Caspases與銀屑病相關(guān)性的研究進展

劉鳳杰，栗玉珍

銀屑病是一種免疫介導(dǎo)的慢性炎癥性皮膚病，組織病理表現(xiàn)為皮膚淋巴細胞浸潤、表皮增生及角化不全。近年來，研究發(fā)現(xiàn)半胱氨酸天冬氨酸特異性蛋白酶（cysteinyl aspartate speci fi c protease，caspases）與銀屑病具有相關(guān)性。caspases主要參與細胞凋亡以及細胞生長、分化，并能促進部分炎癥因子釋放。研究發(fā)現(xiàn)，caspases在銀屑病發(fā)病機制中發(fā)揮重要作用，本文對caspases與銀屑病的研究進展做一綜述。

1 caspase家族

caspase家族是一類與細胞凋亡和炎癥反應(yīng)均相關(guān)的蛋白酶，該家族 14個成員之間有很高的同源性，結(jié)構(gòu)相似。根據(jù)結(jié)構(gòu)和功能的不同，將caspases分為3類：凋亡啟動組（caspase-2、-8 、-9 、-10）、凋亡執(zhí)行組（caspase-3、-6、-7）和炎癥反應(yīng)組（caspase-1、-4、-5、-12、-11、-13、-14）[1]。

caspase家族廣泛分布于人體多種組織和細胞中，研究發(fā)現(xiàn)從caspase-1～10，除caspase-5外，其他caspase均在人表皮細胞表達，廣泛分布于表皮各層[1]。也有研究顯示，體外培養(yǎng)的人角質(zhì)形成細胞中表達caspase-1、-2、-3、-4、-7[2]。

1.1 caspase-1

caspase-1是迄今以來研究較多的一個炎癥性caspase，在多種炎癥性疾病中發(fā)揮作用，尤其是對炎癥因子白細胞介素（IL）-1β，IL-18和IL-37的釋放有很大促進作用，并參與銀屑病皮損中的炎癥反應(yīng)[3]。Sun等[4]發(fā)現(xiàn)在人正常角質(zhì)形成細胞中，caspase-1是IL-1β的上游因子，誘導(dǎo)IL-1β成熟，參與銀屑病皮損的炎癥反應(yīng)。Johansen等[5]在銀屑病患者的皮損活檢組織中同樣發(fā)現(xiàn)caspase-1的表達明顯升高，進一步用茴香霉素來刺激角質(zhì)形成細胞發(fā)現(xiàn)前半胱天冬酶-1（procaspase-1）和caspase-1升高，24 h后IL-18升高；加入caspase-1阻滯劑后IL-18幾乎不表達，表明在銀屑病皮損中IL-18的表達依賴caspase-1的激活。

在小鼠體內(nèi)，caspase-1可以水解非受體型蛋白酪氨酸激酶（tyrosine-protein K inase，Lyn），Lyn分解片段誘導(dǎo)慢性炎癥，釋放大量的炎癥因子：IL-1β、腫瘤壞死因子（TNF）-α、IL-17、IL-18、IL-23，使小鼠自發(fā)表現(xiàn)出銀屑病樣的皮損[6]。甲氨蝶呤作為銀屑病治療的一線用藥，給予患者服用2周后，皮損中caspase-1明顯降低[7]，表明通過降低caspase-1的表達來發(fā)揮治療作用可能是甲氨蝶呤的作用機制之一。

目前炎癥性caspase抑制劑正在臨床和臨床前試驗水平，Vertex醫(yī)藥公司研發(fā)的小分子非肽類caspase-1抑制劑VX-740在銀屑病的I期臨床上發(fā)揮了一定的療效[8]。因此，研究炎癥性 caspases的作用機制、分子機制及其小分子抑制劑對于銀屑病的治療具有重要意義。

