角質(zhì)形成細(xì)胞在色素增加性疾病中的作用研究進(jìn)展

色素增加性疾病是一類臨床上常見的礙容性皮膚病。色素可以分成兩大類：一類是內(nèi)在色素，如黑色素、膽色素等；另一類是外在色素，如食物中的胡蘿卜素、藥物和重金屬。其中尤以黑素細(xì)胞合成的黑素過多或分布不均而導(dǎo)致的各類色斑最為常見，并且隨著人們生活水甲的提高越來越受到廣泛的關(guān)注。

當(dāng)前各類美白化合物主要通過抑制黑素細(xì)胞合成黑素發(fā)揮作用，而表皮黑素單位為一多細(xì)胞結(jié)構(gòu)功能單位。它由1個(gè)黑素細(xì)胞和大約36個(gè)相鄰的角質(zhì)形成細(xì)胞組成，它們共同完成黑素體的合成、轉(zhuǎn)輸和降解。黑素生成的過程已基本明確，對(duì)黑素細(xì)胞產(chǎn)生黑素的調(diào)控也已進(jìn)行了深入的研究。然而在此過程中角質(zhì)形成細(xì)胞(KC)與黑素細(xì)胞(MC)的相互作用以及黑素小體進(jìn)入角質(zhì)形成細(xì)胞的實(shí)際轉(zhuǎn)運(yùn)情況并沒有完全清楚。本文將著重從角質(zhì)形成細(xì)胞的角度闡述其在黑素形成過程中對(duì)黑素細(xì)胞的作用，以及在黑素轉(zhuǎn)運(yùn)過程中其表面的蛋白酶活化受體(PAR一2)參與黑素由黑素細(xì)胞進(jìn)入角質(zhì)形成細(xì)胞的過程。

1 角質(zhì)形成細(xì)胞的旁分泌作用

近年來研究發(fā)現(xiàn)，KC可通過分泌多種細(xì)胞因子及與Mc的接觸而對(duì)MC的生物學(xué)性狀產(chǎn)生顯著的影響。檢測(cè)角質(zhì)形成細(xì)胞分泌的作用與黑素細(xì)胞的因子主要有三個(gè)步驟：①將待測(cè)因子加入共培養(yǎng)物中檢測(cè)其對(duì)黑素細(xì)胞的作用活性；②將待測(cè)因子的抗體加入共培養(yǎng)物中檢測(cè)其是否能拮抗該因子對(duì)黑素細(xì)胞的作用；③應(yīng)用ELISA和RIA方法檢測(cè)培-養(yǎng)的角質(zhì)形成細(xì)胞周圍該待測(cè)因子的濃度。此類細(xì)胞生長(zhǎng)因子包括：a－促黑素細(xì)胞生長(zhǎng)激素(a MSH)、堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子(bFGF)、干細(xì)胞因了(SCF)、內(nèi)皮素(ET－1，ET-2，ET-3)、前列腺素F，(PGF₂)、神經(jīng)生長(zhǎng)因子(NGF)及肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子-(HGF)等。

1.1促黑素細(xì)胞激素(促黑素、a－MSH)：來源于其前體激素阿黑皮素原(POMC)。KC是合成a-MSH的主要來源細(xì)胞。a-MSH通過和MC表面黑皮素受體-(MCR)結(jié)合等途徑，不僅可以促進(jìn)MC的黑素合成，同時(shí)對(duì)維持和調(diào)節(jié)MC的樹突形成、增殖功能起著重要的調(diào)節(jié)作用。a-MSH和黑皮素受體-1(MClR)結(jié)合后通過激活腺苷酸環(huán)化酶提高細(xì)胞內(nèi)環(huán)磷酸腺苷水平及酪氨酸酶的合成及表達(dá)，促使黑素合成。另外Park等認(rèn)為a—MSH和MClR結(jié)合后同時(shí)-通過激活蛋白脂酶C途徑，介導(dǎo)黑素合成的信號(hào)傳導(dǎo)過程。a-MSH促進(jìn)MC樹突形成的機(jī)制尚不清楚，可能受MClR介導(dǎo)的胞內(nèi)多種信號(hào)途徑的調(diào)控。體外培養(yǎng)的MC往往體積變小，樹突數(shù)目減少，呈二極或三極形態(tài)。在含a—MSH的培養(yǎng)條件下，形成樹突的數(shù)目增加，形態(tài)亦更接近于體內(nèi)狀態(tài)。天然促分裂劑ET-1可加強(qiáng)a-MSH的這一作用。

