半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶8在某些皮膚病的研究進展

陳敏聰 王建琴

半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶8在某些皮膚病的研究進展

陳敏聰 王建琴

半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶8與死亡受體介導的凋亡密切相關。近年來，對半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶8參與凋亡機制的研究取得了一些進展，發(fā)現(xiàn)半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶8除凋亡以外的其他生物學功能，如參與T細胞增殖和免疫應答、細胞黏附/遷移、血管內(nèi)皮形成等。作為Fas凋亡途徑關鍵的啟動者，半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶8與皮膚損傷修復、瘢痕形成、扁平苔蘚等密切相關，并在抗炎中發(fā)揮一定作用。

皮膚疾??；半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶8；細胞凋亡

半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶 8（Caspase8）是Caspase家族中關鍵的啟動型Caspase。Caspase家族主要包括，啟動型 Caspase（包括 2、8、9、10）：通過自身活化啟動凋亡并調(diào)節(jié)效應型Caspase。效應型Caspase（包括 3、6、7）：能分解蛋白，執(zhí)行凋亡和炎癥型 Caspase（包括 1、4、5等）。目前認為，Caspase8 和Caspase3在Caspase級聯(lián)反應中處于核心地位，是細胞凋亡發(fā)生的關鍵步驟及一切凋亡信號傳導的共同通路。

1 Caspase8的結(jié)構(gòu)及分布

Caspase8的編碼基因CASP8及Caspase10基因CASP10共同位于染色體2q33-34中。Caspase8分為前結(jié)構(gòu)域、大亞基、小亞基3部分，并以無活性的酶原形式廣泛存在于成人及除胎腦外的各種組織的線粒體內(nèi)，少量存在于胞質(zhì)及胞核，在外周血白細胞的水平較高。Caspase8前體相對分子質(zhì)量約為55 000，其N端有2個70aa左右的結(jié)構(gòu)域，與Fas相關死亡域蛋白（FADD）的N端的死亡效應結(jié)構(gòu)域同源，這種同源的結(jié)構(gòu)域可以相互聚合，使Caspase8前體能與FADD相互結(jié)合。

2 Caspase8的生物學功能

2.1 參與細胞凋亡：Caspase8是死亡受體介導的外源性凋亡途徑關鍵的啟動型Caspase。在外源性凋亡途徑中，首先是Caspase8前體的大小亞基分離，然后大亞基與前結(jié)構(gòu)域分離，最后兩個大亞基和兩個小亞基結(jié)合形成四聚體，再從死亡誘導信號復合體進入胞質(zhì)，活化后的Caspase8進一步水解其下游的同源酶，如Caspase6、Caspase7等，最后激活其效應物Caspase3并產(chǎn)生生物學效應。

活化的Caspase8也可能啟動內(nèi)源性凋亡途徑。在內(nèi)源性凋亡途徑中，細胞內(nèi)的死亡信號誘導線粒體膜通透性改變，跨膜電位丟失，并釋放多種蛋白因子，繼而胞質(zhì)內(nèi)凋亡蛋白酶活化因子1、細胞色素C和Caspase9形成凋亡體，活化的Caspase9切割Caspase3，最終細胞死亡。通常情況下，Bcl-2家族中的BID以非活化形式存在于細胞質(zhì)，BID 能被活化后的 Caspase-8 剪切成tBID［1］，轉(zhuǎn)移并定位于線粒體，其C-端能使線粒體釋放細胞色素C，進而啟動內(nèi)源性凋亡途徑。由此可以說明，外源性途徑能間接作用于內(nèi)源性途徑，有效放大凋亡信號。

2.2 參與T細胞增殖和免疫應答：研究表明，Caspase8在淋巴細胞對外界抗原刺激引起的反應性增殖中發(fā)揮重要的作用。Fas信號通路的功能被限制在誘導淋巴細胞死亡和外周免疫耐受上。這種功能的缺陷會導致淋巴細胞的凋亡缺陷，從而產(chǎn)生自身免疫性淋巴細胞增多綜合征（ALPS）。部分ALPS患者由于Caspase8缺陷，引起淋巴細胞活化障礙，從而表現(xiàn)出典型的臨床癥狀［2］。Salmena 等［3］發(fā)現(xiàn)，T細胞系缺失Caspase8的小鼠表現(xiàn)出嚴重的T細胞增殖以及對病毒感染的免疫應答障礙。此外，有學者還驗證了Caspase8參與抗原受體誘導的核因子（NF）κB活化，NF-κB活化是在淋巴細胞增殖及在免疫反應產(chǎn)生中的關鍵信號事件［4］。Caspase8通過NK-κB下游通路的抗原受體在信號傳導中發(fā)揮作用。

