成人表皮角质形成细胞（Human Epidermal Keratinocytes, HEK）是构成人体皮肤表皮层的主体细胞，占比超过表皮细胞的90%。它们是皮肤屏障功能的“基石"，负责不断再生、分化和构建物理及免疫防线。

1. 皮肤屏障功能研究与药妆品功效评价

HEK是研究皮肤“砖墙结构"和筛选屏障修复成分的黄金标准。

• 体外表皮模型构建：在气-液界面（ALI）培养HEK，使其分化形成多层结构（基底层、棘层、颗粒层、角质层），模拟人表皮。

• 评价指标：检测丝聚蛋白（Filaggrin）、兜甲蛋白（Loricrin）、内披蛋白（Involucrin）的表达；分析神经酰胺、胆固醇、游离脂肪酸的脂质谱；通过电阻抗或染料渗透性评估屏障完整性。

• 屏障损伤与修复模型：用胶带剥离、SDS或丙酮处理破坏角质层，然后测试受试物（如神经酰胺、烟酰胺、积雪草苷）对屏障恢复的促进作用。

• 替代动物实验（法规驱动）：OECD指南推荐的体外皮肤刺激/腐蚀试验（如EpiSkin、EpiDerm模型）即基于人HEK构建的3D表皮等效物，已被用于化学品和化妆品的安全性评价。

2. 炎症性皮肤病机制与抗炎药物筛选

HEK不仅是物理屏障，更是免疫“哨兵"，在银屑病、特应性皮炎等炎症性皮肤病的机制研究和药筛中占据核心地位。

• 炎症刺激模型：用TNF-α、IL-17A、IL-22、IL-4/IL-13或TLR激动剂（Poly I:C、LPS）刺激HEK，模拟银屑病或特应性皮炎的炎症微环境。

• 核心检测指标：

• 银屑病相关：S100A7（银屑素）、DEFB4（人β防御素-2）、IL-8/CXCL8、CCL20。

• 特应性皮炎相关：TSLP、IL-33、CCL17/TARC。

• 药效评价：广泛用于测试JAK抑制剂（如托法替布、巴瑞替尼）、PDE4抑制剂（如阿普斯特）、糖皮质激素以及中药提取物/植物单体（如甘草酸、黄芩苷）的抗炎效果。

3. 紫外线（UV）光损伤、光老化与光致癌研究

HEK是紫外线辐射的“第一靶细胞"，在防晒和抗光老化研究

• UV照射模型：使用太阳模拟器或特定波长光源（UVB 280-320 nm，UVA 320-400 nm）照射HEK。

• 核心检测指标：

• DNA损伤：环丁烷嘧啶二聚体（CPD） 或8-羟基-2'-脱氧鸟苷（8-OHdG） 的免疫荧光检测。

• 氧化应激：活性氧（ROS） 生成（DCFH-DA探针）、丙二醛（MDA） 含量、超氧化物歧化酶（SOD） 活性。

• 衰老/降解：基质金属蛋白酶-1（MMP-1） 表达（胶原降解标志）、p21/p16 衰老标志物。

• 应用：筛选防晒剂、抗氧化剂（维生素C/E、阿魏酸、白藜芦醇）、DNA修复酶（如光裂合酶）对UV损伤的防护和修复效果。

4. 皮肤伤口愈合与再上皮化研究

HEK的增殖和迁移能力是创面覆盖的关键。

• 划痕实验（细胞迁移）：在汇合的单层HEK上制造划痕，定时定量分析细胞闭合速度，评估促愈合因子（如EGF、FGF、PDGF）或候选药物的效果，以区分迁移与增殖的贡献。

• 增殖能力评估：通过EdU掺入或Ki67免疫荧光检测HEK的DNA合成活性，筛选促增殖或抗过度增殖（银屑病治疗）的化合物。

• 模型扩展：将HEK与成纤维细胞共培养于胶原水凝胶中构建全层皮肤等效物，模拟体内再上皮化过程，用于慢性创面（如糖尿病足溃疡）的机制和药物研究。

5. 皮肤感染与宿主防御（抗菌肽研究）

HEK能直接杀灭病原体，是皮肤固有免疫的重要环节。

• 抗菌肽（AMPs）表达调控：用痤疮丙酸杆菌（Cutibacterium acnes）、金黄色葡萄球菌或其毒力因子刺激HEK，检测LL-37、人β防御素（hBD-1、hBD-2、hBD-3）、S100A7/8/9的表达。

• 病毒感染模型：研究HPV（人乳头瘤病毒）、单纯疱疹病毒（HSV）与HEK的互作机制。

• 应用：筛选具有抗菌肽诱导活性的天然产物，用于开发新型抗感染护肤品或药物。

6. 皮肤类器官与再生医学（前沿热点）

• 3D全层皮肤等效物（皮肤类器官）：将HEK接种于含真皮成纤维细胞的胶原/纤维蛋白凝胶之上，经气-液界面培养形成具有完整分层结构的皮肤替代物。用于：

• 药物透皮吸收测试。

• 烫伤/化学烧伤的修复研究。

• 疾病建模（如遗传性皮肤病：大疱性表皮松解症、鱼鳞病）。

• 表皮移植片开发：利用HEK（尤其是基底层的表皮干细胞）结合生物支架材料（如脱细胞真皮基质），开发用于大面积烧伤治疗的人工表皮移植片