Caspase-3和Caspase-8與扁平苔蘚的研究進(jìn)展

李　帥　栗玉珍

Caspase-3和Caspase-8與扁平苔蘚的研究進(jìn)展

李帥栗玉珍

Caspase-3和Caspase-8作為含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶家族成員，是參與細(xì)胞凋亡過程的兩個重要蛋白。Caspase-8是重要的凋亡啟動蛋白，可通過多種途徑介導(dǎo)凋亡反應(yīng)的發(fā)生，Caspase-3作為凋亡過程中的執(zhí)行者，活化后可以加速細(xì)胞凋亡的發(fā)生。最新研究發(fā)現(xiàn)Caspase-3和Caspase-8在扁平苔蘚皮損處（特別是基底層處）高表達(dá)，表明兩者可能參與了扁平苔蘚的凋亡過程，并導(dǎo)致了本病的病理變化。

Caspase-3； Caspase-8； 扁平苔蘚； 凋亡

扁平苔蘚是一種常見的主要由T細(xì)胞介導(dǎo)的以角質(zhì)形成細(xì)胞凋亡為特征的慢性、炎癥性疾病，可累及皮膚、黏膜、毛囊、指（趾）甲等。其典型的臨床表現(xiàn)可歸納為4P:即紫色（purple）、多邊形（polygonal）、瘙癢（pruritic）、丘疹（papule）［1］。本病具有特征性意義的組織病理變化包括:基底細(xì)胞液化變性，淋巴細(xì)胞在真皮上部呈帶狀浸潤以及真皮出現(xiàn)壞死性角質(zhì)形成細(xì)胞。研究表明，扁平苔蘚皮損中存在細(xì)胞凋亡相關(guān)因子的異常表達(dá)，提示細(xì)胞凋亡與扁平苔蘚的發(fā)生、發(fā)展有關(guān)［2］。與細(xì)胞凋亡密切相關(guān)的Caspase家族中的Caspase-3和Caspase-8在扁平苔蘚皮損處已被證實高表達(dá)，說明二者可能參與了扁平苔蘚的凋亡反應(yīng)。

1　Caspase-3，Caspase-8的特點及作用

1.1Caspase家族概述 Caspases是一組天門冬氨酸特異性的半胱氨酸蛋白酶。迄今為止，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)14個Caspase家族成員，它們在氨基酸序列、結(jié)構(gòu)及酶的特性等方面具有相似性。正常情況下，它們均以無活性的酶原形式存在，由一個N端前域和一大一小兩個亞基組成。兩個亞基的同源性較高，故區(qū)分各個家族蛋白主要依靠N端前域的差異性。根據(jù)它們不同的結(jié)構(gòu)和功能，caspase家族成員大致被分為三大類:凋亡啟動因子（Caspase-2、8、9、10）、凋亡執(zhí)行因子（Caspase-3、6、7）和炎癥介導(dǎo)因子（Caspase-1、4、5、12、13）［3］。其中，由Caspase介導(dǎo)的凋亡通路目前主要被分為以下三條:（1）外源性途徑即死亡受體途徑，參與此途徑的因子主要為Caspase-8和Caspase-10；（2）內(nèi)源性途徑即線粒體途徑，Caspase-9主要通過此途徑發(fā)揮作用；（3）內(nèi)質(zhì)網(wǎng)途徑:Caspase-4、Caspase -12參與此通路。研究表明，當(dāng)細(xì)胞受到相應(yīng)外界刺激后，參與細(xì)胞凋亡的Caspases在凋亡信號作用下逐級水解活化，最后裂解細(xì)胞的結(jié)構(gòu)蛋白和功能蛋白，使細(xì)胞分解引起凋亡，因此Caspases的活化是導(dǎo)致細(xì)胞凋亡的中心環(huán)節(jié)之一［4］。