2.3 參與細胞遷移/黏附：研究發(fā)現(xiàn)，Caspase8前體在決定細胞遷移還是黏附上起著重要的作用，這種作用是通過Src的磷酸化來限制Caspase8前體轉(zhuǎn)變成Caspase8控制的［5］。決定細胞凋亡還是遷移，大體上，由一種分子開關控制。研究表明，Caspase8可能掌握著一個與此相關的“輔助效應”的分子開關。在細胞的遷移過程中，Caspase8前體與磷脂酰肌醇-3-OH蛋白酶調(diào)節(jié)亞基p85α及c-Src相互作用，通過細胞外信號調(diào)節(jié)蛋白酶信號傳導。

2.4 參與血管內(nèi)皮形成：隨著研究的深入，陸續(xù)發(fā)現(xiàn)，Caspase8還具有其他非凋亡的生物學功能。Kang等［6］發(fā)現(xiàn)，在小鼠胚胎發(fā)育過程中，Caspase8表達的缺失會導致血管及神經(jīng)管缺陷并死亡。

3 Caspase8與疾病的關系

3.1 腫瘤：研究發(fā)現(xiàn)，CASP8由于其甲基化、基因突變等原因引起Caspase8表達的缺失，與成神經(jīng)細胞瘤、原始神經(jīng)外胚層腫瘤、小細胞肺癌等腫瘤的發(fā)生密切相關。許多腫瘤之所以能在短時間內(nèi)迅速出現(xiàn)或增大，可能是因為長期缺少一種合適的微環(huán)境，導致Caspase8在這些腫瘤中不能耐受。很多發(fā)展中的腫瘤會表達致癌活性，如表達超生理量的Caspase抑制劑，或者激活可以抑制Caspase8活性的生長因子受體和Src蛋白酶。

盡管如此，但許多常見腫瘤類型中仍然維持著或者上調(diào)表達量。事實上，Caspase8在很多上皮來源的腫瘤組織中表達并缺失［7］。如，在結(jié)腸癌多期發(fā)展的過程中很少有Caspase8表達的缺失。人類蛋白質(zhì)組學計劃研究了Caspase8在人體常見腫瘤及其對應的正常組織中的表達量［8］，結(jié)果表明，Caspase8在腎臟、前列腺、肺、結(jié)腸、乳腺等器官的腫瘤組織的表達量較正常組織減少，而在宮頸、胰腺、肝臟等器官中，卻得到了相反的結(jié)果。

在非黑素瘤的皮膚腫瘤中，學者比較了不同分化類型的角質(zhì)形成細胞后發(fā)現(xiàn)，Caspase8在皮膚基底細胞癌和皮膚鱗狀細胞癌的表達顯著高于正常皮膚，推測可能的機制為Caspase8介導的細胞凋亡異常或腫瘤細胞的免疫逃逸［9］。

3.2 皮膚病：在接受高劑量中波紫外線（UVB）照射后，細胞往往會產(chǎn)生凋亡。Xu等［10］探討了在UVB引起細胞凋亡與Caspase8、Caspase3活性的關系。他們發(fā)現(xiàn)，在UVB誘導的皮膚成纖維細胞凋亡中，Caspase8、Caspase3的活性呈時間依賴性遞增，而作為酶作用底物的波形蛋白表達量也隨UVB照射時間延長而增加。當Caspase8的活性減弱時，UVB介導的Caspase3凋亡被抑制；Caspase3活性受到抑制時，細胞凋亡及Caspase8的活性也受到抑制。該研究提示，Caspase8、Caspase3參與了UVB介導的皮膚成纖維細胞的凋亡，Caspase8和Caspase3在這個過程中是相互作用的，為解決急性光損傷和改善UVB引起的皮膚光老化提供了新的思路。有研究發(fā)現(xiàn)，Caspase8在口腔扁平苔蘚皮損中的角質(zhì)形成細胞和浸潤的淋巴細胞中大量表達，推測Caspase8介導的死亡受體凋亡途徑可能參與KC的凋亡過程，致使基底細胞液化變性，產(chǎn)生扁平苔蘚的病理變化［11］。

