角質(zhì)形成細胞與特應性皮炎相關(guān)研究進展

吳媛媛 鄭 潔 肖風麗

特應性皮炎(atopic dermatitis，AD)是由遺傳因素和環(huán)境因素交互作用引起的慢性、復發(fā)性、炎癥性皮膚病。與AD皮膚中炎癥和免疫應答的放大和持續(xù)有關(guān)的角質(zhì)形成細胞(keratinocytes，KC)可以被誘導分泌促炎介質(zhì)以應答各種刺激，從而促進或維持皮膚炎癥。本文就KC在皮膚屏障、皮膚炎癥、先天免疫系統(tǒng)以及金黃色葡萄球菌定植這幾個方面與AD的相關(guān)研究進展進行論述。

1 角質(zhì)形成細胞在AD皮膚屏障功能中的作用

KC作為皮膚角質(zhì)層中的重要細胞，能產(chǎn)生一些細胞角蛋白以及黏多糖等維持皮膚的正常滲透，在AD患者皮損及非皮損部位，KC分化異常導致角蛋白的表達亦出現(xiàn)異常。

1.1 絲聚蛋白(filaggrin，F(xiàn)LG) FLG是由KC產(chǎn)生的源自絲聚蛋白原的蛋白質(zhì), 是角質(zhì)層重要的結(jié)構(gòu)蛋白，KC的功能異常會導致FLG表達降低。FLG缺陷會影響到很多通路，干擾KC的分化，破壞KC的結(jié)構(gòu)，損害緊密連接結(jié)構(gòu)[1]，使皮膚保持水分的能力減弱，角質(zhì)層酸化，酯類結(jié)構(gòu)改變，增加感染的風險，從而導致皮膚屏障功能失調(diào)。FLG對發(fā)揮皮膚屏障功能角質(zhì)層的形成和水合起關(guān)鍵作用，F(xiàn)LG缺乏導致皮膚屏障異常，造成水分過多流失(表現(xiàn)為干燥、魚鱗狀皮膚)，過敏原滲透誘發(fā)炎癥和變應性免疫應答以及金黃色葡萄球菌的皮膚定植[2]。在AD皮損中檢測到IL-4和IL-13也導致KC中FLG的表達降低[3]。AD皮損中FLG缺陷會導致角化包膜形成的缺陷,保持角質(zhì)層水合的能力降低，并且pH平行升高。pH值升高增強了激肽釋放酶(kallikreins，KLKs)5和7的活性，導致透明角質(zhì)顆粒(Keratohyalin granules)的過度降解和角質(zhì)層完整性和內(nèi)聚性的降低[4]。

1.2 緊密連接蛋白 表皮中的緊密連接(tight junction，TJ)屬于另一組涉及細胞黏附的結(jié)構(gòu)，在表皮顆粒細胞層中形成屏障，并且在皮膚損傷后其表達迅速增加，它們對于表皮的分化和角質(zhì)化至關(guān)重要。TJ是由KC主動產(chǎn)生的跨膜和胞內(nèi)蛋白質(zhì)的復合物形成的，包括：克勞丁蛋白(claudin，CLDN)，閉合蛋白，閉合帶1和2，連接黏附分子-1和multiPDZ-1蛋白[5]。除了屏障功能外，TJ蛋白還參與KC的增殖、分化、細胞粘附和細胞凋亡。在炎癥性皮膚中，由于KC的異常，TJ蛋白質(zhì)通常會受到影響。Batista等[6]和Gruber等[7]描述了在成年AD病變皮膚中存在著CLDN-1表達水平的降低，且CLDN-1的表達和Th2的存在之間呈反比關(guān)系。不同CLDN-1表達水平的小鼠模型顯示，CLDN-1誘導的屏障功能改變在AD的發(fā)病機制和嚴重程度中起作用[8]。這些結(jié)果表明，由于CLDN-1減少導致TJ處的損傷，導致AD患者第二次物理屏障的功能障礙。