1.2 caspase-3

caspase-3是細胞凋亡的重要因子，屬于細胞凋亡蛋白酶級聯(lián)反應(yīng)的關(guān)鍵蛋白酶，caspase-3的表達即意味著細胞死亡[9]。劉劍等[10]發(fā)現(xiàn)caspase-3在銀屑病皮損及非皮損角質(zhì)形成細胞中表達無明顯差異。銀屑病患者每周口服10 mg甲氨蝶呤后，caspase-3表達增加，可能因為甲氨蝶呤引起一氧化氮（nitric oxide，NO）水平降低， NO通過抑制caspases-1、8來阻止細胞凋亡[11]，從而促進細胞凋亡，減少銀屑病皮損處的棘層肥厚[12]。

1.3 caspase-4

caspase-4為鼠源性caspase-11的直系同源蛋白酶，幾乎在所有組織中表達。銀屑病患者表皮角質(zhì)形成細胞在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（endoplasmic reticulum，ER）應(yīng)激和中波紫外線（ultraviolet，UVB）照射后caspase-4被激活并參與炎癥反應(yīng)[13]；ER應(yīng)激和UVB照射后細胞質(zhì)內(nèi)增加的鈣離子參與caspases的激活[14]，表明UVB可以通過活化caspase-4來治療銀屑病。

caspase-4基因是眾多干擾素（IFN）誘導(dǎo)的基因之一，而IFN-γ是銀屑病發(fā)病機制的重要因子[15]。Salskov等[16]在銀屑病皮損中發(fā)現(xiàn)caspase-4的表達高于正常皮膚，表明caspase-4在銀屑病皮損中發(fā)揮了一定的作用。

1.4 caspase-5

caspase-5在人體很多組織中表達并不高，有研究證明caspase-5對IL-β的作用雖然很弱，但當(dāng)caspase-5存在時，caspase-1能更多的誘導(dǎo)IL-β等炎癥因子的釋放，推測caspase-5是caspase-1的上游激活劑[17]。銀屑病皮損中IFN-γ表達明顯升高[15]，角質(zhì)形成細胞中IFN-γ通過核因子κβ（nuclear factor，NF-κβ）信號通路刺激caspase-5的表達[16]。caspase-5在銀屑病皮損中的表達明顯增高，而在其他炎癥性皮膚病中不表達，提示caspase-5在銀屑病皮損中有顯著特異性。TNF-α抗體治療銀屑病后，皮損中caspase-5表達明顯降低，也提示caspase-5在銀屑病中發(fā)揮重要作用[16]。

caspase-5是銀屑病特有的炎癥性caspase。caspase-1/4/5的同源性高達 50%，且均能剪切 IL-1β前體，使其成為成熟有活性的細胞因子 IL-1β[16]。Beck發(fā)現(xiàn)了一條不依賴凋亡相關(guān)斑點樣蛋白（apoptosis-associated speck-like protein，ASC）的IL-1β釋放通路：IL-1β通過caspase-5途徑釋放，來應(yīng)答UVB照射等外界環(huán)境的刺激[18,19]。IL-1β在銀屑病中表達升高，且表達與疾病的進展和患者癥狀加重呈正相關(guān)[20]，IL-1β拮抗劑已經(jīng)成功治愈1例膿皰性銀屑病[21]，作者推測在ASC缺乏的情況下，caspase-5可以誘導(dǎo)IL-1β釋放，從而誘發(fā)銀屑病皮損。

1.5 caspase-7

Lyn缺乏的轉(zhuǎn)基因小鼠可以較好的表達出人類銀屑病樣皮損，包括炎癥因子的釋放和炎性細胞浸潤[6]。同時，Lyn分解后發(fā)揮炎性作用與caspase-1和caspase-7的升高密切相關(guān)：在銀屑病皮損內(nèi)，Lyn被分解，且caspase-1、7的表達升高；在非皮損區(qū)，Lyn不被分解，caspase-1、7也未表達。