1.2內(nèi)皮素(ET-1)：ET－1是從內(nèi)皮細(xì)胞中分離出來的一種2l肽血管收縮肽，人類黑素細(xì)胞具有高親和性的ET-1受體，ET-1具有促進(jìn)人類黑素細(xì)胞增殖和提高酪氨酸酶活性的功能。Joseph等發(fā)現(xiàn)角質(zhì)形成細(xì)胞能合成和分泌ET一1。紫外線照射能促進(jìn)培養(yǎng)的角質(zhì)形成細(xì)胞分泌ET-1。因此可以推測(cè)ET-1可能是體內(nèi)調(diào)節(jié)黑素細(xì)胞增殖及黑素合成的一個(gè)細(xì)胞因子。Hara等發(fā)現(xiàn)ET-1可促進(jìn)培養(yǎng)黑素細(xì)胞樹突數(shù)量增加，延長(zhǎng)樹突長(zhǎng)度，呈劑量依賴性。ET—I還可通過Caspase-8的凋亡非依賴活性下調(diào)黑素細(xì)胞E－鈣粘蛋白的表達(dá)。

1.3神經(jīng)肽：神經(jīng)肽是具有促進(jìn)神經(jīng)系統(tǒng)中神經(jīng)存活、生長(zhǎng)的蛋白，其原形是神經(jīng)細(xì)胞生長(zhǎng)因子(NGF)，另外還有堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子(bFGF)。近年來發(fā)現(xiàn)經(jīng)紫外線照射后MC的NGF受體mRNA及蛋白的表達(dá)均明顯增加，紫外線照射也可上調(diào)KC表達(dá)NGF。通過上調(diào)抗凋亡基因Bcl-2，NGF能夠防止紫外線引起的MC死亡。bFGF是從人黑素細(xì)胞瘤和胎牛垂體中提取的一種黑素細(xì)胞分裂劑，能代替TPA促進(jìn)純培養(yǎng)的黑素細(xì)胞的附壁、生長(zhǎng)及分裂增殖。bFGF是最早確定的MC生長(zhǎng)因子之一，角質(zhì)形成細(xì)胞能夠合成和分泌bFGF，經(jīng)uV照射后其表面bFCF表達(dá)明顯上調(diào)。bFGF可能與ET-1在紫外線照射后共同促進(jìn)Mc的增殖及色素的增加。bFGF的促黑素細(xì)胞分裂作用需要cAMP的參與。

1.4 IFN—v：IFN-v在黑素細(xì)胞分化中有重要作用。正常的未激活的黑素細(xì)胞不表達(dá)MHC II型抗原，IFN-v能誘導(dǎo)黑素細(xì)胞表達(dá)MHC II型抗原。MHC II型抗原通常表達(dá)在發(fā)育異常的痣細(xì)胞和黑素瘤細(xì)胞上，被認(rèn)為是惡變發(fā)生過程中的標(biāo)志。IFN-v能明顯地改變正常人類黑素細(xì)胞的形態(tài)，誘導(dǎo)黑素細(xì)胞漿擴(kuò)展變平，形似培養(yǎng)中的黑素瘤細(xì)胞。IFN-v也誘導(dǎo)黑素細(xì)胞表達(dá)GD3。這些作用可能與體內(nèi)痣和黑素瘤的發(fā)生、發(fā)展有重要關(guān)系。

1.5一氧化氮(N0)：通過KC和MC共同培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)，uV照射導(dǎo)致KC產(chǎn)生的NO具有促黑素生成的作用，同時(shí)這種作用可被NO清除劑阻斷。研究發(fā)現(xiàn)NO引起的黑素生成的增加與MC內(nèi)酪氨酸酶和酪氨酸酶相關(guān)蛋白-1的數(shù)量增加有關(guān)。

2 細(xì)胞—細(xì)胞連接

角質(zhì)形成細(xì)胞具有強(qiáng)烈、獨(dú)特的促進(jìn)黑素細(xì)胞生長(zhǎng)的作用，黑素細(xì)胞的生長(zhǎng)并非自主性，需要與KC緊密連接來調(diào)節(jié)以保持生理性的黑素細(xì)胞和角質(zhì)形成細(xì)胞比例。角質(zhì)形成細(xì)胞具有表皮中黑素細(xì)胞適當(dāng)?shù)纳矶ㄎ患胺只璧娜啃畔?。角質(zhì)形成細(xì)胞通過直接的細(xì)胞間連接控制黑素細(xì)胞的生長(zhǎng)、形態(tài)、樹突形成和抗原表達(dá)。角質(zhì)形成細(xì)胞能通過收縮和牽拉使新的樹突從黑素細(xì)胞被動(dòng)地拉出，力學(xué)的作用對(duì)于黑素細(xì)胞樹突形成很重要。

