制NQO1后，GC改善脂质代谢的作用也受到破坏，表现为PLIN2等脂质蓄积相关指标发生不利变化。

在动物实验中，图2i、5j进一步验证这一结果：GC激活FXR能够改善IMQ诱导的皮损，但同时抑制NQO1后，这种改善作用明显减弱；图2k进一步显示相关增殖指标发生变化。由此，作者进一步支持了FXR→NQO1→氧化应激→脂质利用这一功能通路。

因此，从整个细胞实验体系来看，论文形成了一条较为完整的验证链：首先使用棕榈酸钠高脂细胞添加剂（KC001）100 μM联合IL-17 50 ng/mL处理HaCaT细胞24 h，建立炎症+脂质负荷模型；随后用GW4064 10 μM或GCDCA 100 μM激活FXR，观察ROS、脂滴和代谢变化；通过RNA-seq提示氧化还原通路参与其中，并进一步锁定NQO1；随后通过qRT-PCR、ChIP-PCR和双荧光素酶实验验证FXR对NQO1的调控；最后通过NQO1 siRNA、Dico以及NAC进行反向验证，证明NQO1与氧化应激和脂质利用之间具有功能联系。

5. 总结

本文围绕银屑病发生过程中胆汁酸代谢异常、FXR信号失衡以及角质形成细胞脂质代谢紊乱之间的关系展开研究，揭示了FXR-NQO1调控轴在改善炎症相关脂质代谢异常中的重要作用。研究发现，银屑病患者及动物模型存在胆汁酸谱改变和FXR功能异常，而激活FXR能够促进脂肪酸利用、增强抗氧化能力并减少脂质蓄积。为进一步明确作用机制，研究建立了IL-17联合棕榈酸钠诱导的HaCaT细胞高脂模型。在该模型基础上，通过GW4064或GCDCA激活FXR，并结合ROS检测、脂滴染色、ATP检测、RNA测序、Western blot及分子机制验证等实验，系统分析FXR对细胞氧化应激和脂质代谢的调控作用。

研究结果表明，FXR激活能够降低IL-17+PA诱导的ROS水平，并通过转录组分析筛选出关键下游分子NQO1。进一步实验验证发现，FXR可直接促进NQO1表达，而抑制NQO1会削弱FXR改善氧化应激和脂质代谢的作用，导致脂肪酸利用能力下降及脂质蓄积增加。总体而言，本研究建立了以鲲创棕榈酸钠高脂细胞添加剂为基础的炎症-高脂细胞实验体系，揭示了“FXR激活-NQO1增强-氧化应激降低-脂质代谢改善”的调控机制，为银屑病及相关代谢疾病研究提供了新的实验模型和理论依据。

小编有话说

该研究构建了较清晰的炎症-高脂细胞模型：以HaCaT角质形成细胞为主体，在细胞达到约70%融合度后，以IL-17 50 ng/mL联合棕榈酸（钠）100 μM处理24 h，形成炎症与脂质负荷背景，再通过GW4064 10 μM或GCDCA 100 μM激活FXR，并从ROS、脂滴、ATP及NQO1/CPT1A/PLIN2/FABP5等指标评价细胞状态。研究进一步通过NQO1敲低和NAC干预证明，氧化应激、NQO1及脂肪酸利用之间存在功能联系。由此，高脂细胞添加剂（KC001）在本文中承担了构建高脂诱导脂质负荷细胞模型的重要作用，并为研究银屑病角质形成细胞脂质代谢异常及其调控机制提供了稳定的实验基础。未来，鲲创将持续围绕脂质代谢、炎症信号、氧化应激以及疾病相关细胞模型开发标准化研究工具，为科研人员提供稳定、高效、可重复的细胞实验解决方案。

参考文献

Lian, P.; Lu, R.; Gu, C.; Wazir, J.; Wang, W.; Zong, Y.; Xia, Y.; Ni, J.; Chen, H.; Petretto, E. Gut Microbiota-Induced Perturbation in Bile Acids Alter Keratinocyte Lipid Metabolism via FXR-NQO1 Signaling in Psoriasis. Nature Communications 2026. https://doi.org/10.1038/s41467-026-72417-5.