1.1.1Caspase-3 Caspase-3最早由Fernandez-Alnemri于1994年發(fā)現(xiàn)，1996年正式命名。Caspase-3不僅存在于淋巴結(jié)、上皮等正常組織中，在惡性腫瘤組織中也有一定程度的表達(dá)。凋亡未發(fā)生時Caspase -3在細(xì)胞內(nèi)以無活性的procaspase-3存在，凋亡過程啟動時，顆粒酶B或Caspase-10剪切procaspase-3使其部分活化，隨后進(jìn)行下一步自我催化?；罨蟮腃aspase-3作用于其特異性底物—多聚聚合酶（該酶與DNA修復(fù)及基因完整性監(jiān)護(hù)有關(guān)）發(fā)揮相應(yīng)凋亡執(zhí)行功能。Caspase-3在凋亡過程中起著不可替代的作用。它的表達(dá)不但反映了細(xì)胞的凋亡水平，同時也反映了凋亡啟動因素的存在［5］。Caspase-3在眾多皮膚病中高表達(dá)，比如銀屑病、紅斑狼瘡、皮膚鱗癌、基底細(xì)胞癌和惡性黑素瘤等［6］。

2　細(xì)胞凋亡與扁平苔蘚

細(xì)胞凋亡又被稱為細(xì)胞程序性死亡，其在維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)，保證機體各項功能正常發(fā)揮的過程中起著重要作用。Karatsaidis等［12］發(fā)現(xiàn)若正常的細(xì)胞凋亡和細(xì)胞存活之間的平衡被破壞，會導(dǎo)致上皮形態(tài)和功能發(fā)生相應(yīng)的改變，從而導(dǎo)致相關(guān)皮膚和黏膜疾病的發(fā)生。正常皮膚結(jié)構(gòu)中，角質(zhì)形成細(xì)胞分泌的膠原纖維IV和層黏連蛋白V有助于形成上皮基底膜結(jié)構(gòu)，基底膜帶釋放的細(xì)胞生存信號又可以防止角質(zhì)形成細(xì)胞過度凋亡，二者相互依存，相輔相成。而在扁平苔蘚中，基底膜帶受損從而觸發(fā)角質(zhì)形成細(xì)胞發(fā)生凋亡，凋亡的角質(zhì)形成細(xì)胞不能修復(fù)損傷的基底膜帶。這一循環(huán)機制正是導(dǎo)致本病遷延不愈的重要原因［13］。扁平苔蘚的特征性病理改變表現(xiàn)為基底細(xì)胞普遍液化變性。有學(xué)者推測這一現(xiàn)象可能與淋巴細(xì)胞浸潤導(dǎo)致的角質(zhì)形成細(xì)胞凋亡有關(guān)［14］。故在真皮淺層或表皮病理改變中存在的由凋亡的角質(zhì)形成細(xì)胞形成的膠樣小體，又被稱為凋亡小體。研究表明，真皮淺層的CD8+T細(xì)胞對表皮基底層的毒性攻擊，誘導(dǎo)角質(zhì)形成細(xì)胞凋亡是基底細(xì)胞液化變性的免疫學(xué)和分子生物學(xué)基礎(chǔ)。分子生物學(xué)水平上，一些與凋亡有關(guān)的因子（如Caspases、MDM2、p53和穿孔素等）在本病中異常表達(dá)［15，16］。綜上可見，角質(zhì)形成細(xì)胞凋亡在扁平苔蘚的發(fā)病機制中具有舉足輕重的作用。

3　Caspase-3、Caspase-8與扁平苔蘚

扁平苔蘚重要的病理改變之一為角質(zhì)形成細(xì)胞凋亡導(dǎo)致的基底細(xì)胞液化變性，但具體的發(fā)生機制尚不清楚。Caspase-3、Caspase-8作為參與細(xì)胞凋亡過程中的重要蛋白，在多種皮膚疾病中發(fā)揮著重要的作用。相關(guān)研究結(jié)果顯示兩者在扁平苔蘚皮損中強陽性表達(dá)，推測二者可能參與該病的發(fā)生、發(fā)展。