2 角質(zhì)形成細胞在促進或維持AD皮膚炎癥中的作用

2.1 胸腺基質(zhì)淋巴細胞生成素(thymic stromal lymphopoietin，TSLP) TSLP是一種IL-7樣細胞因子，在病變的AD皮膚中由KC大量表達，而在非病變AD皮膚或來自健康供體的正常皮膚中不表達，TSLP能通過樹突狀細胞引發(fā)天然T細胞分化為Th2細胞，并激活樹突狀細胞分泌Th2募集趨化因子，是將屏障表面的先天反應與Th2主導的獲得性免疫反應相關(guān)聯(lián)的關(guān)鍵因素，因為它可作用于多種效應細胞，導致皮膚過敏性炎癥，因此被認為是過敏反應的總開關(guān)[9]。進一步的研究表明TSLP觸發(fā)IL-5誘導和嗜酸粒細胞募集，并且TSLP誘導的小鼠AD表型是T細胞依賴性的，但不依賴IL-4/IL-13。這些研究表明，TSLP具有以Th2依賴性和獨立性方式驅(qū)動AD發(fā)病機制的潛力，同時誘導患者的“瘙癢周期”[10]。以前的研究已經(jīng)報道了急慢性AD皮損以及AD患者血清活檢組織中TSLP的水平增加。AD皮損中的KC過表達TSLP，觸發(fā)AD進展和特應性行程(atopic march)的基礎(chǔ)路徑。因此除了早期防止AD皮膚屏障缺陷外，TSLP的選擇性抑制可能是阻斷特應性行程的關(guān)鍵干預策略[4]。

2.2 腫瘤壞死因子α(TNF-α) TNF-α是在調(diào)節(jié)炎癥反應中起關(guān)鍵作用的促炎細胞因子。用脂多糖(LPS)或紫外線刺激人KC可產(chǎn)生TNF-α，后者通過誘導各種不同細胞的細胞因子分泌來介導炎癥和免疫應答。微陣列分析(Microarray analysis)表明，用TNF-α處理人KC不僅誘導與免疫和炎癥反應相關(guān)的基因轉(zhuǎn)錄，而且與組織重塑、細胞運動、細胞周期調(diào)節(jié)和細胞凋亡有關(guān)，這表明TNF-α具有功能多樣性[11]。皮膚中還存在一種TNF樣弱誘導細胞凋亡機制，其可與TNF-α協(xié)同誘導KC凋亡，導致AD患者皮膚病變的發(fā)展[12]。有研究顯示，Th2細胞因子和促炎細胞因子TNF-α聯(lián)合導致角質(zhì)層細胞間水腫，減少了角質(zhì)層兜甲蛋白 mRNA的表達，降低長鏈游離脂肪酸和酯連接的鄰羥基神經(jīng)酰胺的水平，從而影響皮膚屏障脂質(zhì)組織。與健康皮膚相比，單獨或與Th2細胞因子聯(lián)合的TNF-α誘導了在AD皮損中觀察到的屏障脂質(zhì)的異常[13]。

2.3 白細胞介素-1α和白細胞介素-1β 長期以來，IL-1β是由上皮細胞和KC等數(shù)種細胞產(chǎn)生的炎癥細胞因子，并且在AD病變中高表達。幾項研究表明IL-1β在AD皮損中可以由KC響應環(huán)境刺激而產(chǎn)生。另外，皮膚屏障缺陷可能是AD中KC產(chǎn)生IL-1β的另一個驅(qū)動因素[14]。 KC產(chǎn)生的IL-1α可以以旁分泌的方式作用于附近成纖維細胞并促進其增殖，且IL-1在KC中的自分泌信號傳導有助于產(chǎn)生細胞因子IL-6，IL-8和TNF-α。皮膚損傷后，損傷的KC釋放預存的IL-1α，IL-1α與其受體的結(jié)合激活促炎細胞因子(IL-6，TNF-α)和趨化因子(IL-8)的炎癥通路，將嗜中性粒細胞吸引到傷口中[15]。 雖然AD是一種“Th2細胞免疫”相關(guān)性疾病，但是其誘導需要IL-1，主要是被識別為AD皮膚生物標志物的IL-1α。對食物敏感的兒童AD患者表現(xiàn)出IL-1α分泌增強。在AD中，UV-B通過影響KC的炎癥小體而誘導IL-1β表達，當IL-1β相關(guān)的炎癥小體功能異常時，也會導致IL-1β在皮膚中的水平增加[16]。

2.4 白細胞介素18 KC和肥大細胞響應暴露于過敏原或病原體(如：屋塵螨和金黃色葡萄球菌)而產(chǎn)生IL-18。且金黃色葡萄球菌定殖似乎有助于這種IL-18的產(chǎn)生，特別是在具有相對較低的IgE產(chǎn)生的AD患者組中[17]。已觀察到這種促炎細胞因子的表達在傷口愈合的早期階段增加。創(chuàng)傷愈合期間IL-18主要由傷口邊緣的KC產(chǎn)生。已經(jīng)確定IL-18是細胞因子和趨化因子產(chǎn)生的誘導物，因此有助于將免疫細胞吸引到傷口區(qū)域[15]。 IL-18通過誘導NF-κB核轉(zhuǎn)位而結(jié)合IL-18R受體復合物來發(fā)揮其活性。在急性AD皮損中，IL-18刺激嗜堿性粒細胞、肥大細胞和CD4+T細胞產(chǎn)生不含IL-12的Th2細胞因子。在慢性AD皮損中，IL-18刺激Th1細胞產(chǎn)生IFN-γ。IL-18有助于CD4+T細胞和天然殺傷T細胞依賴性IgE的產(chǎn)生[18，19]。最近，孕婦血清和臍帶血中的IL-18被認為是兒童AD的易感因素[20]。血清IL-18和IL-18受體水平升高已被認為可能是AD嚴重程度的生物標志物，但需要進一步的研究來證實這一觀點[21]。

