VDAC1寡聚化介导线粒体DNA释放激活cGAS-STING通路在氧化应激诱导白癜风中的作用机制及干预研究

　　本研究针对白癜风早期氧化应激如何引发免疫激活的机制难题，揭示了亚致死浓度H2O2通过VDAC1寡聚化与mPTP开放协同介导mtDNA释放，激活cGAS-STING通路驱动炎症反应的新机制。研究者采用VBIT-4抑制VDAC1寡聚化，有效阻断mtDNA泄漏并缓解小鼠模型色素脱失，为白癜风早期干预提供了新靶点。

　　

白癜风作为一种全球患病率0.5%-1%的获得性色素脱失性疾病，其发病机制涉及遗传易感性、氧化应激和免疫紊乱的复杂相互作用。尽管氧化应激被公认为关键始动因素，但基于抗氧化的疗法临床获益有限，这提示氧化损伤直接导致黑色素细胞死亡的作用有限，而氧化应激驱动的炎症微环境在招募和激活T细胞、介导黑色素细胞破坏中发挥更决定性作用。目前多数研究聚焦于氧化损伤的后果，却忽略了亚致死氧化应激早期的免疫调节效应。阐明这些早期分子事件，对于发现可操作靶点、开发阻止氧化应激免疫介导后果的治疗策略至关重要。

为回答这些问题，Rongyin Gao、Duo Meng等研究人员在《Free Radical Biology and Medicine》上发表论文，揭示了黑色素细胞在亚致死氧化应激下发生线粒体DNA（mtDNA）释放并激活先天免疫应答的新机制，并验证了靶向电压依赖性阴离子通道1（VDAC1）的治疗潜力。

研究主要采用的技术方法包括：人表皮黑色素细胞（HEMCs）和角质形成细胞（HEKCs）的体外培养模型、ATP含量检测、透射电镜观察超微结构、蛋白质免疫印迹（Western blot）和实时定量PCR（RT-qPCR）分析基因和蛋白表达、酶联免疫吸附试验（ELISA）检测细胞因子、免疫荧光和钙黄绿素染色检测mtDNA释放和mPTP开放、基因沉默（siRNA）敲低、化学交联实验检测蛋白寡聚化、mtDNA提取与转染以及H₂O₂诱导的白癜风小鼠模型（使用C57BL/6J雌鼠）进行体内验证，包括Masson-Fontana黑色素染色、免疫荧光分析CD8⁺ T细胞浸润等。

3.1. 亚毒性H₂O₂浓度诱导存活黑色素细胞的促炎反应

研究人员发现，0.1 mM H₂O₂处理不会引起人表皮黑色素细胞（HEMCs）死亡或线粒体功能损伤，但能显著诱导IL-1β、IL-6、TNF-α、IFN-α、IFN-β、CXCL9和CXCL10等促炎因子和趋化因子在蛋白和mRNA水平上调和分泌，且这种反应是黑色素细胞特异性的，在同样处理的人表皮角质形成细胞（HEKCs）中未观察到。

3.2. 亚毒性H₂O₂浓度诱导mtDNA的选择性胞质释放

该浓度H₂O₂能选择性诱导线粒体DNA（mtDNA）释放到细胞质，而核DNA（nDNA）仍保留在核内，且这种现象在HEKCs中未出现，表明黑色素细胞对亚致死氧化应激诱导的mtDNA释放具有独特易感性。

3.3. 亚毒性H₂O₂浓度激活cGAS-STING信号通路

氧化应激处理显著上调了cGAS蛋白表达，并增强了STING、TBK1、IRF3和NF-κB的磷酸化，证实cGAS-STING轴 robust激活。同时H₂O₂增加NLRP3蛋白表达，但未检测到caspase-1切割，表明在这些条件下炎症小体激活不完全。Toll样受体9（TLR9）表达不变，突出了胞质DNA通过cGAS-STING通路感知的特异性。

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

用溴化乙锭（EtBr）耗竭mtDNA显著抑制了H₂O₂诱导的促炎细胞因子和通路激活，而用纯化的外源mtDNA转染足以重现炎症反应和cGAS-STING通路激活。用RU.521药理抑制cGAS能显著抑制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协同作用诱导黑色素细胞mtDNA释放

0.1 mM H₂O₂诱导线粒体通透性转换孔（mPTP）开放，用环孢素A（CsA）抑制mPTP显著降低胞质mtDNA水平。该条件特异性促进VDAC1寡聚化，而不诱导BAK寡聚化或GSDMD-N（Gasdermin D N端片段）形成。VDAC1敲低完全废除H₂O₂诱导的mtDNA释放，而BAX/BAK敲低无显著影响，从而将VDAC1寡聚化确定为黑色素细胞在亚致死氧化应激下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色素细胞炎症

使用VDAC1寡聚化抑制剂VBIT-4有效抑制H₂O₂诱导的mtDNA释放，并显著降低促炎细胞因子表达和cGAS-STING信号通路激活，突出了靶向VDAC1寡聚化在缓解氧化应激诱导的黑色素细胞炎症中的治疗潜力。

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，皮内给予VBIT-4能剂量依赖性地恢复毛囊和表皮黑色素，减少CD8⁺ T细胞浸润，并减弱促炎细胞因子和趋化因子的产生，证实了VBIT-4通过促进黑色素保留、减少免疫细胞浸润和抑制炎症缓解氧化损伤的体内疗效。

研究结论与讨论部分强调，该研究阐明了一种先前未被认识的氧化应激下mtDNA释放机制。在黑色素细胞中，该过程由mPTP开放和VDAC1寡聚化协同 orchestrated，而不诱导细胞凋亡。泄漏的mtDNA作为有效DAMP（损伤相关分子模式）激活cGAS-STING轴，从而建立促炎环境，招募自身反应性CD8⁺ T细胞并驱动白癜风发病机制。重要的是，使用VBIT-4药理抑制VDAC1寡聚化不仅能阻断mtDNA释放和下游免疫激活，还能在体内恢复色素沉着和减轻皮肤炎症。这些发现突出了线粒体应激信号在白癜风中的核心作用，并将VDAC1确定为应对氧化应激驱动色素性疾病早期干预的可操作治疗靶点。该研究定义的由亚致死氧化应激驱动的早期免疫病理检查点在功能上不同于明显黑色素细胞死亡触发的免疫反应，其表征为无细胞死亡的DAMP介导的先天免疫激活和炎症启动，为后续适应性免疫响应搭建了许可性微环境，是连接亚毒性氧化应激到免疫耐受崩溃的关键桥梁。