3.1Caspase-3與扁平苔蘚 Caspase-3是Caspase級聯(lián)通路中最重要的下游酶，許多凋亡細(xì)胞的特征性改變緣于Caspase-3的激活。Chen等［14］應(yīng)用免疫組化的方法發(fā)現(xiàn)，Caspase-3在正常皮膚組織中含量很低，然而，在扁平苔蘚皮損中，Caspase-3在棘層和基底層的免疫反應(yīng)性很高，此實驗結(jié)果與此前的國外研究結(jié)果相一致［17］。近年來，關(guān)于扁平苔蘚的臨床分支——口腔扁平苔蘚的研究較為多見。研究顯示，在OLP（口腔扁平苔蘚）的表皮層中，凋亡現(xiàn)象活躍［18］。相關(guān)實驗證明:與凋亡密切相關(guān)的Caspase-3的表達(dá)大多局限于基底細(xì)胞層，此現(xiàn)象說明在OLP皮損中角質(zhì)形成細(xì)胞為主要的凋亡對象。這與扁平苔蘚特征性病理特征——基底細(xì)胞液化相一致。Caspase-3可作用于多聚聚合酶PARP，使其與DNA結(jié)合的兩個鋅指與羧基端的催化區(qū)域分離，結(jié)果使受PARP負(fù)調(diào)控影響的Ca2+/Mg2+依賴性核酸內(nèi)切酶的活性增高，裂解核小體間的DNA，另外Caspase-3還可通過破壞細(xì)胞內(nèi)多種蛋白酶復(fù)合體、損害細(xì)胞離子泵功能等多種機制，造成扁平苔蘚皮損中角質(zhì)形成細(xì)胞的凋亡［19］。因此，Caspase-3在扁平苔蘚的發(fā)病機制中扮演重要角色。

3.2Caspase-8與扁平苔蘚 Caspase-8主要通過參與外源性凋亡途徑來啟動細(xì)胞凋亡，然而其亦可通過交互通路來啟動內(nèi)源性途徑（如線粒體通路），從而放大凋亡信號。國外有研究通過免疫組化方法發(fā)現(xiàn)在正常皮膚組織中Caspase-8僅少量表達(dá)于基底層；而在病變處的棘細(xì)胞層胞漿中大量表達(dá)，這種現(xiàn)象在液化的基底細(xì)胞附近尤其明顯［20］。根據(jù)此實驗結(jié)果，可以初步推測死亡受體途徑介導(dǎo)的凋亡過程在扁平苔蘚發(fā)病過程中起到作用，其通過Fas/FasL通路激活Caspase-8，從而導(dǎo)致角質(zhì)形成細(xì)胞凋亡。具體機制可能為在各種內(nèi)外因素作用下，角質(zhì)形成細(xì)胞抗原性改變，F(xiàn)asL暴露，同時浸潤的T細(xì)胞釋放Fas，與角質(zhì)形成細(xì)胞表面的FasL特異性結(jié)合，接著通過一系列信號轉(zhuǎn)導(dǎo)及空間結(jié)構(gòu)的改變導(dǎo)致Caspase-8的激活從而激活下游Caspase-3，最終發(fā)揮細(xì)胞凋亡的生理功能。然而，Karatsaidis［12］等在研究紅斑型口腔扁平苔蘚角化細(xì)胞的活化信號時，檢測到活化的Caspase-8表達(dá)，雖然活化的Caspase-8在紅斑型OLP與正?？谇火つけ磉_(dá)差別無統(tǒng)計學(xué)意義，這可能是抗凋亡分子FLIPL（FADD-like IL-1B converting enzyme inhibitory protein long form）及凋亡抑制蛋白1和凋亡抑制蛋白2的表達(dá)所致。目前關(guān)于Caspase-8在扁平苔蘚中表達(dá)的文獻(xiàn)尚不多，有待于進(jìn)一步研究。

4　小結(jié)

隨著生物技術(shù)的發(fā)展，對扁平苔蘚的發(fā)病機制已有深入了解。Caspase-3、Caspase-8作為細(xì)胞凋亡過程中重要的啟動者和執(zhí)行者，已初步確認(rèn)其在凋亡反應(yīng)中的重要作用，但是國內(nèi)外對二者的研究多集中于口腔扁平苔蘚，其在皮膚型扁平苔蘚中具體的發(fā)病機制仍不明確。深入研究Caspase-3、Caspase-8及其與皮膚型扁平苔蘚凋亡反應(yīng)的關(guān)系，可能為扁平苔蘚的治療、預(yù)防提供新靶點。

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（收稿:2015-06-15 修回:2015-07-22）

UPdate of the CasPase-3 and CasPase-8 in lichen Planus

LI Shuai，LI Yuzhen.
Department of Dermatology，the Second Affiliated Hospital of Harbin Medical University，Harbin 150086，China Corresponding author:Li Yuzhen，E-mail:Liyuzhen@medmail.com.cn

［Abstract］Caspase-3 and Caspase-8 are important proteins in the process of apoptosis.Caspase-8 can start apoptotic reaction which can mediate apoptosis in a variety of ways.Caspase-3 can accelerate cell apoptosis after activation.The new studies reported high expression of Caspase-3，Caspase-8 in lichen planus lesions，especially in the basal layer which showed that Caspase-3，Caspase-8 might be involved in the apoptotic response process of lichen planus.

