亚致死性氧化应激下VDAC1寡聚化介导mtDNA释放：揭示白癜风炎症机制的新视角

　　本研究针对白癜风中氧化应激如何触发早期免疫激活这一关键问题，深入探讨了亚致死浓度H2O2诱导人表皮黑素细胞（HEMCs）通过VDAC1寡聚化与mPTP开放协同介导mtDNA释放，进而激活cGAS-STING通路驱动炎症反应的分子机制。研究发现特异性抑制剂VBIT-4可有效阻断该过程，并在H2O2诱导的白癜风小鼠模型中证实其治疗潜力，为早期干预提供了新靶点。

　　

在皮肤科领域，白癜风是一种让患者和医生都倍感困扰的疾病。这种获得性色素脱失性疾病影响全球0.5-1%的人口，不仅造成皮肤外观上的改变，更给患者带来沉重的心理负担。多年来，科学家们已经认识到氧化应激在白癜风发病中起着关键作用——患者皮肤中的过氧化氢(H₂O₂)水平明显升高，直接对黑素细胞造成损害。然而，单纯使用抗氧化剂治疗却效果有限，这提示我们可能忽略了氧化应激更深层次的作用机制。

问题的关键在于：氧化应激不仅仅直接杀伤黑素细胞，更重要的是它如何启动免疫系统对黑素细胞的攻击。目前的研究多关注于高浓度氧化应激导致的细胞死亡过程，而对早期、亚致死浓度的氧化应激如何让尚且存活的黑素细胞“煽风点火”、触发炎症反应却知之甚少。特别是线粒体DNA(mtDNA)的释放及其后续效应，成为了连接氧化应激与免疫激活的重要桥梁。解开这个谜团，不仅有助于理解白癜风发病的早期事件，更为开发早期干预策略提供了可能。

为了回答这些问题，Rongyin Gao、Duo Meng等研究人员在《Free Radical Biology and Medicine》上发表了一项创新性研究，系统阐述了亚致死性氧化应激下电压依赖性阴离子通道1(VDAC1)寡聚化介导mtDNA释放的新机制，及其在白癜风发病中的重要意义。

研究人员主要采用了人类表皮黑素细胞(HEMCs)和人类表皮角质形成细胞(HEKCs)体外培养模型，以及H₂O₂诱导的白癜风小鼠模型。关键技术包括：通过透射电子显微镜观察线粒体超微结构；使用钙黄绿素AM/氯化钴淬灭法检测线粒体通透性转换孔(mPTP)开放；通过EGS交联实验和蛋白质印迹分析检测VDAC1寡聚化；采用免疫荧光和qPCR技术定量胞质mtDNA释放；通过蛋白质印迹和ELISA分析cGAS-STING信号通路激活和炎症因子表达；利用siRNA基因沉默技术验证特定基因功能；并在动物模型中评估了VDAC1寡聚化抑制剂VBIT-4的治疗效果。

3.1. 亚毒性H₂O₂浓度诱导存活黑素细胞产生促炎反应

研究人员发现0.1 mM这一亚致死浓度的H₂O₂处理不会引起黑素细胞死亡或线粒体功能损伤，但却能诱导强烈的促炎反应。细胞保持正常存活状态，线粒体结构完整，但白细胞介素1β(IL-1β)、IL-6、肿瘤坏死因子α(TNF-α)、干扰素α(IFN-α)、IFN-β以及趋化因子CXCL9和CXCL10的表达和分泌均显著上调。值得注意的是，这种反应是黑素细胞特异性的，在相同处理条件下角质形成细胞并未出现类似的炎症反应。

3.2. 亚毒性H₂O₂浓度诱导选择性胞质mtDNA释放

研究发现0.1 mM H₂O₂能够选择性诱导mtDNA释放到黑素细胞胞质中，而核DNA仍保留在核内。免疫荧光显示胞质中存在与线粒体邻近但空间分离的dsDNA信号，进一步证实了mtDNA的特异性释放。这种mtDNA泄漏现象在角质形成细胞中并未观察到，表明黑素细胞对亚致死氧化应激诱导的mtDNA释放具有特殊易感性。

3.3. 亚毒性H₂O₂浓度激活cGAS-STING信号通路

胞质mtDNA作为重要的损伤相关分子模式(DAMP)，能够激活先天免疫反应。研究证实0.1 mM H₂O₂显著上调cGAS蛋白水平，并增强STING、TBK1、IRF3和NF-κB的磷酸化，表明cGAS-STING轴被强烈激活。同时，H₂O₂也增加了NLRP3蛋白表达，但未检测到caspase-1切割，说明在这些条件下炎症小体激活不完全。Toll样受体9(TLR9)表达保持不变，突出了cGAS-STING通路在亚毒性氧化应激反应中的特异性。

