黑素細(xì)胞研究的進(jìn)展

張琳西　綜述　郭樹忠　審校

人類黑素細(xì)胞(Melanocyte 簡(jiǎn)稱MC)起源于胚胎神經(jīng)嵴，在胚胎發(fā) 育第7周進(jìn)入表皮。在胚胎移行中，有少數(shù)成黑素細(xì)胞(Melanoblast 簡(jiǎn)稱MB)中途停滯或轉(zhuǎn) 化為無(wú)黑素靜止的黑素細(xì)胞^〔1，2〕，胚胎時(shí)期的黑素細(xì)胞不合成黑素。陰部和乳頭 部的色素沉著是由于母體內(nèi)對(duì)皮膚的特異性類固醇刺激的結(jié)果。移行入表皮的黑素細(xì)胞最終 定居在基底膜上，每一個(gè)黑素細(xì)胞與其毗鄰約36個(gè)角朊細(xì)胞(Keratinocyte 簡(jiǎn)稱KC)在形態(tài) 和功能上密切關(guān)聯(lián)構(gòu)成"表皮黑素單元"。近年來(lái)對(duì)黑素細(xì)胞的生長(zhǎng)、分化、移行、信號(hào)轉(zhuǎn) 導(dǎo)及與其它細(xì)胞的關(guān)系等進(jìn)行了多方面的研究，現(xiàn)將有關(guān)問(wèn)題綜述如下。

1 黑素細(xì)胞儲(chǔ)庫(kù)

在胚胎發(fā)育中，停滯或迷失的黑素細(xì)胞看起來(lái)無(wú)意義，但最近研究發(fā)現(xiàn)毛囊外毛 根鞘靜止黑素細(xì)胞能從外毛根鞘重新移行到脫色區(qū)表皮，積極參與白癜風(fēng)色素脫失斑復(fù)色， 黑素細(xì)胞從無(wú)活性狀態(tài)慢慢成熟為有活性狀態(tài)^〔3〕。因此，有人提出：毛囊附近真 皮內(nèi)是否有一個(gè)成黑素細(xì)胞庫(kù)? Ortonne^〔4〕等對(duì)4例白癜風(fēng)患者采用光化學(xué)療法(PU VA)治療后，發(fā)現(xiàn)皮損區(qū)色素恢復(fù)，且首先出現(xiàn)在毛囊開口處。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)在色素恢復(fù) 斑中心的毛囊下部及邊緣的表皮中可能存在著肥大的黑素細(xì)胞，這些黑素細(xì)胞有絲分裂消失 ，活性高，該作者認(rèn)為毛囊中可能存在著黑素細(xì)胞儲(chǔ)庫(kù)。Arrunategui^〔5〕等用毛囊 下1/3段作自體移植治療白癜風(fēng)，35%的毛囊周圍黑素形成。他也認(rèn)為毛囊下1/3處存在著黑 素細(xì)胞儲(chǔ)庫(kù)。這些事實(shí)表明皮膚表皮的黑素細(xì)胞在某種條件下可相互補(bǔ)充或轉(zhuǎn)化。

