白癜風(fēng)氧化應(yīng)激發(fā)病機(jī)制的研究進(jìn)展

趙曉菲　劉國艷

白癜風(fēng)氧化應(yīng)激發(fā)病機(jī)制的研究進(jìn)展

趙曉菲劉國艷

白癜風(fēng)發(fā)病機(jī)制復(fù)雜，涉及遺傳、免疫、氧化應(yīng)激、功能性黑素細(xì)胞凋亡和（或）丟失、神經(jīng)體液等假說。本文將對(duì)Keap1/Nrf2/ARE信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路與氧化應(yīng)激進(jìn)行綜述。

白癜風(fēng)； 氧化應(yīng)激； Keap1/Nrf2/ARE信號(hào)通路

白癜風(fēng)是最常見的一種色素脫失性皮膚病，影響著全世界0.5%～1%的人口。該病發(fā)病機(jī)制復(fù)雜，涉及遺傳、免疫、氧化應(yīng)激、功能性黑素細(xì)胞凋亡和丟失、神經(jīng)精神等學(xué)說。目前白癜風(fēng)與氧化應(yīng)激的相關(guān)性研究結(jié)果顯示氧化應(yīng)激在遺傳易感個(gè)體可能為始動(dòng)因素。

1　氧化應(yīng)激與白癜風(fēng)的相關(guān)性研究

氧化應(yīng)激是指機(jī)體在遭受各種有害因素刺激下，體內(nèi)高活性分子如活性氧自由基（reactive oxygen species，ROS）產(chǎn)生過多，氧化程度超出氧化物的清除，氧化系統(tǒng)和抗氧化系統(tǒng)失衡，從而導(dǎo)致組織損傷。

近年來有關(guān)白癜風(fēng)氧化應(yīng)激的研究結(jié)果顯示，白癜風(fēng)患者血漿中丙二醛、超氧化物歧化酶、谷胱甘肽過氧化物酶等抗氧化酶存在異常，與健康人相比有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義［2］，因此白癜風(fēng)患者血漿中存在氧化-抗氧化失衡，且進(jìn)展期白癜風(fēng)患者血漿中氧化-抗氧化失衡較穩(wěn)定期加?。ū┡c谷胱甘肽過氧化物酶呈顯著負(fù)相關(guān)，丙二醛與超氧化物歧化酶呈顯著正相關(guān)）［3］。此外，在黑素合成過程中，酪氨酸酶作為酪氨酸代謝的關(guān)鍵酶表現(xiàn)出一定的二酚酶（過氧化氫合成）和過氧化氫酶（過氧化氫降解）活性，提示黑素合成可能跟高活性氧有關(guān)［4］。以上均證明氧化應(yīng)激不僅與白癜風(fēng)的發(fā)病密切相關(guān)，而且與白癜風(fēng)的病情活動(dòng)性也具相關(guān)性。因此專家提出活性氧可作為監(jiān)測白癜風(fēng)病情活動(dòng)性的指標(biāo)［5］。

