蛋白酶激活受體2在皮膚色素沉著中的研究進(jìn)展

范勇杰， 薛春雨

蛋白酶激活受體2在皮膚色素沉著中的研究進(jìn)展

范勇杰， 薛春雨

蛋白酶激活受體2； 角質(zhì)形成細(xì)胞； 黑素小體； 色素沉著

1 概述

蛋白酶激活受體2(protease-activated receptor-2， PAR-2)是一條7次跨膜的單鏈G蛋白偶聯(lián)受體，分子量40 KDa，是蛋白酶激活受體超家族四成員之一(PAR-1、PAR-2、PAR-3、PAR-4)，其表達(dá)于全身各組織，如消化系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、眼的上皮細(xì)胞、心血管系統(tǒng)內(nèi)皮細(xì)胞、皮膚角質(zhì)形成細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞等細(xì)胞的胞膜，對(duì)腸道分泌、腫瘤表達(dá)、細(xì)胞吞噬、皮膚過(guò)敏、組織修復(fù)等起著重要的作用[1-2]。1994年，S Nystedt首先通過(guò)篩選鼠基因組文庫(kù)，發(fā)現(xiàn)了一種在結(jié)構(gòu)上與PAR-1相似的受體，將其命名為PAR-2。1995年，RJ Santulli等發(fā)現(xiàn)，在人的表皮角質(zhì)形成細(xì)胞的細(xì)胞膜上存在PAR-2，它在激活PAR-2激動(dòng)劑中，主要是以胰蛋白酶為主的絲氨酸蛋白酶類。其原理：PAR-2在N端中34位Arg和35位Ser之間進(jìn)行酶切，并顯露新的N端，產(chǎn)生“系鎖配體”，其與自身胞外第二環(huán)特異性的保守序列結(jié)合而被激活，通過(guò)G蛋白偶聯(lián)的方式，激活下游信號(hào)傳導(dǎo)通路，發(fā)揮功能和作用，且此水解的過(guò)程是不可逆的，以系鎖配體為模板合成的人工多肽，亦能激活PAR-2，如鼠源性SLIGRL、人源性SLIGkv[3]。PAR-2激活后，通過(guò)G蛋白偶聯(lián)，激活了磷脂酶C，產(chǎn)生了二酰甘油和三磷酸肌醇，使鈣離子動(dòng)員(Ca2+mobilization)加強(qiáng)，蛋白激酶C通路激活。2000年，M Seiberg首次發(fā)現(xiàn)在皮膚表皮中，PAR-2只在角質(zhì)形成細(xì)胞中表達(dá)，而不在黑色素細(xì)胞中表達(dá)。在角質(zhì)形成細(xì)胞中，PAR-2以ρ依賴的方式介導(dǎo)角質(zhì)形成細(xì)胞，其內(nèi)部發(fā)生細(xì)胞骨架重排：鈣離子動(dòng)員加強(qiáng)，增加肌動(dòng)蛋白的聚合作用和α-輔肌動(dòng)蛋白的重組，使細(xì)胞表面形態(tài)改變，且可溶性蛋白活性增加[4]。皮膚色素沉著，主要由黑色素含量來(lái)決定，色素沉著過(guò)程就是黑色素合成、轉(zhuǎn)移、代謝的過(guò)程。黑色素由表皮細(xì)胞中的黑色素細(xì)胞，經(jīng)一系列復(fù)雜而精確地反應(yīng)生成優(yōu)黑素或褐黑素，并被包裹在黑素小體內(nèi)遷移至黑色素細(xì)胞突觸末端[5-6]。目前，黑色素進(jìn)入角質(zhì)形成細(xì)胞的機(jī)制有4種，而角質(zhì)形成細(xì)胞吞噬黑色素小體被認(rèn)為是明確存在的。目前的研究還發(fā)現(xiàn)，參與黑色素傳遞的有關(guān)蛋白主要有PAR-2、Rab27a 和Rab11b，其中研究明確的是PAR-2[7-9]。黑色素進(jìn)入角質(zhì)形成細(xì)胞后，其轉(zhuǎn)移至細(xì)胞核上端而發(fā)揮屏障作用，使細(xì)胞核DNA免受紫外線的損傷，發(fā)生突變[10-11]。