2黑素細(xì)胞與角朊細(xì)胞

Gordon^〔6〕發(fā)現(xiàn)體外培養(yǎng)的角朊細(xì)胞能釋放一些因子，刺激黑素細(xì)胞和樹 突生長(zhǎng)以及黑素的合成。經(jīng)過(guò)超微過(guò)濾，證明近一半促黑素細(xì)胞生長(zhǎng)，促樹突生長(zhǎng)及促黑素 合成因子為低分子，高分子僅刺激黑素細(xì)胞生長(zhǎng)。Boyce^〔7〕研究則認(rèn)為表皮是一個(gè) 內(nèi)分泌器官，許多炎癥介質(zhì)和細(xì)胞因子都可由角朊細(xì)胞產(chǎn)生。表皮的角朊細(xì)胞以旁分泌方式 調(diào)節(jié)黑素細(xì)胞的形態(tài)和功能。角朊細(xì)胞可釋放一些因子如堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子(bFGF)、 前列腺素F₂(PGF₂)、白介素1(IL-1)、干細(xì)胞因子(SCF)、白三烯B4等調(diào)節(jié)黑素細(xì)胞生 長(zhǎng)，樹突形成和黑素生成。Rook^〔8〕研究表明表皮黑素細(xì)胞的位置和分化受角朊細(xì) 胞影響，無(wú)角朊細(xì)胞培養(yǎng)的黑素細(xì)胞不活躍，只有與角朊細(xì)胞發(fā)生直接聯(lián)系時(shí)才變成樹突狀 。Stierner^〔9〕對(duì)21例健康病人行紫外線照射，發(fā)現(xiàn)照射部位和非照射部位皮膚黑 素細(xì)胞均明顯增殖，認(rèn)為紫外線為一外源性刺激細(xì)胞分裂因素。Imokawa^〔10〕研究 發(fā)現(xiàn)中波紫外線可使角朊細(xì)胞分泌內(nèi)皮素-1、IL-1a增加，它們是與中波紫外線相關(guān)的黑素 細(xì)胞激活過(guò)程中的主要細(xì)胞因子。用ELISA法發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)波紫外線照射后人角朊細(xì)胞介質(zhì)中IL-6 、IL-8、GM-CSF(粒/巨細(xì)胞集落因子)明顯增加，該介質(zhì)可引起培養(yǎng)人的黑素細(xì)胞DNA合成顯 著增加。用抗GM-CSF抗體可抑制這種作用，說(shuō)明角朊細(xì)胞分泌的GM-CSF在維持表皮黑素細(xì)胞 增殖和長(zhǎng)波紫外線引起的色素形成中起主要作用。

3黑素細(xì)胞移行的分子機(jī)制

1994年，Herlyn^〔11〕提出黑素細(xì)胞可能存在一個(gè)由未分化基底層角朊細(xì) 胞、角朊細(xì)胞衍生細(xì)胞因子、基底膜成分、細(xì)胞粘附分子和細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)等多種因素構(gòu) 成的特定復(fù)雜的微環(huán)境中，其增殖、移行、存活、黑素形成等行為可能受到這一局部微環(huán)境 多種細(xì)胞或分子水平的調(diào)節(jié)。

KIT基因編碼一種有酪氨酸激酶活性的跨膜蛋白。c-kit基因在胚胎移行的成黑素細(xì)胞高度表 達(dá)，直到成黑素細(xì)胞在皮膚定植發(fā)育，成人正常黑素細(xì)胞也有一定水平c-kit基因表達(dá)。c-k it基因突變主要影響KIT受體胞內(nèi)ATP結(jié)合區(qū)，使受體自身特定區(qū)域酪氨酸的磷酸化障礙，阻 斷信息傳遞。同時(shí)與細(xì)胞生長(zhǎng)、分化、移行、存活有關(guān)的功能蛋白磷酸化也可能障礙。Spri tz^〔12〕等用人工合成KIT基因反義寡脫氧核苷酸在體外與正常人MC共同孵育，結(jié)果 是該反義DNA鏈能顯著抑制MC增殖。Norris^〔13〕等人發(fā)現(xiàn)正常成人黑素細(xì)胞也有一 定水平kit基因表達(dá)。這可能與保持正常黑素細(xì)胞緩慢分裂潛能有關(guān)，kit表達(dá)減少很可能會(huì) 導(dǎo)致黑素細(xì)胞生存缺陷，成為白癜風(fēng)皮損黑素細(xì)胞丟失一個(gè)主要原因。

SCF(肥大細(xì)胞生長(zhǎng)因子或干細(xì)胞因子)在胚胎期由皮膚成纖維細(xì)胞(Fb)表達(dá)產(chǎn)生，SCF作用具 有多效應(yīng)，延長(zhǎng)細(xì)胞存活時(shí)間，影響細(xì)胞骨架裝配，通過(guò)調(diào)節(jié)黑素細(xì)胞表面整合素表達(dá)與整 合素受體親合力來(lái)調(diào)控黑素細(xì)胞在細(xì)胞外基質(zhì)配基上的粘附與移行。除直接調(diào)節(jié)黑素細(xì)胞整 合素表達(dá)外，SCF還能通過(guò)影響其Kit配基酪氨酸激酶活性來(lái)調(diào)節(jié)對(duì)整合素亞單位翻譯后的磷 酸化，改變整合素受體親合力^〔14〕。