ROS可以攻擊黑素細(xì)胞，干擾其正常代謝、增殖和分化，引起細(xì)胞凋亡、缺陷，繼而暴露隱蔽肽段釋放隱蔽抗原或產(chǎn)生新的自身抗原，打破機(jī)體的免疫耐受，誘發(fā)免疫反應(yīng)，形成瀑布式效應(yīng)［6］。另外，氧化應(yīng)激還可增加黑素合成中間毒性產(chǎn)物，從而促進(jìn)兒茶酚胺釋放，引起黑素細(xì)胞免疫性損傷［7］。研究發(fā)現(xiàn)，高水平ROS會(huì)使諸多細(xì)胞因子數(shù)量增加，如IL-2、Bcl-2，它們分別可上調(diào)抗凋亡蛋白的表達(dá)及使T細(xì)胞抗凋亡［8］。因此自身免疫和氧化應(yīng)激協(xié)同加重了氧化應(yīng)激損傷［9］。過氧化氫（H2O2）可產(chǎn)生羥自由基，引起脂質(zhì)過氧化反應(yīng)，還可以自由穿過各種細(xì)胞膜和核膜，因此危害性最大［10］。以H2O2為首的ROS可滅活多種抗氧化酶類，包括過氧化氫酶、谷胱甘肽S轉(zhuǎn)移酶、乙酰膽堿酯酶及甲硫氨酸硫氧化物還原酶等，從而進(jìn)一步加劇了ROS的聚集，形成惡性循環(huán)。H2O2氧化鈣調(diào)節(jié)蛋白后會(huì)影響其與鈣離子的結(jié)合，導(dǎo)致鈣穩(wěn)態(tài)失衡以及苯丙氨酸攝取障礙，從而影響到黑素合成。ROS干擾6R-L-紅-5、6、7、8-四氫生物喋呤（（6R）-L-erythro-5，6，7，8-tetrahydrobiopterin，6BH4）生物合成及再循環(huán)的過程，導(dǎo)致6BH4的同分異構(gòu)體蓄積，從而競爭性抑制苯丙氨酸羥化酶，干擾黑素的合成。H2O2可使黑素小體蛋白斷裂，生成具有免疫反應(yīng)性的多肽，如未能及時(shí)清除，則氧化修飾后的蛋白片段可能成為半抗原，具有強(qiáng)的免疫原性。H2O2可以攻擊包括線粒體在內(nèi)的內(nèi)生物膜系統(tǒng)，使線粒體膜電位降低，最終激活線粒體依賴的凋亡通路，引起細(xì)胞調(diào)亡。H2O2還可使諸多細(xì)胞因子加強(qiáng)應(yīng)答，如腫瘤壞死因子（TNFα），轉(zhuǎn)化生長因子-β1（TGFβ1），這對(duì)黑素合成有潛在的抑制作用。

2　Keap1/Nrf2/ARE信號(hào)傳導(dǎo)通路與氧化應(yīng)激的關(guān)系

Keap1/Nrf2/ARE信號(hào)通路是目前研究發(fā)現(xiàn)的最重要的抗氧化應(yīng)激通路。轉(zhuǎn)錄因子NF-E2相關(guān)因子2（NF-E2-related factor2，Nrf2）是一種含有亮氨酸拉鏈基本結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)錄因子，是自身抗氧化應(yīng)激調(diào)節(jié)因子，主要表達(dá)于肝臟、腎臟等代謝和解毒組織中，以及其它持續(xù)暴露的組織如皮膚、肺、消化道等，普遍表達(dá)于各種細(xì)胞［11］。Nrf2包括6個(gè)高度保守的環(huán)氧丙氯烷（epichlorohydrin，EHC）相關(guān)蛋白同源結(jié)構(gòu)域（Nrf2 -EHC homology，Neh），分別被命名為Neh1-6［12］。Neh1為堿性亮氨酸拉鏈基本序列，是Nrf2與小Maf蛋白（smallMafproteins）形成異二聚體并與抗氧化反應(yīng)元件（anti-oxidant response element，ARE）結(jié)合的區(qū)域［13］。抗氧化反應(yīng)元件（ARE）是一個(gè)特異的DNA -啟動(dòng)子結(jié)合序列，位于超氧化物岐化酶（SOD）等保護(hù)性基因的5'端的啟動(dòng)序列。Kelch樣ECH相關(guān)蛋白1（Kelch-like ECH-associated pro-tein1，Keap1）是Kelch家族多區(qū)域阻遏蛋白，正常情況下錨定于胞漿、栓在肌動(dòng)蛋白細(xì)胞骨架上。Neh2能與之結(jié)合并被其負(fù)性調(diào)節(jié)，生理?xiàng)l件下Nrf2在細(xì)胞質(zhì)中與其結(jié)合，并不斷地以Keap1介導(dǎo)的蛋白酶體泛素化反應(yīng)的方式所降解，這種內(nèi)生Nrf2的消除是相當(dāng)快速的，從而表達(dá)穩(wěn)定性和非活性狀態(tài)，抑制Nrf2從胞漿進(jìn)入胞核內(nèi)激活下游信號(hào)。