3 角質(zhì)形成細胞在AD中調(diào)節(jié)先天免疫系統(tǒng)的作用

KC可表達模式識別受體(pattern recognition receptor，PRR)識別病原體，啟動固有免疫反應，分泌或表達細胞因子、抗菌肽等參與獲得性免疫。固有免疫發(fā)揮防御作用的關(guān)鍵是通過相應的PRR對病原相關(guān)分子模式(PAMP)的識別。PRR主要有Toll樣受體(TLRs)這種組成形式[22]。 TLRs識別配體后，可以誘導信號通路的激活，引發(fā)大量促炎因子基因的表達，從而激發(fā)固有免疫細胞釋放炎癥因子和趨化因子，促進樹突狀細胞的成熟，增加血管通透性，募集白細胞至感染和損傷部位。遺傳分析發(fā)現(xiàn)，位于細胞內(nèi)的部分TLR2多態(tài)性(p.Arg753Gln)與金黃色葡萄球菌的感染有關(guān)，更重要的是，這種基因型與AD表型有關(guān)，即攜帶這種多態(tài)性的AD患者具有更嚴重的疾病表型，且具有對金黃色葡萄球菌超抗原和屋塵螨過敏原IgE抗體升高的特征[23]。

4 角質(zhì)形成細胞在AD皮膚的金黃色葡萄球菌定植中的作用

眾所周知，AD患者經(jīng)常出現(xiàn)細菌和病毒感染性皮膚病。這種皮膚感染傾向可能與AD皮膚中先天保護機制的實質(zhì)性缺陷有關(guān)[24]。衍生自KC的抗菌肽(antimicrobial peptides，AMP)(例如導管素，防御素和S100)在針對各種微生物的化學屏障功能中起重要作用。免疫組織化學研究表明，與銀屑病相比，急慢性AD患者皮損中導管素和β-防御素2的表達都降低，但AD和健康人之間兩者的表達沒有顯著差異。在這些研究中報道的AMP表達缺乏可能解釋了金黃色葡萄球菌在AD患者中皮膚感染的易感性[11]。雖然人β-防御素1(human β-defensin 1，HDB1)由正常人KC表達，但皮膚炎癥誘導HBD2，HBD3和LL37的表達，且這組抗菌肽在AD患者的KC中顯著降低。AMP表達和分泌減少可能有助于增加AD患者皮膚對病毒、細菌和真菌的易感性[25]。

AD使金黃色葡萄球菌的皮膚定殖增加，并可導致疾病嚴重程度增加。研究顯示金黃色葡萄球菌刺激人類KC增加其內(nèi)源性蛋白酶活性，這種增加的蛋白酶活性與KLK mRNA的表達增加一致，其中KLK6、KLK13和KLK14的表達顯著增加。在金黃色葡萄球菌暴露之前通過靶向小干擾RNA沉默抑制KC中這些KLK的mRNA阻斷了蛋白酶活性的增加。暴露于金黃色葡萄球菌的KC表現(xiàn)出增強的橋粒芯糖蛋白1和FLG的降解，KLK6、KLK13和KLK14的小干擾RNA部分阻斷了這種降解。這些數(shù)據(jù)說明金黃色葡萄球菌通過刺激KC內(nèi)源性蛋白水解活性直接影響皮膚屏障完整性，并定義了金黃色葡萄球菌可能影響皮膚疾病的先前未知的機制[26]。

總之, 越來越多的證據(jù)證實，KC通過影響細胞因子、趨化因子、黏附分子等炎癥相關(guān)調(diào)節(jié)因子的網(wǎng)絡性調(diào)節(jié)，參與AD炎癥的發(fā)生和維持。KC在皮膚免疫和屏障等方面與AD的發(fā)生和發(fā)展十分密切，通過對KC參與AD皮膚炎癥發(fā)生中各個環(huán)節(jié)的干預可能為AD的藥物治療提供新的思路，為AD患者提供有效的治療方案。