3.4. 亚毒性H₂O₂浓度通过mtDNA-cGAS-STING通路触发炎症

为确定胞质mtDNA是否介导H₂O₂诱导的炎症，研究人员使用溴化乙锭(EtBr)耗竭mtDNA，发现EtBr预处理显著抑制了H₂O₂诱导的促炎细胞因子和趋化因子上调，并抑制了下游效应分子STING和NF-κB的磷酸化。更重要的是，用纯化的外源mtDNA转染黑素细胞足以诱导相同细胞因子和趋化因子的产生，并重现cGAS-STING通路的激活。药理学抑制cGAS with RU.521显著抑制了H₂O₂诱导的炎症介质表达，强化了mtDNA-cGAS-STING轴在亚毒性氧化应激下驱动炎症中的关键作用。

3.5. 亚毒性H₂O₂浓度通过mPTP-VDAC1协同作用诱导黑素细胞mtDNA释放

研究揭示了亚致死氧化应激介导mtDNA释放的机制：0.1 mM H₂O₂诱导内膜mPTP开放，而CsA介导的mPTP抑制显著降低了胞质mtDNA水平。虽然mPTP调节内膜通透性，但mtDNA转运需要外膜破坏。研究发现亚致死H₂O₂既不诱导GSDMD-N切割，也不引起BAK寡聚化，但显著促进VDAC1寡聚化。重要的是，VDAC1敲除完全废除H₂O₂诱导的mtDNA释放，而BAX/BAK敲除无明显影响。这些结果确定VDAC1寡聚化是亚致死氧化应激下黑素细胞mtDNA流出的主要介质。

3.6. VDAC1寡聚化抑制通过阻断mtDNA释放减轻氧化应激诱导的黑素细胞炎症

VDAC1寡聚化抑制剂VBIT-4有效抑制H₂O₂诱导的黑素细胞mtDNA释放，直接将VDAC1寡聚化与氧化线粒体功能障碍联系起来。VBIT-4介导的mtDNA抑制产生强大的抗炎作用：显著降低H₂O₂诱导的促炎细胞因子和趋化因子表达，并抑制cGAS-STING信号通路，表现为cGAS表达降低和STING、NF-κB磷酸化减少。这些发现突出了靶向VDAC1寡聚化减轻黑素细胞氧化应激诱导炎症的治疗潜力。

3.7. 微针注射递送VBIT-4减轻白癜风小鼠的氧化损伤

在H₂O₂诱导的白癜风小鼠模型中评估VBIT-4的治疗效果。Masson-Fontana染色显示H₂O₂诱导毛囊和表皮黑色素丢失，VBIT-4剂量依赖性地通过毛囊黑色素恢复和表皮黑色素颗粒分散来逆转这一现象。表皮全片染色显示VBIT-4显著减轻H₂O₂诱导的CD8⁺ T细胞浸润。与体外结果一致，VBIT-4在蛋白质和mRNA水平上抑制H₂O₂驱动的促炎细胞因子和趋化因子上调， demonstrating systemic anti-inflammatory effects.

这项研究深入探讨了白癜风发病的早期分子事件，揭示了亚致死氧化应激下黑素细胞通过VDAC1寡聚化与mPTP开放协同介导mtDNA释放的新机制。这种非凋亡性的mtDNA释放使得黑素细胞在存活的同时获得慢性应激、促炎的表型，通过激活cGAS-STING轴建立促炎微环境，招募自身反应性CD8⁺ T细胞并推动疾病进展。

研究的创新性在于区分了氧化应激强度对细胞命运和免疫应答的不同影响：亚致死浓度触发免疫激活但不引起细胞死亡，而高浓度则导致细胞凋亡或焦亡。这种"炎症超敏反应"——以细胞完整性保持下的细胞因子过度分泌为特征——可能代表白癜风发病的早期检查点。

更重要的是，研究确定了VDAC1在氧化应激与免疫失调交叉点的战略靶点地位。药理学抑制VDAC1寡聚化使用VBIT-4有效阻止mtDNA释放并减轻氧化应激诱导的炎症反应，通过破坏cGAS-STING通路激活和促炎细胞因子表达的前馈环来保持线粒体完整性。

这些发现不仅深化了对白癜风发病机制的理解，更重要的是为早期干预提供了新的治疗策略。针对VDAC1 oligomerization的干预可能能够在疾病早期阻断炎症放大循环，防止自身免疫反应的全面爆发，为白癜风患者带来新的治疗希望。研究强调针对 mitochondrial stress signaling 的治疗策略可能对氧化应激驱动的色素性疾病有效，具有重要的临床转化价值。