粘附分子包括鈣粘蛋白和外源凝集素。黑素細(xì)胞和角質(zhì)形成細(xì)胞間的連接包括神經(jīng)元間(神經(jīng)突觸)，免疫細(xì)胞間(免疫突觸)以及吞噬細(xì)胞與其靶細(xì)胞間(吞噬突觸)的一系列特殊的連接，這些連接因此可以統(tǒng)稱為色素突觸。這些突觸的建立包括細(xì)胞表面連接受體的聚集，從而引起肌動(dòng)蛋白細(xì)胞骨架結(jié)構(gòu)的改變，最終形成成熟穩(wěn)定的連接結(jié)構(gòu)。鈣粘蛋白在黑素細(xì)胞和角質(zhì)形成細(xì)胞間連接的建立中起了非常重要的作用。鈣粘蛋白足一個(gè)糖蛋白家族，作為細(xì)胞連接中的跨膜物質(zhì)對(duì)Ca²⁺依賴的細(xì)胞間粘連起促進(jìn)作用。E-鈣粘蛋白和P-鈣粘蛋白都表達(dá)存人黑素細(xì)胞表面，介導(dǎo)了黑素細(xì)胞與角質(zhì)形成細(xì)胞的粘連。其中E-鈣粘蛋白的作用更主要。Darier’s病的患者皮膚出現(xiàn)點(diǎn)狀白斑使人們開始關(guān)注E-鈣粘蛋白在色素轉(zhuǎn)運(yùn)中的作用，這一作用日前還需要進(jìn)一步的研究。根據(jù)目前的數(shù)據(jù)提示，對(duì)于色素突觸的推論研究將集中于位于粘附和分泌最前端的黑素細(xì)胞的樹突部分。

對(duì)吞噬突觸的研究發(fā)現(xiàn)，色素突觸中有凝集素參與作用。凝集素是種細(xì)胞表面粘附受體，可以結(jié)合胞膜邊緣的糖原殘基。流式細(xì)胞儀和電鏡觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，存角質(zhì)形成細(xì)胞一黑素細(xì)胞l共培養(yǎng)物中加入凝集素及擬糖蛋白，可以抑制黑素的轉(zhuǎn)運(yùn)。這種抑制是可逆的，向共培養(yǎng)物中加入煙酰胺可使黑素轉(zhuǎn)運(yùn)加強(qiáng)。那些結(jié)合半乳糖殘基的凝集素比結(jié)合甘露糖殘基的凝集素更具活性。Cerdan等對(duì)這些分子在黑素細(xì)胞分泌的黑素小體結(jié)合角質(zhì)形成細(xì)胞過程中的作用進(jìn)行了研究。這一結(jié)合過程可以被擬糖蛋白抑制，提示角質(zhì)形成細(xì)胞表面a-L-巖藻糖特異的凝集素和黑素小體表面6-磷-B-D-半乳糖特異的凝集素分別發(fā)揮作用?？傊?，凝集素和膜糖蛋白在黑素細(xì)胞和角質(zhì)形成細(xì)胞的相瓦識(shí)別中起到了重要作用，它們可以促進(jìn)黑素轉(zhuǎn)運(yùn)。1988年，Halaban首次進(jìn)行了MC和KC在MCDB-153、DMEM和TIP二三種培養(yǎng)基中的共培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)MC與KC能在MCDB-153培養(yǎng)基中存活超過14天，MC的樹突延伸至相鄰的KC：而MC單培養(yǎng)于MCDB-153時(shí)不能貼壁，7天后失去活性。Valyi-Nagy等將MC和KC培養(yǎng)于三利，不同的情況下：①M(fèi)C和KC用微孔多聚碳酸酯膜隔開；②單層細(xì)胞直接接觸；③三維表皮重建。結(jié)果在第一種情況下，MC的樹突保持雙級(jí)和三級(jí)，在KC培養(yǎng)基中不能增殖；當(dāng)MC和未分化的KC建立細(xì)胞間連接后，MC和KC以相似的速度分裂增殖，并發(fā)展為多級(jí)的樹突狀；在允許KC多層牛長(zhǎng)情況下共培養(yǎng)時(shí)，MC主要位于基底層末分化的KC問，有樹突、并能輸送黑素體給周圍的KC，偶見小的MC集落散布在由已分化的KC組成的中層和上層，未見此類MC有樹突生長(zhǎng)和黑素體的輸送。

另外，當(dāng)黑素細(xì)胞和未分化的角質(zhì)形成細(xì)胞直接連接時(shí)，黑素細(xì)胞表面黑素瘤相關(guān)抗原的表達(dá)降低到和正常皮膚相似的水平。據(jù)此，Valyl—Nagv等提出了未分化的角質(zhì)形成細(xì)胞通過直接的細(xì)胞一細(xì)胞間連接控制黑素細(xì)胞的生長(zhǎng)、形態(tài)和抗原表達(dá)的假說。這些結(jié)果提示皮膚痣細(xì)胞和黑素瘤細(xì)胞的表型特征即增殖和腫瘤相關(guān)抗原的表達(dá)可能是由于它們失去了與未分化的角質(zhì)形成細(xì)胞的聯(lián)系所致。