當(dāng)受到氧化應(yīng)激的刺激、親電子物質(zhì)作用，Keap1構(gòu)象改變，Keapl上的兩個(gè)半胱氨酸位點(diǎn)C273和C288被同時(shí)修飾，致使Keapl與Nrf2解偶聯(lián)；也可通過激酶通路，包括MAPK，PI3K，PCK等直接磷酸化Nrf2，促使其與Keap1分離，激活Nrf2［14］；同時(shí)還可能減弱Keap1介導(dǎo)的蛋白酶對(duì)Nrf2的降解作用?；罨腘rf2從Keap1解離后進(jìn)入細(xì)胞核，在核內(nèi)與Maf蛋白結(jié)合成異二聚體后與ARE結(jié)合，啟動(dòng)下游II相解毒酶、抗氧化蛋白類、泛素酶以及蛋白酶體的基因表達(dá)。Keap1/Nrf2/ARE信號(hào)通路通過調(diào)節(jié)這些下游基因的表達(dá)來減輕ROS和親電子物質(zhì)引起的細(xì)胞損傷，維持機(jī)體氧化-抗氧化的生理平衡。Nrf2蛋白作為一種轉(zhuǎn)錄因子，也可以通過結(jié)合其自身基因5'端的ARE序列，調(diào)節(jié)其蛋白的轉(zhuǎn)錄活性［15］。激活的Nrf2-ARE信號(hào)通路還可以抑制由泛素介導(dǎo)的Nrf2蛋白降解，穩(wěn)定Nrf2蛋白在細(xì)胞質(zhì)的濃度，增強(qiáng)Nrf2蛋白的轉(zhuǎn)錄活性。這說明Nrf2的激活可以形成一種正反饋調(diào)節(jié)機(jī)制，進(jìn)一步加強(qiáng)其調(diào)節(jié)保護(hù)性基因的轉(zhuǎn)錄活性。隨后，Keap1進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)，與Nrf2一起出核并使Nrf2在胞漿內(nèi)持續(xù)被蛋白酶降解，Nrf2水平下降，激活終止［16］。

3　Keap1/Nrf2/ARE信號(hào)傳導(dǎo)通路與白癜風(fēng)的關(guān)系研究

Keap1/Nrf2/ARE信號(hào)傳導(dǎo)通路與多種疾病發(fā)生具有相關(guān)性，例如糖尿病、老年性退行性病變、腫瘤等，而其與白癜風(fēng)發(fā)病關(guān)系的研究相對(duì)較少。Marrot等［17］在研究中使用3種Nrf2通路激活劑、太陽光和紫外線A刺激人黑素細(xì)胞和角質(zhì)形成細(xì)胞，通過RTPCR方法檢測相關(guān)抗氧化基因（HO-1，NQO-1和γGCL）的表達(dá)水平，結(jié)果證實(shí)人角質(zhì)形成細(xì)胞和黑素細(xì)胞中均存在Nrf2-ARE通路，并且發(fā)現(xiàn)在不同的細(xì)胞中、不同的刺激因素下，該通路下游抗氧化基因的表達(dá)變化也不盡相同。國內(nèi)Guan等［18］的研究發(fā)現(xiàn)Nrf2啟動(dòng)子區(qū)-650基因多態(tài)性與白癜風(fēng)發(fā)生、發(fā)展相關(guān)，同時(shí)利用激光共聚焦顯微鏡觀察白癜風(fēng)患者皮損處Nrf2的表達(dá)及定位情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)白癜風(fēng)患者皮損處Nrf2主要位于胞漿中，提示白癜風(fēng)患者皮損處Nrf2入核明顯減少［19］，這表明在白癜風(fēng)患者黑素細(xì)胞中Nrf2的核轉(zhuǎn)錄活性受到抑制從而導(dǎo)致黑素細(xì)胞的功能失調(diào)或破壞。同時(shí)大量的研究發(fā)現(xiàn)與Nrf2磷酸化相關(guān)的MAPK、PKC和PI3K三條蛋白激酶途徑的異常均與白癜風(fēng)的發(fā)病有關(guān)。這些研究提示Keap1/Nrf2/ARE信號(hào)通路可能參與了白癜風(fēng)的發(fā)生和發(fā)展。