2 PAR-2在細(xì)胞實(shí)驗(yàn)方面

2001年，M Seiberg將角質(zhì)形成細(xì)胞和黑色素細(xì)胞采用三維雙相共培養(yǎng)，使激活PAR-2后的角質(zhì)形成細(xì)胞黑色素含量增加；檢測(cè)酪氨酸酶的mRNA并沒(méi)有增加，而PAR-2的mRNA增加，提示角質(zhì)形成細(xì)胞中黑色素的增加與黑色素的轉(zhuǎn)運(yùn)有關(guān)，與黑色素合成無(wú)關(guān)。2003年，G Scott發(fā)現(xiàn)角質(zhì)形成細(xì)胞的細(xì)胞膜上，PAR-2能促進(jìn)其分泌前列腺素E2 和前列腺素F2a，同時(shí)作用于黑色素細(xì)胞，使黑色素合成增加，細(xì)胞樹突化加強(qiáng)，吞噬功能增加。Ando 等[12]將色素小球加入到人皮膚角質(zhì)形成細(xì)胞的培養(yǎng)液中，24 h后角質(zhì)形成細(xì)胞達(dá)到對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期，并在掃描電子顯微鏡下觀察到平狀和球狀的角質(zhì)形成細(xì)胞；發(fā)現(xiàn)球狀角質(zhì)形成細(xì)胞生成多個(gè)直徑約80 nm的微絨毛，將色素小球捕獲。同時(shí)，在培養(yǎng)液中加入PAR-2大豆胰蛋白酶抑制劑(soybean trypsin inhibitor， STI)，使球狀角質(zhì)形成細(xì)胞捕獲色素小體受到抑制，提示角質(zhì)形成細(xì)胞攝取黑色素依賴于PAR-2的激活。2012年，L Tang等在新生兒包皮培養(yǎng)的角質(zhì)形成細(xì)胞與黑色素細(xì)胞共培養(yǎng)環(huán)境中，加入0.3 mmol濃度的氧化物質(zhì)H2O2，4 h后發(fā)現(xiàn)角質(zhì)形成細(xì)胞中黑色素量增加，通過(guò)Western-blot檢測(cè)發(fā)現(xiàn)角質(zhì)形成細(xì)胞PAR-2表達(dá)增加。Choi等[13]將MNT-1黑色素瘤細(xì)胞中分離的黑色素小體置入,使用鈣離子誘導(dǎo)分化不同時(shí)間段的SV40T人角質(zhì)形成細(xì)胞，通過(guò)Masson-Fontana黑色素染色法發(fā)現(xiàn)，角質(zhì)形成細(xì)胞攝取了其中的黑色素小體，使用Western-blot和流式細(xì)胞技術(shù)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，黑色素小體在分化與未分化的角質(zhì)形成細(xì)胞中均有分布，并且分化的角質(zhì)形成細(xì)胞較未分化的角質(zhì)形成細(xì)胞吞噬更多的黑色素小體；而加入PAR-2抑制劑STI，則有效地抑制了分化與未分化的角質(zhì)形成細(xì)胞對(duì)黑色素小體的吞噬，說(shuō)明角質(zhì)形成細(xì)胞吞噬黑色素小體與細(xì)胞表面的PAR-2息息相關(guān)，且分化的角質(zhì)形成細(xì)胞吞噬能力更強(qiáng) 。2011年，A Enomoto等在人角質(zhì)形成細(xì)胞系HaCaT加入肉豆蔻木酚素后發(fā)現(xiàn)PAR-2的mRNA和蛋白表達(dá)量下降，證實(shí)了肉豆蔻木酚素可抑制PAR-2在角質(zhì)形成細(xì)胞中的表達(dá)，從而減少黑色素的轉(zhuǎn)運(yùn)[14]。

