黑素小體轉(zhuǎn)運(yùn)與色素性疾病相關(guān)性的研究進(jìn)展

位于表皮基底層的黑素細(xì)胞來(lái)源于神經(jīng)嵴，是人體色素系統(tǒng)中色素合成的基礎(chǔ)。黑素在黑素細(xì)胞中合成后，構(gòu)成成熟的黑素小體，黑素小體被進(jìn)一步轉(zhuǎn)運(yùn)到角質(zhì)化細(xì)胞，最終隨著角質(zhì)化細(xì)胞的脫落而被降解。色素紊亂性疾病的發(fā)生和其中很多環(huán)節(jié)密切相關(guān)，研究證明黑素小體的異常轉(zhuǎn)運(yùn)會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的色素性疾病的發(fā)生。

1黑素小體在黑素細(xì)胞內(nèi)的運(yùn)輸

1．1運(yùn)輸機(jī)制：一旦黑素在黑素細(xì)胞中被合成，黑素小體就開(kāi)始沿著樹(shù)突從核周向樹(shù)突末梢轉(zhuǎn)運(yùn)。在黑素小體移動(dòng)過(guò)程中，以?xún)煞N細(xì)胞支架成分為運(yùn)動(dòng)基礎(chǔ)。早在1970年就有研究證明：在非哺乳動(dòng)物的黑素細(xì)胞中微管和肌動(dòng)蛋白微絲負(fù)責(zé)黑素小體的運(yùn)輸。微管在黑素細(xì)胞中組成網(wǎng)絡(luò)，貫穿細(xì)胞，黑素小體在運(yùn)動(dòng)蛋白的作用下沿微管做長(zhǎng)距離運(yùn)動(dòng)。而肌動(dòng)蛋白微絲則主要分布于細(xì)胞周?chē)鷿{膜處，黑素小體沿肌動(dòng)蛋白微絲作短距離運(yùn)動(dòng)。

除了上述的細(xì)胞支架成分外，黑素細(xì)胞內(nèi)的動(dòng)力蛋白系統(tǒng)對(duì)黑素小體的轉(zhuǎn)運(yùn)也是至關(guān)重要的。黑素小體在黑素細(xì)胞中沿著微管做雙向運(yùn)動(dòng)：以驅(qū)動(dòng)蛋白(kinesin)超家族為動(dòng)力馬達(dá)，黑素小體向著位于周邊的微管正極端做正向運(yùn)動(dòng)(從核周向樹(shù)突末梢運(yùn)動(dòng))；而在動(dòng)力蛋白(dynein)和動(dòng)力相關(guān)蛋白的作用下，黑素小體向位于細(xì)胞中心的微管負(fù)極端做逆向運(yùn)動(dòng)。當(dāng)黑素小體到達(dá)外周時(shí)，在由Rab27amelanophilin／myosinVa三部分組成的復(fù)合體的介導(dǎo)下，黑素小體與肌動(dòng)蛋白微絲相互作用。而這種相互作用可以阻止運(yùn)動(dòng)到黑素細(xì)胞周邊的黑素小體回到細(xì)胞中心去，這對(duì)黑素小體在樹(shù)突末梢聚集狀態(tài)的維持是很有必要的，一旦上述復(fù)合體中任意一個(gè)蛋白發(fā)生變異就會(huì)導(dǎo)致黑素小體在核周的異常聚集。

1．2 Rab27a melanophilin／myosinVa復(fù)合體：Rab27a melanophilin／myosinVa復(fù)合體把黑素小體和肌動(dòng)蛋白微絲結(jié)合在一起，并通過(guò)MyosinVa的動(dòng)力作用維持黑素小體在黑素細(xì)胞樹(shù)突末梢積聚的狀態(tài)。