整合素是細(xì)胞粘除分子中一個(gè)復(fù)雜家族。整合素參與黑素細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)的動(dòng)態(tài)粘著以及 誘導(dǎo)細(xì)胞骨架裝配與拆卸，與黑素細(xì)胞擴(kuò)展移行密切相關(guān)。增殖態(tài)黑素細(xì)胞對(duì)基底膜粘附減 低，而對(duì)纖維粘連蛋白(FN)粘連增加，黑素細(xì)胞很容易自基底膜游離并在纖維粘連蛋白表面 移行參與傷口愈合后皮膚色素恢復(fù)^〔15〕。Zambruno^〔16〕發(fā)現(xiàn)α5β1、

αvβ3兩種整合素對(duì)黑素細(xì)胞擴(kuò)展和移行至關(guān)重要。

既往研究表明細(xì)胞外基質(zhì)不僅影響黑素細(xì)胞形態(tài)和數(shù)目，而且對(duì)黑素細(xì)胞運(yùn)動(dòng)以及酪氨酸酶 活性都有顯著影響。Morelli^〔17〕等在體外系統(tǒng)評(píng)估IV型膠原、LN(層粘連蛋白)、F N對(duì)黑素細(xì)胞運(yùn)動(dòng)的影響，發(fā)現(xiàn)IV型膠原能增強(qiáng)黑素細(xì)胞移行，這種作用可被a2、a3整 聯(lián)蛋白抗體所阻滯。

一些炎癥介質(zhì)和細(xì)胞因子可促進(jìn)黑素細(xì)胞遷移。Morelli^〔17〕等用金顆粒技術(shù)和72 小時(shí)時(shí)縮顯微電影拍攝術(shù)，定量分析單個(gè)黑素細(xì)胞移動(dòng)，發(fā)現(xiàn)白三烯C4和轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子- α是體外人黑素細(xì)胞遷移的刺激因子，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)黑素細(xì)胞的有絲分裂原可誘導(dǎo)黑素細(xì) 胞的化學(xué)激活和化學(xué)趨化性，如白三烯C4、bFGF、SCF、內(nèi)皮素-1、神經(jīng)生長(zhǎng)因子。Horik awa^〔18〕認(rèn)為這些因子通過(guò)誘導(dǎo)毛囊外根鞘的黑素細(xì)胞增殖和遷移，對(duì)治療白癜風(fēng) 有效。

4與黑素細(xì)胞增殖和黑素生成有關(guān)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)

自1982年Eisinger 成功地培養(yǎng)黑素細(xì)胞以來(lái)，在體外添加天然生長(zhǎng)因子肽不但能 促進(jìn)體外黑素細(xì)胞增殖，而且大多數(shù)還刺激酪氨酸酶活性，使黑素細(xì)胞高度色素化。許多學(xué) 者認(rèn)為這此因子很可能通過(guò)黑素細(xì)胞表面的相關(guān)受體進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，經(jīng)下游信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)來(lái)調(diào)控相 應(yīng)靶點(diǎn)，調(diào)節(jié)黑素細(xì)胞增殖和分化。目前對(duì)4條信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑研究比較清楚：DAG/PKC(二酯 酰甘油/蛋白激酶C)、NO/cGMP/PKG(一氧化氮/環(huán)磷酸鳥苷/蛋白激酶G)、MAPK(絲裂原激活的 蛋白激酶)級(jí)聯(lián)途徑和cAMP/PKA(環(huán)磷酸腺苷/蛋白激酶A)^{〔19，20〕}。

4.1DAG/PKC有研究表明PKC主要是通過(guò)對(duì)酪氨酸酶磷酸化或改變酪氨酸酶和酪氨酸酶相 關(guān)蛋白-1(TRP-1)的組成型表達(dá)來(lái)影響黑素生成。DAG/PKC對(duì)多種生物活性物質(zhì)調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖 和生長(zhǎng)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中起著重要作用。PKC還是以TPA(12-0-十四烷酰佛波醇-13醋酸酯)為代表 的佛波酯類化合物主要受體和靶點(diǎn)，TPA與DAG結(jié)構(gòu)相似，取代DAG活化PKC。Mahalingam ^〔21〕研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)不同佛波酯處理的B16鼠黑素瘤細(xì)胞72小時(shí)后已檢測(cè)不到PKC活性，TRP- 1也隨之下降，幾乎不能檢測(cè)。