3 PAR-2在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)方面的研究

2001年，C Paine等對(duì)黑皮膚的猶加敦豬選用1%、5%、10%STI涂抹局部皮膚2次/d，共8～9周，在第4～5周時(shí)即可肉眼發(fā)現(xiàn)其皮膚變白，并呈濃度線性相關(guān)，即濃度越高，變白越明顯。2008年，CB Lin 等將PAR- 2 的激活劑SIGR和SLIGRL 涂抹在移植于聯(lián)合免疫缺陷小鼠的人皮片和猶加敦豬的局部皮膚上，濃度均選擇為250 μmol/L，2次/d，對(duì)移植的人皮片涂抹共5～6周，對(duì)猶加敦豬涂抹8周，兩者均能顯著增加移植皮片和豬皮膚色素沉著。而SIGR與SLIGRL又有不同，其并非通過(guò)鈣動(dòng)員加強(qiáng)來(lái)增加角質(zhì)形成細(xì)胞而吞噬黑色素，也未通過(guò)cAMP、NF-kB等途徑，但兩者都通過(guò)激活PAR-2介導(dǎo)ρ活性來(lái)增強(qiáng)細(xì)胞吞噬作用。

4 PAR-2在臨床方面的研究

2004年，L Babiarz-Magee 等通過(guò)研究21個(gè)正常人體皮膚樣本，采用Masson-Fontana黑色素染色法將其分為白、半白、黑3組，通過(guò)免疫組化觀察其PAR-2的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)黑色素含量高的皮膚樣本中，PAR-2表達(dá)亦較高，并且PAR-2的激活劑胰蛋白酶表達(dá)也較黑色素含量低者為高。2000年，JF Hermanns 等在對(duì)42例男性面部或額部出現(xiàn)色素沉著的部位使用大豆提取物(主要成分為PAR-2抑制劑STI)，3周后通過(guò)內(nèi)置顯微攝像機(jī)觀察，發(fā)現(xiàn)皮膚明顯變白。Moretti 等[15]通過(guò)觀察23個(gè)白色人種白癜風(fēng)活動(dòng)期皮膚病損的角質(zhì)形成細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)PAR-2的表達(dá)明顯較正常皮膚中表達(dá)少。研究還發(fā)現(xiàn)，人掌跖部的皮膚顏色較非掌跖部白，原因是掌跖部真皮成纖維細(xì)胞合成Wnt/β-連環(huán)蛋白信號(hào)途徑抑制了因子DKK1，從而使掌跖部角質(zhì)形成細(xì)胞的PAR-2表達(dá)下調(diào)，致使角質(zhì)形成細(xì)胞吞噬黑色素下降，使其皮膚顏色較正常白[16]。

5 總結(jié)

目前研究發(fā)現(xiàn)，直接或間接參與調(diào)節(jié)皮膚顏色的基因超過(guò)150多種。其研究主要在黑色素合成以及與此相關(guān)的基因、酶類、內(nèi)環(huán)境細(xì)胞因子調(diào)節(jié)等方面，如黑色素合成的基因調(diào)控位點(diǎn)、初期關(guān)鍵限速酶-酪氨酸酶和黑皮質(zhì)素-1受體、多巴色素異構(gòu)酶等[17-19]。PAR-2作為介導(dǎo)角質(zhì)形成細(xì)胞，對(duì)黑素小體吞噬作用，以及參與黑色素的轉(zhuǎn)運(yùn)，目前這一研究結(jié)果已經(jīng)非常明確，且研究正進(jìn)一步深入，這為我們?nèi)绾沃委熞蚋鞣N生理、病理引起的色素沉著提供了新的思路。從抑制黑色素傳遞這一環(huán)節(jié)考慮，研究減少黑色素向角質(zhì)形成細(xì)胞傳遞的臨床藥物，可作為一種新的治療方法。

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200433 上海，第二軍醫(yī)大學(xué)長(zhǎng)海醫(yī)院 整形外科

范勇杰 (1986-)，男，浙江湖州人，碩士研究生.

薛春雨，200433,第二軍醫(yī)大學(xué)長(zhǎng)海醫(yī)院 整形外科，電子信箱：xcyfun@sina.com

10.3969/j.issn.1673-7040.2015.05.019

2015-01-20)