1．2．1 Rab27a：Rab27a是一種組織特異性蛋白，只存在于溶酶體相關(guān)顆粒和分泌粒。在黑素細(xì)胞中，Rab27a和成熟黑素小體相連接，在Rab27amelanophilin／myosinVa復(fù)合物中充當(dāng)了一個(gè)被黑素小體識(shí)別的成分。同時(shí)通過(guò)melanophlin的連接，Rab27a也間接充當(dāng)了MyosinVa結(jié)合在黑素小體上的受體，與myosinVa共同轉(zhuǎn)運(yùn)黑素小體。

Rab27a是ashen基因編碼的產(chǎn)物，一旦ashen基因變異，Rab27a功能異常，就會(huì)出現(xiàn)異常的樹(shù)突形態(tài)，黑素小體合成障礙，成熟黑素小體在細(xì)胞中心的異常聚集，以微管為基礎(chǔ)的快速、雙向的核周與樹(shù)突末梢問(wèn)的黑素小體運(yùn)動(dòng)。與此一致的現(xiàn)象是，在ashen變異的黑素細(xì)胞中轉(zhuǎn)入編碼Rab27a的cDNA或結(jié)合GTP的Rab27a，即Rab27a重新表達(dá)時(shí)黑素小體又可以被轉(zhuǎn)運(yùn)到樹(shù)突末梢，相反，在野生型黑素細(xì)胞中轉(zhuǎn)入結(jié)合GDP的Rab27a時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)ashen基因變異表型。

1．2、2 melanophilin：Melanophilin早先被認(rèn)為是一種Rab27a的感受器或效應(yīng)器，由Mlph基因編碼。Leaden鼠的表型就是由Mlph基因變異失去正常功能所導(dǎo)致的。

melanophilin屬于突觸結(jié)合蛋白類(lèi)似蛋白(sip)家族，由至少三個(gè)功能區(qū)組成。①結(jié)合Rab27a的N端區(qū)，是sip家族的特征性區(qū)域，當(dāng)這個(gè)區(qū)域在黑素細(xì)胞中過(guò)表達(dá)時(shí)，就會(huì)誘導(dǎo)黑素小體的聚集效應(yīng)。N端區(qū)由兩個(gè)氨基酸序列組成：sip同源性區(qū)域一l(SHD．1)和sip同源性區(qū)域．2(SHD-2)。SHD．1對(duì)melanophilin和Rab27a的特異性結(jié)合是必需的，而SHD-2增加Rab27a與melanophilin結(jié)合的親和力，②位于中心區(qū)的卷曲螺旋區(qū)，melanophilin通過(guò)該區(qū)與肌動(dòng)蛋白Va特異性結(jié)合：③c端區(qū)與肌動(dòng)蛋白微絲免疫共沉淀，維持黑素小體的外周分布。

1．2．3 MyosinVa：MyosinVa屬于肌球蛋白超家族，這個(gè)超家族的成員有一個(gè)共同的N端動(dòng)力區(qū)(頭區(qū))，該區(qū)結(jié)合肌動(dòng)蛋白微絲，并通過(guò)水解ATP來(lái)提供動(dòng)力。而C端尾區(qū)被推測(cè)介導(dǎo)肌球蛋白與運(yùn)載物之間的相互作用，這點(diǎn)決定了肌球蛋白的功能特異性。在黑素細(xì)胞中MyosinVa的C端尾區(qū)與melanophilin特異性結(jié)合，介導(dǎo)黑素小體的運(yùn)動(dòng)。MyosinVa在黑素細(xì)胞中與黑素小體共區(qū)域化，對(duì)黑素小體的離心轉(zhuǎn)運(yùn)起關(guān)鍵作用。對(duì)非洲蟾蜍的研究證明了這一點(diǎn)：MyosinVa通過(guò)阻礙以微管為基礎(chǔ)的動(dòng)力蛋白(dynein)的運(yùn)動(dòng)，顯著縮短動(dòng)力蛋白驅(qū)使的運(yùn)動(dòng)距離，以此來(lái)確保黑素小體往微管正極方向的正常運(yùn)動(dòng)。

