皮膚也有“記憶”？《科學(xué)》：一次發(fā)炎，終身難忘的原因找到了

生活中，不少人會(huì)遇到慢性皮炎的癥狀。奇怪的是，皮疹傾向于反復(fù)在一個(gè)地方發(fā)生，其他區(qū)域的皮膚部位卻相安無(wú)事，仿佛這一塊區(qū)域擁有了獨(dú)特的“記憶”。這種現(xiàn)象與免疫記憶現(xiàn)象非常相似，例如記憶B細(xì)胞能對(duì)已經(jīng)識(shí)別的病原體迅速反應(yīng)。

在早些時(shí)候，科學(xué)界通常認(rèn)為只有免疫系統(tǒng)才能記住過去的感染狀況，并應(yīng)對(duì)相同的病原體。但近年的研究發(fā)現(xiàn)，這種“記憶”能力并不僅限于免疫細(xì)胞。皮膚、腸道、肺部等組織的干細(xì)胞也能“記住”過去的炎癥經(jīng)歷，并在未來(lái)面對(duì)各種壓力時(shí)快速應(yīng)對(duì)。

最近，《科學(xué)》雜志上的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)皮膚干細(xì)胞能夠?qū)⒁淮味虝旱难装Y經(jīng)歷記錄在基因中，這種記憶甚至可以持續(xù)非常久。當(dāng)皮膚經(jīng)歷炎癥時(shí)，某些特定基因的染色質(zhì)會(huì)變得更加“開放”，使這些基因更容易被激活。即使炎癥消退，這種開放狀態(tài)仍會(huì)持續(xù)一段時(shí)間，讓皮膚在下次受傷時(shí)能夠更快地啟動(dòng)修復(fù)程序。

在這項(xiàng)研究中，科學(xué)家首先在小鼠背部皮膚涂抹一種名為咪喹莫特的藥物，誘發(fā)類似于人類銀屑病的炎癥反應(yīng)，這種炎癥在30天內(nèi)會(huì)自行消退。令人驚訝的是，當(dāng)研究人員在一年后檢查這些小鼠的皮膚干細(xì)胞時(shí)（相當(dāng)于人類經(jīng)歷了幾十年），他們發(fā)現(xiàn)大約10%的炎癥相關(guān)基因仍然保持著容易激活的狀態(tài)。

研究人員將這種持久開放的染色質(zhì)區(qū)域稱為“長(zhǎng)期記憶域”。研究發(fā)現(xiàn)，這些長(zhǎng)期記憶域不僅能夠持續(xù)存在，而且確實(shí)能夠增強(qiáng)皮膚對(duì)后續(xù)傷害的反應(yīng)能力。當(dāng)小鼠在年輕時(shí)經(jīng)歷過這種炎癥，即使進(jìn)入老年階段它們的傷口愈合速度也更快，甚至能恢復(fù)到年輕小鼠的水平。

CpG島是DNA序列中富含“CG”二核苷酸的區(qū)域。研究發(fā)現(xiàn)，CpG密度越高的基因區(qū)域，越容易形成長(zhǎng)期記憶。這就像是一段文字中的關(guān)鍵詞——關(guān)鍵詞越密集，這段文字就越容易被記住。

圖片來(lái)源：123RF

當(dāng)炎癥發(fā)生時(shí)，這些CpG密集的區(qū)域會(huì)發(fā)生一種特殊變化：DNA甲基化水平顯著降低。DNA甲基化是一種表觀遺傳修飾，通常會(huì)使基因關(guān)閉。而炎癥誘導(dǎo)的甲基化降低就像是解開了這些基因區(qū)域的“鎖”，讓它們更容易被激活。

這些CpG密集的區(qū)域還具有特殊的物理性質(zhì)——它們天生傾向于形成不穩(wěn)定的核小體結(jié)構(gòu)。核小體是DNA纏繞的“線軸”，不穩(wěn)定的核小體意味著DNA更容易被解開和讀取。

其中，H2A.Z是一種能夠使核小體結(jié)構(gòu)更不穩(wěn)定的組蛋白，它的存在有助于維持染色質(zhì)的開放狀態(tài)。在炎癥期間，H2A.Z會(huì)大量聚集到CpG密集的長(zhǎng)期記憶域。即使炎癥消退，H2A.Z仍然牢牢地“駐扎”在那里，這也為后續(xù)特定基因的活躍打下了基礎(chǔ)。

▲研究示意圖（圖片來(lái)源：參考資料[1]）

除了皮膚干細(xì)胞，研究人員發(fā)現(xiàn)類似的機(jī)制可能也存在于其他組織和細(xì)胞類型中。他們分析了胰腺細(xì)胞和造血干細(xì)胞的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)CpG密度同樣與這些細(xì)胞的炎癥記憶持久性相關(guān)。

這一發(fā)現(xiàn)為炎癥記憶的分子機(jī)制提供了新的理解，也有望推動(dòng)新的炎癥治療策略誕生。如果科學(xué)家能夠增強(qiáng)有益的炎癥記憶，就可以加速傷口愈合、增強(qiáng)對(duì)感染的抵抗力；反過來(lái)，如果能夠抑制有害的炎癥記憶，就可能為治療慢性炎癥性疾病，例如銀屑病提供新思路。

參考資料：

[1] Distinctive DNA sequence features define epigenetic longevity of inflammatory memory. Science (2026). DOI: 10.1126/science.adz6830

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