3 角質(zhì)形成細(xì)胞和黑素小體轉(zhuǎn)運(yùn)

早期的光學(xué)和電子顯微鏡研究提示，在黑素小體的轉(zhuǎn)運(yùn)過程中可能的轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制至少包括：黑素小體釋放進(jìn)入細(xì)胞間隙繼而被角質(zhì)形成細(xì)胞內(nèi)吞、直接注入、角質(zhì)形成細(xì)胞與黑素細(xì)胞胞膜的融合及吞噬作用。

PAR—2與黑素小體轉(zhuǎn)運(yùn)：PAR—2是7個(gè)跨膜G蛋白連接的受體，在調(diào)節(jié)黑素小體轉(zhuǎn)運(yùn)中具有重要的作用。角質(zhì)形成細(xì)胞表達(dá)PAR-2，但黑素細(xì)胞不表達(dá)。Seiberg M等發(fā)現(xiàn)含黑素細(xì)胞的表皮類似物變黑是對(duì)PAR-2激活的反應(yīng)，類似于其對(duì)UVB照射的反應(yīng)。胰蛋白酶抑制劑，如大豆胰蛋白酶抑制劑(STI)可抑制PAR-2的裂解，能完全抑制UVB照射導(dǎo)致表皮合成物的色素沉著。黑素細(xì)胞與角質(zhì)形成細(xì)胞一起單層培養(yǎng)，但不相互接觸，對(duì)培養(yǎng)物PAR-2的調(diào)節(jié)沒有作用。當(dāng)兩層和三層的角質(zhì)形成細(xì)胞與黑素細(xì)胞在PAR-2特異性激活肽SLIGRL或STI的作用下共同培養(yǎng)時(shí)，才出現(xiàn)增加或減少色素沉著。這說明角質(zhì)形成細(xì)胞與黑素細(xì)胞接觸對(duì)PAR-2介導(dǎo)的色素沉著的作用是必需的。

角質(zhì)形成細(xì)胞與黑素或分離的黑素小體孵育時(shí)，PAR—2的激活可增加角質(zhì)形成細(xì)胞對(duì)黑素小體的攝取。通過STI抑制PAR-2的激活可導(dǎo)致相反的作用，表明PAR—2可能通過表皮角質(zhì)形成細(xì)胞影響黑素小體的攝取。PAR－2還具有介導(dǎo)吞噬的作用。Sharlow E等通過用熒光標(biāo)記的生物素化的大腸桿菌K—12顆粒和熒光微粒證實(shí)PAR－2在角質(zhì)形成細(xì)胞吞噬中的調(diào)節(jié)作用。在細(xì)胞骨架蛋白水平保持不變時(shí)，PAR-2的激活可增加肌動(dòng)蛋白從核心區(qū)附近到質(zhì)膜的聚合，而STI作用相反。電子顯微鏡的研究表明，與末處理的對(duì)照組相比，SLIGRL處理的角質(zhì)形成細(xì)胞，其偽足明顯變長(zhǎng)變細(xì)，數(shù)量增加，而用STI處理的細(xì)胞，細(xì)胞突觸長(zhǎng)度變短，數(shù)量減少。在培養(yǎng)條件下，角質(zhì)形成細(xì)胞間的偽足連接明顯受到PAR—2的影響，這表明PAR-2影響角質(zhì)形成細(xì)胞的表面變化，激活角質(zhì)形成細(xì)胞的吞噬。

4 展望

色素增加性疾病是直接關(guān)系到人們生活質(zhì)量的皮膚美容性疾病，隨著人們生活水平的提高，受到越來越廣泛的關(guān)注。臨床目前主要用各類藥物和激光進(jìn)行對(duì)癥治療，療效不確定。對(duì)黑素細(xì)胞和角質(zhì)形成細(xì)胞相互作用及黑素體生成、轉(zhuǎn)移、分布中的細(xì)胞和分子機(jī)制的更深入理解將對(duì)皮膚色素性疾病的實(shí)驗(yàn)研究和臨床治療產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。角質(zhì)形成細(xì)胞產(chǎn)生的可溶性因子影響黑素細(xì)胞的增殖及樹突和黑素形成，將來的研究可能集中在角質(zhì)形成細(xì)胞與黑素細(xì)胞相互作用的關(guān)鍵分子的識(shí)別、使角質(zhì)形成細(xì)胞具有吞噬作用的“粘附”分子及其調(diào)控和PAR-2在角質(zhì)形成細(xì)胞內(nèi)的表達(dá)和信號(hào)的調(diào)控。

編 輯 李陽利