1．3 Rab27a：melanophilin／myosinVa復(fù)合體變異導(dǎo)致的色素脫失性疾、很多色素紊亂性疾病源于編碼黑素小體生成、轉(zhuǎn)運(yùn)、分布的基因變異。臨床研究證明格里塞利綜合征GS(Griscelli syndrome)的發(fā)生與Rab27a melanophilin／myosinVa蛋白的變異有密切的關(guān)系。格里塞利綜合征是一種罕見(jiàn)的常染色體隱性遺傳的疾病，特征是皮膚色素脫失、銀發(fā)，發(fā)體內(nèi)存在大簇的色素，在黑素細(xì)胞的中心異常積累了大量的末期黑素小體。而這些臨床表現(xiàn)正是由異常的黑素小體轉(zhuǎn)運(yùn)導(dǎo)致的。

格里塞利綜合征分三型，這三種類(lèi)型都有典型的皮膚色素脫失。格里塞利綜合征I型，由編碼MyosinVa的MY05A基因變異導(dǎo)致。其臨床表現(xiàn)除了典型的皮損外，還伴有嚴(yán)重的原發(fā)性神經(jīng)損傷；格里塞利綜合征II型，由編碼Rab27a的基因Rab27A變異導(dǎo)致。其臨床表現(xiàn)除了特征性色素脫失外，還伴有嚴(yán)重的免疫缺陷；格里塞利綜合征Ⅲ型，由編碼melanophilin的基因MLPH變異導(dǎo)致[8J。其臨床表現(xiàn)只有皮膚癥狀，沒(méi)有神經(jīng)損害和免疫缺陷。另外，有研究者發(fā)現(xiàn)GSIII型的表型也可由編碼MyosinVa的基因MY05A的外顯子缺失而出現(xiàn)。

2 黑素小體從黑素細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)到角質(zhì)化細(xì)胞

2．1轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制：表皮黑素單位由一個(gè)黑素細(xì)胞和大約36個(gè)角質(zhì)化細(xì)胞組成。當(dāng)黑素小體被捕獲并聚集在黑素細(xì)胞樹(shù)突末梢后，黑素小體就開(kāi)始從黑素細(xì)胞往角質(zhì)化細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)。目前，黑素小體的跨細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制還不是很明確，但很多種假說(shuō)被提出：①黑素小體由黑素細(xì)胞釋放并被角質(zhì)化細(xì)胞攝??；②角質(zhì)化細(xì)胞包裹黑素細(xì)胞的樹(shù)突頂部，并吞噬其內(nèi)容物；③黑素小體由黑素細(xì)胞直接接種到角質(zhì)化細(xì)胞；④兩種細(xì)胞膜融合形成連續(xù)性納單位通道，黑素小體可由此進(jìn)入角質(zhì)化細(xì)胞。最近Hearing等在鼠的黑素細(xì)胞和角質(zhì)化細(xì)胞體外模型中研究黑素小體的轉(zhuǎn)運(yùn)，證實(shí)a-MSH和UVR能刺激表皮細(xì)胞的胞吞活性。這些研究支持黑素小體的轉(zhuǎn)運(yùn)主要是通過(guò)第一種假設(shè)，即角質(zhì)化細(xì)胞的胞吞作用完成的。

2．2關(guān)鍵蛋白：外源性凝集素和糖蛋白相互作用會(huì)影響轉(zhuǎn)運(yùn)舊，鈣粘蛋白、SNAREs、Rab、Rho等也會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程有所影響。而蛋白激酶受體2(PAR-2)在角質(zhì)化細(xì)胞吞噬黑素小體的過(guò)程中顯得尤為重要。蛋白激酶受體2(PAR-2)是7個(gè)跨膜G蛋白偶聯(lián)的受體，被絲氨酸蛋白酶作用后，胞外的氨基末端被裂解而激活。PAR-2最早被發(fā)現(xiàn)在吞噬細(xì)胞的細(xì)胞膜上，它通過(guò)介導(dǎo)激活Rho蛋白家族的功能，完成細(xì)胞的吞噬功能。近幾年研究發(fā)現(xiàn)角質(zhì)化細(xì)胞膜也存在PAR-2，它通過(guò)激活角質(zhì)化細(xì)胞的吞噬功能而參與黑素顆粒的傳輸，調(diào)節(jié)色素顆粒的吞噬量。PAR-2不表達(dá)于黑素細(xì)胞中，但黑素細(xì)胞和角質(zhì)化細(xì)胞相互接觸是PAR-2作用的前提。Seiberg等分別用有色素沉著的豬和人的皮膚移植到免疫抑制的小鼠來(lái)研究PAR-2對(duì)色素沉著的體內(nèi)調(diào)節(jié)，用含黑素細(xì)胞的表皮類(lèi)似物來(lái)研究PAR-2對(duì)色素沉著的體外調(diào)節(jié)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)用PAR-2特異性激活肽(SLIGRL)上調(diào)PAR-2的活性可以使上述模型顏色加深，而用胰蛋白酶抑制劑下調(diào)PAR-2的活性可使顏色變淺。