4.2NO/cGMP/PKG中波紫外線(UVB)照射是人類皮膚著色的主要生理刺激，但其對(duì)誘導(dǎo)皮 膚黑素生成的分子機(jī)制仍未闡明。有資料表明，NO/cGMP/PKG途徑與UVB誘導(dǎo)的黑素生成密切 相關(guān)^〔22〕。NO通過(guò)活化可溶性鳥苷酸環(huán)化酶，導(dǎo)致胞內(nèi)cGMP水平升高，使PKG活化 ，PKG通過(guò)磷酸化改變靶蛋白分子活性而發(fā)揮不同調(diào)節(jié)功能。Romero Graillet等^〔22〕 進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)4種外源性NO供體均能刺激酪氨酸酶活性，提高合成黑素量，而鳥苷酸環(huán) 化酶和PKG抑制劑不但能阻滯NO供體和cGMP類似物這種誘導(dǎo)黑素生成效應(yīng)，而且還可以阻滯U VB誘導(dǎo)的黑素生成，作者推測(cè)黑素生成可能是通過(guò)NO/cGMP/PKG途徑來(lái)介導(dǎo)的。

4.3MAPK級(jí)聯(lián)途徑如上所述，許多因子都能促進(jìn)體外黑素細(xì)胞增殖，這些因子都能刺激 同一關(guān)鍵中間產(chǎn)物絲裂原激活的蛋白激酶2(MAPK2)和轉(zhuǎn)子因子Ca⁺⁺/cAMP應(yīng)答元件結(jié) 合蛋白，并能通過(guò)MAPK級(jí)聯(lián)反應(yīng)使停滯在G1期黑素細(xì)胞進(jìn)入S期^〔19〕。

MAPK級(jí)聯(lián)反應(yīng)是轉(zhuǎn)導(dǎo)胞外增殖信號(hào)進(jìn)入胞核的一條重要信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑。已發(fā)現(xiàn)黑素細(xì)胞對(duì)多 個(gè)生長(zhǎng)因子配體的協(xié)同激活信號(hào)，主要是通過(guò)MAPK激酶的激酶(MAPKKK)/MAPK激酶(MAPKK/ME K)/MAPK(ERK)組成的一條共同通路來(lái)轉(zhuǎn)導(dǎo)的^〔19〕。經(jīng)受體型酪氨酸激酶介導(dǎo)激活

MAPK是外界信號(hào)進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)的主要通導(dǎo)，G蛋白偶聯(lián)受體途徑是激活MAPK的另一條途徑。

4.4cAMP/PKA許多學(xué)者如Halaban、Mahalingam、Mengeaud^{〔19,21,23〕}發(fā)現(xiàn)幾 種能提高胞內(nèi)cAMP水平的物質(zhì)如霍亂毒素(CT)、雙丁基環(huán)磷酸腺苷、8-溴-cAMP、異丁基甲 基黃嘌呤(IBMX)、毛喉素(forskolin)等能促使黑素細(xì)胞分裂、誘導(dǎo)黑素生成。毛喉素為腺 苷酸環(huán)化酶的激動(dòng)劑，另外4種為PKA的激動(dòng)劑，通過(guò)不同方式激活cAMP/PKA途徑。但加入百 日咳毒素(抑制G蛋白活化劑)后，腺苷酸環(huán)化酶活性被抑制，cAMP水平降低抑制黑素生成。

5結(jié)語(yǔ)

目前，對(duì)皮膚及毛囊中黑素細(xì)胞以及胚胎發(fā)育中的成黑素細(xì)胞移行機(jī)制和調(diào)控問(wèn) 題已成為研究的一個(gè)熱點(diǎn)，對(duì)于遺傳性或獲得性色素障礙疾病的發(fā)病機(jī)制的認(rèn)識(shí)以及調(diào)整人 們對(duì)此類疾病臨床治療方法有重要價(jià)值。參考文獻(xiàn)

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收稿日期2000-03-17

編輯/姜如蓉