Caspase-3；Caspase-8；lichen planus；apoptosis

哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院皮膚科，哈爾濱，150086

栗玉珍，E-mail:Liyuzhen@medmail.com.cn

1.1.2Caspase-8 Caspase-8又被稱為 MACH、FLICE、Mch5，于1996年被克隆成功。其主要存在于線粒體中，胞質(zhì)和細(xì)胞核中含量較少。它是Caspase家族中重要的啟動型Caspase，主要通過參與死亡受體途徑來啟動細(xì)胞凋亡。在此通路中，細(xì)胞外配體（如FasL）與細(xì)胞膜死亡受體（Fas）結(jié)合后，引起接頭蛋白（FADD）與受體胞漿區(qū)死亡結(jié)構(gòu)域結(jié)合，從而導(dǎo)致酶原 Procaspase-8聚合、剪切形成有活性的Caspase-8，活化了的 Caspase-8再作用于其他Caspase，引發(fā)相應(yīng)的級聯(lián)反應(yīng)。Caspase-8作用強大，幾乎能激活所有凋亡級聯(lián)反應(yīng)的下游Caspase而誘發(fā)凋亡。研究表明，在多種疾病中，諸如癌癥、糖尿病型白內(nèi)障等中存在Caspase-8的異常表達(dá)［7，8］。

1.1.3Caspase-3與 Caspase-8相關(guān)信號通路Caspase-8主要通過參與死亡受體途徑來發(fā)揮其凋亡啟動功能。研究表明，死亡受體信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路主要有以下四條:Fas、TNFR1、DR4/DR5和DR3［9］。其中研究成果被廣泛接受的死亡受體通路分支為Fas/Fas-L參與的通路。正常情況下，Caspase-8以無活性的procaspase-8存在于胞漿中，當(dāng)配體與受體結(jié)合后，死亡受體三聚體化，通過DD區(qū)（死亡結(jié)構(gòu)域）的蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用，死亡受體與接頭蛋白FADD結(jié)合，形成死亡信號復(fù)合體DISC，通過FADD的死亡效應(yīng)結(jié)構(gòu)域DED區(qū)，procaspase-8被募集在DISC上，聚集后的procaspase-8通過自身或相互之間的切割產(chǎn)生成熟的Caspase-8。活化后的Caspase-8的N端的一個死亡結(jié)構(gòu)域與FADD中同源的死亡結(jié)構(gòu)域結(jié)合，使得Caspase-8 N端原有的兩個死亡結(jié)構(gòu)域分離，同時使Caspase-8的 ICE同源區(qū)解放出來，能夠引發(fā)Caspase蛋白酶解級聯(lián)反應(yīng)，并進(jìn)一步鏈?zhǔn)剿饧せ钇湎掠蔚耐疵福鏑aspase-6、Caspase-7等，最后激活其效應(yīng)物 Caspase-3發(fā)生生物效應(yīng)［10］。而后，Caspase-3作用其特應(yīng)的底物（如PARP，即多二磷酸腺苷核酸多聚酶），并通過以下幾個方面來執(zhí)行凋亡任務(wù):（1）引起細(xì)胞周期的阻滯；（2）破壞細(xì)胞平衡狀態(tài)及修復(fù)機制；（3）使細(xì)胞從周圍的組織結(jié)構(gòu)中脫落；（4）使維持細(xì)胞結(jié)構(gòu)的物質(zhì)解體［11］。另外，Caspase-3還可反過來再次激活Caspase-8，形成正反饋。由此可見，Caspase-8和Caspase-3在Caspase級聯(lián)反應(yīng)中分別在起始者與執(zhí)行者的位置上處于核心地位，是介導(dǎo)細(xì)胞凋亡發(fā)生的關(guān)鍵蛋白。