PAR-2影響黑素體的跨細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)，因此PAR-2的活性和一些臨床疾病的發(fā)生是息息相關(guān)的。色素性基底細(xì)胞上皮瘤(BCE)異常的黑素小體轉(zhuǎn)運(yùn)就是一個(gè)典型的例子。在電子顯微鏡下觀察發(fā)現(xiàn)，在BCE的基底細(xì)胞樣腫瘤細(xì)胞中黑素小體的數(shù)量明顯比病損周?chē)Ｆつw低。與此同時(shí)RT-PCR分析證明在BCE的類(lèi)基底細(xì)胞中PAR-2 mRNA的轉(zhuǎn)錄和病損周?chē)Ｆつw比顯著降低。免疫組化分析也發(fā)現(xiàn)BCE的類(lèi)基底細(xì)胞中PAR-2的免疫染色相對(duì)較弱。以上研究證明BCE中黑素小體轉(zhuǎn)運(yùn)異常和PAR-2的活性下降有關(guān)。

2002年，Carlson等發(fā)現(xiàn)硬化性苔癬的白斑癥狀也和黑素小體的轉(zhuǎn)運(yùn)障礙有關(guān)。他們從免疫組織化學(xué)、組織化學(xué)及組織學(xué)等多角度分析發(fā)現(xiàn)白斑區(qū)角質(zhì)化細(xì)胞中被轉(zhuǎn)運(yùn)的黑素小體明顯減少，而周?chē)谒丶?xì)胞的數(shù)量和活力并未減弱。因此推斷可能是由于角質(zhì)化細(xì)胞被活化后結(jié)構(gòu)改變而阻礙黑素小體被吞噬的過(guò)程。色素脫失在很多皮膚病中是常見(jiàn)的癥狀，如白癜風(fēng)、銀屑病、過(guò)敏性接觸性皮炎、特應(yīng)性皮炎、白色糠疹等。研究發(fā)現(xiàn)在這些疾病中色素脫失的癥狀也與黑素的轉(zhuǎn)運(yùn)障礙有關(guān)。整形外科常見(jiàn)的瘢痕色素脫失、植皮后色素脫失，除了黑素細(xì)胞的喪失、黑素小體的轉(zhuǎn)運(yùn)障礙也是不可忽視的因素，但具體機(jī)制還在探索中。

3小結(jié)

近年來(lái)黑素小體的轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制已成為黑素研究的熱點(diǎn)。轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中一些關(guān)鍵蛋白，如Rab27amelanophilin、MyosinVa、PAR-2與黑素小體的正常轉(zhuǎn)運(yùn)密切相關(guān)。而這些蛋白的異常表達(dá)正是某些色素性疾病(如GS，BCE)發(fā)生的基礎(chǔ)。綜上所述，以這些關(guān)鍵蛋白為疾病治療的靶點(diǎn)，將會(huì)為色素性疾病開(kāi)創(chuàng)一種嶄新的治療模式，而該領(lǐng)域的診治研究也將會(huì)有新的突破。

編輯／李陽(yáng)利

(注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請(qǐng)以PDF格式閱讀原文。)