Caspase8還與皮膚的其他損傷有關。Honardoust等［12］發(fā)現(xiàn)，被核心蛋白聚糖處理過后的表淺皮膚成纖維細胞，凋亡及死亡細胞均明顯增多。與深層皮膚成纖維細胞比起來，核心蛋白聚糖導致表淺皮膚成纖維細胞中的組蛋白1、Caspase8、p53等凋亡標志物顯著增多，提示深層皮膚成纖維細胞對核心蛋白聚糖介導的凋亡抵抗，導致細胞外基質(zhì)過度沉積，可能參與了肥厚性瘢痕的形成。

隨著研究的不斷深入，科學家還發(fā)現(xiàn)，Caspase8可以通過關聯(lián)誘導基因蛋白Ⅰ信號復合體，以及抑制一些誘導基因蛋白Ⅰ信號復合體的信號觸發(fā)機制來對抗炎癥反應，并且發(fā)現(xiàn)CASP8基因敲除的小鼠可出現(xiàn)致命性的慢性皮膚炎癥疾病，進一步證實了Caspase8在對抗皮炎的作用［13］。另外，表皮 Caspase8的缺失可以減弱皮膚創(chuàng)傷修復過程中的的炎癥反應和細胞增殖，從而促進特應性皮炎的發(fā)病［14］。

有學者還發(fā)現(xiàn)［15］，小鼠皮膚傷后3～6 h，Caspase8陽性細胞比率較低，12 h后逐漸升高，3 d達到高峰，以后逐漸下降。隨傷后時間延長，Caspase8陽性細胞以單核細胞及成纖維細胞為主。

4 Caspase8抑制劑

細胞型Fas相關的死亡區(qū)域蛋白樣白細胞介素1轉(zhuǎn)換酶抑制蛋白（c-FLIP），最初被定義為通過與Caspase8競爭FADD的一種死亡受體信號的抑制劑，一直認為是一種重要的凋亡抑制蛋白。近年來，研究明確了c-FLIP與T淋巴細胞和角質(zhì)形成細胞的存活及增殖也密切相關。Tian等［16］研究發(fā)現(xiàn)，c-FLIP在尖銳濕疣組織中無論mRNA水平還是蛋白水平均顯著升高，且c-FLIP在尖銳濕疣中的表達量與增殖細胞核抗原標記指數(shù)高度相關。

5 結(jié)語

Caspase8作為Caspase家族中關鍵的啟動型Caspase，越來越受到人們的重視。除了與凋亡密切相關，Caspase8還參與T細胞增殖與免疫應答、血管內(nèi)皮細胞形成、細胞遷移/黏附等過程，不僅參與腫瘤的發(fā)生發(fā)展，還與皮膚成纖維細胞、角質(zhì)形成細胞等的凋亡及其引起相關疾病和損傷密切相關。未來Caspase8可能為臨床治療腫瘤以及其他腫瘤新生物提供理論依據(jù)和治療新靶點。

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北京協(xié)和醫(yī)院皮膚科招收進修醫(yī)師通知

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Caspase 8 in some dermatoses

Chen Mincong,Wang Jianqin*.*Department of Dermatology,Guangzhou First People′s Hospital,Guangzhou 510180,China

Caspase 8 is closely associated with death receptor-mediated apoptosis.In recent years,some progress has been made in studies on the roles of caspase 8 in apoptosis.Besides initiating apoptosis,caspase 8 has many other biological functions,such as participating in T cell proliferation and immune responses,cell adhesion/migration,vascular endothelium formation,etc.As a key initiator of the Fas-mediated apoptotic pathway,caspase 8 is closely associated with repair of skin damage,cicatrization and lichen planus,and also plays some roles in counteracting inflammation.

Skin diseases;Caspase 8;Apoptosis

Wang Jianqin,Email:jianqinwang@tom.com

10.3760/cma.j.issn.1673-4173.2015.02.015

510180廣州市第一人民醫(yī)院皮膚科［陳敏聰（現(xiàn)在華南農(nóng)業(yè)大學醫(yī)院皮膚科，510642廣州）］；廣州市第一人民醫(yī)院南沙醫(yī)院皮膚科（王建琴）

王建琴，Email:jianqinwang@tom.com

本文主要縮寫：Caspase：半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶，F(xiàn)ADD：Fas相關死亡域蛋白，ALPS：自身免疫性淋巴細胞增多綜合征，NF：核因子

2014-04-29）