研究表明，白癜風(fēng)患者抗氧化系統(tǒng)破壞導(dǎo)致黑素細(xì)胞更容易受到自由基介導(dǎo)的損傷［20］。在氧化應(yīng)激條件下，黑素細(xì)胞降低Nrf2核轉(zhuǎn)位和轉(zhuǎn)錄活性，導(dǎo)致HO-1等抗氧化酶表達(dá)減少，從而導(dǎo)致黑素細(xì)胞死亡［21］。HO-1被稱為熱休克蛋白32（heat shock protein，HSP32），是血紅素降解的限速酶，通過Nrf2-ARE通路保護(hù)黑素細(xì)胞免受氧化應(yīng)激的損傷［22］。Nrf2是調(diào)控HO-1表達(dá)的主要轉(zhuǎn)錄因子，參與了保護(hù)人黑素細(xì)胞避免H2O2誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激損傷。Tanaka等［23］在神經(jīng)退行性疾病中的研究顯示，激活Nrf2可保護(hù)PC12細(xì)胞避免凋亡，黑素細(xì)胞與神經(jīng)細(xì)胞均起源于外胚層神經(jīng)嵴，因而具有相似的生物學(xué)特性，提示激活Nrf2也可保護(hù)黑素細(xì)胞避免凋亡?，F(xiàn)研究，皮下注射光損傷保護(hù)劑可以引起黑素細(xì)胞和角質(zhì)形成細(xì)胞中Nrf2水平增高，從而降低ROS水平和局部炎癥。因此，對(duì)Nrf2-ARE信號(hào)通路進(jìn)行干預(yù)有望成為治療白癜風(fēng)的手段之一［24］。

4　結(jié)語

氧化應(yīng)激機(jī)制參與了白癜風(fēng)的發(fā)生與發(fā)展，且與病情活動(dòng)性相關(guān)。Keap1/Nrf2/ARE信號(hào)傳導(dǎo)通路作為主要的抗氧化應(yīng)激通路，在受到氧化應(yīng)激作用時(shí)被激活，通過調(diào)節(jié)一系列抗氧化蛋白的生成來減輕細(xì)胞損傷。該通路在白癜風(fēng)患者體內(nèi)存在異常，而Nrf2-ARE抗氧化系統(tǒng)是調(diào)控多種抗氧化酶轉(zhuǎn)錄表達(dá)的關(guān)鍵內(nèi)源性通路，Keap1/Nrf2/ARE信號(hào)傳導(dǎo)通路是否作為白癜風(fēng)的重要抗氧化通路發(fā)揮作用，以及針對(duì)該通路的調(diào)控能否作為白癜風(fēng)抗氧化治療的有效方法，尚待進(jìn)一步的研究。尋找更多的白癜風(fēng)氧化-抗氧化失衡的證據(jù)，并進(jìn)一步闡明其發(fā)病機(jī)制，對(duì)白癜風(fēng)的抗氧化治療具有重要意義。

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（收稿:2015-06-09 修回:2015-07-10）

Update of the oxidative stress in the pathogenesis of vitiligo

ZHAO Xiaofei，LIU Guoyan.
Weifang Medical College，Weifang，Shandong 261000，China
Corresponding author:LIU Guoyan，E-mail:wfliuguoyan@126.com

［Abstract］Pathogenesis of vitiligo is complex，involving genetic，immunity，oxidative stress，apoptosis of functional melanocytes and（or）loss and neurohormonal hypothesis，etc.Keap1/Nrf2/ARE pathway associated with oxidative stress was reviewed in this paper.

vitiligo；oxidative stress；Keap1/Nrf2/ARE signal pathway

山東省自然科學(xué)基金（編號(hào):ZR2013HL068）濰坊醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院科技創(chuàng)新基金項(xiàng)目（編號(hào): K12CX1009）

濰坊醫(yī)學(xué)院，山東濰坊，261000

劉國艷，E-mail:wfliuguoyan@126.com