1.6 caspase-8

銀屑病患者的角質(zhì)形成細胞中，存在一個關(guān)鍵死亡受體信號抑制劑：細胞FLICE抑制蛋白（cellular FADD-like interleukin-1 converting enzyme inhibitory protein，c-FLIP），作用于Fas相關(guān)死亡域蛋白（Fas-associated death domain protein，F(xiàn)ADD）和procaspase-8，阻止FADD與caspase-8結(jié)合，從而抑制凋亡級聯(lián)反應(yīng)的發(fā)生，因此角質(zhì)形成細胞可以不斷增生[22]，這也是銀屑病的發(fā)病機制之一。

1.7 caspase-9

caspase-9主要參與細胞凋亡。Oztas等[23]發(fā)現(xiàn)在銀屑病皮損中caspase-9的表達明顯降低，這個結(jié)果解釋了銀屑病皮損中凋亡降低的現(xiàn)象。但在銀屑病患者皮損處的真皮層血管周圍細胞中，caspase-9的表達與正常人無統(tǒng)計學(xué)差異，這可能因為NO在皮損中增加從而阻止凋亡發(fā)生[24]，這也解釋了銀屑病皮損中毛細血管增生的現(xiàn)象。Tamilselvi等[7]也證明了這一觀點，發(fā)現(xiàn)caspase-9表達在銀屑病皮損中降低，常規(guī)應(yīng)用甲氨蝶呤12周以后明顯升高。

1.8 caspase-14

人caspase-14的表達具有皮膚特異性，一度成為研究皮膚病的熱點因子，Caspaase-14表達于表皮基底層和毛囊。在角質(zhì)形成細胞中主要參與細胞的終末分化，是分化相關(guān)蛋白，以形成完整的角質(zhì)層，形成皮膚屏障[25]。在角質(zhì)形成細胞中，除了caspase-14是激活狀態(tài)，其他caspase幾乎均處于低表達或未激活狀態(tài)。正常表皮層的角質(zhì)形成細胞中，越向外層csapase-14表達越強；但在銀屑病皮損中，除基底部表達稍弱，其余部位的caspase-14表達均明顯減少[26]。在銀屑病皮損中，表達降低的caspase-14進入細胞核減少，導(dǎo)致角質(zhì)形成細胞終末分化錯誤，形成銀屑病樣皮損[27]。

Esther等[28]將小鼠的caspase-14基因敲除，發(fā)現(xiàn)這種小鼠被咪喹莫特誘導(dǎo)后更容易形成表皮角化不全，發(fā)生類似于銀屑病樣的皮損。Pal等[29]也發(fā)現(xiàn)，在銀屑病小鼠模型中，花翠素可以減輕皮損癥狀，減少炎癥因子表達和釋放，增加caspase-14的表達，這些均表明caspase-14參與銀屑病發(fā)病機制。

1.9 其他caspases

有關(guān)caspase-2、-6、-10、-11、-12與銀屑病相關(guān)的文獻尚未見更多報道。這些蛋白酶大都與細胞凋亡有關(guān)，且在人體皮膚組織表達不多。caspase-12通過抑制caspase-1的激活減少IL-1β的釋放[30]，caspase-11是鼠源性caspase，與人體caspase-4、5具有高度同源性[13]。

2 結(jié)語

銀屑病是一種病因復(fù)雜的自身免疫性疾病，細胞凋亡異常和炎癥因子在發(fā)病中起重要作用，研究者們做了較多實驗來證明caspase在銀屑病發(fā)病機制中發(fā)揮重要作用。

caspase在組織細胞中的含量調(diào)控著凋亡發(fā)生的整個動態(tài)過程，決定細胞凋亡的進展方向及最后歸宿[9]。隨著對caspases與銀屑病的研究越來越深入，逐漸發(fā)現(xiàn)炎癥caspase組與凋亡caspase組均在銀屑病發(fā)病機制中發(fā)揮著重要作用，這將為銀屑病的治療提供一個新的靶點和方向。但caspases在銀屑病發(fā)病中更多的分子機制，仍有待進一步研究。

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