摘要
干细胞群的平衡对于哺乳动物表皮的维持、更新和修复至关重要。本研究报道了CD4（通常标记辅助性T细胞、单核细胞、巨噬细胞和树突状细胞的分子）在小鼠K5+角质形成细胞中表达。谱系追踪显示CD4+细胞的表皮后代具有自我更新能力和克隆形成潜力。这些后代细胞随年龄增长逐步定植于表皮和毛囊，参与所有表皮谱系发育。伤口愈合研究进一步表明CD4+表皮细胞的后代会聚集于伤口部位。通过CD4基因敲除小鼠模型，我们证明CD4表达对维持稳态期快速循环的表皮干细胞至关重要，且CD4缺失可缓解与年龄相关的伤口修复能力下降。研究数据表明CD4是维持表皮干细胞长期平衡的必需因子。
引言
成体干细胞（SCs）具有自我更新、高克隆形成、缓慢周期活动和分化潜能，对维持组织稳态和再生至关重要。在成年皮肤表皮，干细胞位于表皮基底层（BL-IFE）和毛囊等附属结构中。各干细胞群独立维持其对应结构，且BL-IFE干细胞在细胞周期行为、存活率和损伤反应等方面存在差异。毛囊干细胞虽不参与稳态维持，但在伤口修复中贡献于表皮再生。随着年龄增长，年轻皮肤中快速循环（fc）和缓慢循环（sc）干细胞的平衡被打破，fc-SCs减少并被sc-SCs取代，导致分化能力和愈合能力下降。本研究团队此前发现CD4在小鼠皮肤毛囊干细胞亚群中共表达，但其具体功能尚待阐明。
结果
CD4表达调控成年小鼠背部皮肤的增殖
通过分析CD4敲除（CD4KO）小鼠，我们发现CD4缺失导致年龄依赖性皮肤表型。80周龄的CD4KO小鼠出现背部皮肤部分至明显脱毛（85.7%），毛囊数量减少。尽管免疫细胞组成未见异常，但表皮基底层（BL-IFE）标志物SCA-1和增殖标志物PCNA表达上调，而K5和SLC1A3表达下调。免疫组化显示SCA-1+漏斗部（INF）延长，KI67+ BL-IFE和INF细胞数量增加，表皮层增厚，INF延长。体外培养显示中年CD4KO小鼠的表皮干细胞数量与野生型相当但克隆形成能力下降，提示CD4缺失在拮抗年龄相关干细胞损耗的同时降低了干细胞功能。
CD4表达调控尾巴皮肤表皮平衡
虽然CD4KO小鼠尾巴皮肤宏观正常，但出现鳞片/间鳞结构紊乱。鳞片尺寸缩短、厚度增加，BL-IFE细胞数量减少而间鳞区域细胞增加。年轻CD4KO小鼠鳞片区增殖率升高，但随年龄增长显著降低。鳞片标志物K31和SLC1A3表达减少，而间鳞标志物SOX6和SCA-1表达扩展。这些表明CD4缺失导致快速循环干细胞（fc-SCs）减少，其生态位被缓慢循环干细胞（sc-SCs）占据。
CD4+细胞参与毛囊和表皮定植
谱系追踪显示CD4+细胞的后代具有长期存活能力，倾向于定植于毛囊（背部皮肤）和鳞片/间鳞区域（尾巴皮肤）。这些生长偏好与CD4KO小鼠的表型异常区域一致：背部皮肤脱毛和尾部鳞片结构改变。转录组分析显示CD4+CD49f+CD34+SCA-1+细胞与未标记细胞在基因表达上无显著差异，但更倾向于毛囊干细胞特性。
CD4+表皮细胞参与伤口愈合
通过建立皮肤损伤模型发现，伤口会诱导CD4+细胞后代在伤口周围毛囊和表皮中大量标记。年轻CD4KO小鼠伤口愈合能力正常，但中年和老年CD4KO小鼠伤口愈合速度显著加快。组织学分析显示愈合质量相似，但伤口边缘角蛋白16（K16）表达降低，提示CD4缺失改善了年龄相关的愈合障碍。
讨论
本研究揭示了CD4在维持表皮干细胞平衡中的关键作用。CD4缺失导致快速循环干细胞减少并被缓慢循环干细胞取代，但意外地加速了老年小鼠的伤口愈合。这种表型差异可能源于INF细胞增殖增强和干细胞区域化扩张。值得注意的是，CD4KO小鼠的表皮变化不同于正常衰老过程：正常衰老中快速循环干细胞减少时间鳞区域收缩，而CD4KO小鼠鳞片收缩伴随间鳞区域扩张，提示其可能代表了一种加速的特定类型干细胞耗竭。
本研究存在局限：1) 未明确CD4在角质形成细胞中的信号传导机制；2) 无法区分CD4缺失是导致细胞群体消失还是细胞命运改变；3) 条件性CD4敲除小鼠的缺乏限制了更精确的机制解析。未来研究需要开发角质形成细胞特异性CD4敲除模型，并探索CD4与已知调控因子（如Wnt、Lrig1）的相互作用网络。
数据可用性
测序数据已提交至Gene Expression Omnibus（GEO），登录号GSE266403。研究材料和数据可通过通讯作者合理获取。
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