Skin microbiome regulation of the sebum-immune axis
皮肤微生物组对皮脂免疫轴的调节
基本信息
- 批准号:10732282
- 负责人:
- 金额:$ 68.35万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2023
- 资助国家:美国
- 起止时间:2023-09-08 至 2028-06-30
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:Adaptive Immune SystemAdaptor Signaling ProteinAdoptive TransferAffectAndrogen ReceptorAndrogensAntigensAtopic DermatitisBiologyCell CountCell LineCellsCellular ImmunologyCellular biologyChemicalsCutaneousCytokine ReceptorsDataDiseaseEnsureEnvironmentEpitheliumExhibitsFamilyFeedbackGene ExpressionGenesGeneticGerm-FreeGlandGoalsGrowthHealthHomeostasisHormonesHumanHypersensitivity skin testingIL1R1 geneImmuneImmune systemImmunologicsInfectionInfectious Skin DiseasesInnate Immune SystemInterleukin-1Interleukin-1 ReceptorsInterleukin-13Interleukin-4InvestigationLipidsMediatingMicrobeModelingMolecular ImmunologyMolecular and Cellular BiologyMusPathogenesisPathogenicityPhenotypeProcessProliferatingRegulationReporterReportingResearchRoleSebaceous GlandsSebumSignal PathwaySignal TransductionSkinSourceStainsStaphylococcus aureusStaphylococcus epidermidisT cell therapyT-Cell ActivationT-LymphocyteTSLP geneTestingToll-like receptorsWaterantimicrobialantimicrobial peptidecommensal microbescytokinedefense responsegain of functiongland developmentin vivoinsightkeratinocyteloss of functionmicrobiotamigrationmultidisciplinarynoveloverexpressionpathogenpharmacologicreceptorrepairedresponseskin barrierskin microbiomeskin microbiota
项目摘要
Summary
The skin forms a protective barrier against harmful substances and pathogens that we contact through our
immediate environment. Specialized glands in the skin known as sebaceous glands secrete sebum, a lipid-rich
substance with anti-microbial peptides (AMPs) that enhances the physical, chemical, and immunologic barrier
function of the skin. This proposal describes a 5-year research plan focusing on the novel concept that the skin
microbiome regulates a newly described immune-mediated sebum axis as a feedback mechanism to enhance
skin barrier function and to create an optimal skin microenvironment.
We have recently reported that sebum secretion can be regulated by immune cells in response to a
keratinocyte-derived cytokine called thymic stromal lymphopoietin (TSLP). In this process, which we call the
immune-sebum axis, TSLP stimulates T cells directly through their TSLP receptor (TSLP-R), which induces
their migration to the sebaceous glands to promote sebum secretion in an IL-4/13-dependent manner. We now
provide preliminary data suggesting that the trigger of the immune-sebum axis could be the skin microbiome.
We find that compared to conventionally raised mice, the skin of germ-free mice contains significantly fewer T
cells, exhibits ~50% reduction in sebum secretion, and displays lower expression of TSLP, sebum synthesis-
related genes, and AMPs. In addition, we found that mice lacking the IL-1 receptor or MyD88 (a molecule
critical for signaling downstream of IL-1 family cytokine receptors and Toll-like receptors) also display ~50%
reduction in sebum secretion. Thus, we propose that a feedback mechanism exists to maintain homeostasis of
the skin microenvironment, whereby skin microbes promote sebum secretion, which in turn controls their
growth.
Based on these preliminary data, we hypothesize that skin microbes induce the IL-1/MyD88
signaling pathway in the skin to promote sebum secretion and skin barrier function in a TSLP-
stimulated T cell-derived IL-4/13-dependent manner. We will test this hypothesis in 3 separate aims. Aim 1
will investigate how the skin microbiota and MyD88 regulate sebum secretion. Aim 2 will probe how IL-4/13
derived from TSLP-stimulated T cells affects sebaceous gland function. Aim 3 will test whether the skin
microbiota and TSLP affect skin barrier function and protects against pathogenic skin infection in a sebum-
dependent manner. This multidisciplinary project will be led by two co-PIs (Drs. Kambayashi and Grice), who
share complementary expertise. Dr. Kambayashi is an expert in T cell biology, cellular immunology, and signal
transduction. Dr. Grice is an expert in skin barrier function and skin microbiota. Other collaborators include Dr.
Amanda Nelson, as an expert in sebaceous gland biology and Dr. Sunny Wong as an expert in sebaceous
gland development. This investigation will provide novel insight into how the skin microbiome engages both the
innate and adaptive immune system to promote optimal skin barrier function for the host.
概括
皮肤形成保护屏障,抵御我们通过皮肤接触到的有害物质和病原体。
直接环境。皮肤中的特殊腺体称为皮脂腺,分泌皮脂,这是一种富含脂质的物质
含有抗菌肽 (AMP) 的物质,可增强物理、化学和免疫屏障
皮肤的功能。该提案描述了一项为期 5 年的研究计划,重点关注皮肤这一新概念
微生物组调节新描述的免疫介导的皮脂轴作为反馈机制,以增强
皮肤屏障功能,创造最佳的皮肤微环境。
我们最近报道说,皮脂分泌可以通过免疫细胞来调节,以响应
角质形成细胞衍生的细胞因子,称为胸腺基质淋巴细胞生成素(TSLP)。在这个过程中,我们称之为
免疫皮脂轴中,TSLP 直接通过 T 细胞的 TSLP 受体 (TSLP-R) 刺激 T 细胞,从而诱导
它们迁移至皮脂腺,以 IL-4/13 依赖性方式促进皮脂分泌。我们现在
提供初步数据表明免疫皮脂轴的触发因素可能是皮肤微生物组。
我们发现,与传统饲养的小鼠相比,无菌小鼠皮肤中的 T 含量显着减少。
细胞,表现出约 50% 的皮脂分泌减少,并且表现出较低的 TSLP 表达、皮脂合成 -
相关基因和 AMP。此外,我们发现小鼠缺乏 IL-1 受体或 MyD88(一种分子)
对 IL-1 家族细胞因子受体和 Toll 样受体下游信号传导至关重要)也显示 ~50%
皮脂分泌减少。因此,我们建议存在反馈机制来维持体内平衡
皮肤微环境,皮肤微生物促进皮脂分泌,进而控制皮脂分泌
生长。
基于这些初步数据,我们假设皮肤微生物诱导 IL-1/MyD88
TSLP-中皮肤中促进皮脂分泌和皮肤屏障功能的信号通路
刺激 T 细胞衍生的 IL-4/13 依赖性方式。我们将在 3 个不同的目标中测试这个假设。目标1
将研究皮肤微生物群和 MyD88 如何调节皮脂分泌。目标 2 将探究 IL-4/13 如何
源自 TSLP 刺激的 T 细胞会影响皮脂腺功能。目标3将测试皮肤是否
微生物群和 TSLP 影响皮肤屏障功能并防止皮脂中的致病性皮肤感染
依赖方式。这个多学科项目将由两位联合 PI(Kambayashi 博士和 Grice)领导,他们
分享互补的专业知识。 Kambayashi 博士是 T 细胞生物学、细胞免疫学和信号学方面的专家
转导。 Grice 博士是皮肤屏障功能和皮肤微生物群方面的专家。其他合作者包括博士。
Amanda Nelson,皮脂腺生物学专家,Sunny Wong 博士,皮脂腺生物学专家
腺体发育。这项研究将为皮肤微生物组如何参与皮肤微生物组提供新的见解。
先天性和适应性免疫系统可促进宿主最佳的皮肤屏障功能。
项目成果
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