角質(zhì)形成細(xì)胞和成纖維細(xì)胞對白癜風(fēng)發(fā)病和治療的影響

李媛媛 佘慧慧 錢龍寶 韋士才

白癜風(fēng)是一種常見的皮膚或黏膜色素脫失性疾病，其病因復(fù)雜，目前認(rèn)為在多基因遺傳基礎(chǔ)上、各種內(nèi)外因子的激發(fā)使免疫功能紊亂，導(dǎo)致表皮黑素細(xì)胞(melanocyte, MC)功能破壞，最終使色素脫失[1]。目前對白癜風(fēng)發(fā)病機(jī)制及治療方法的研究大多關(guān)注于MC，但MC不是獨(dú)立存在的，表皮和真皮中的多種細(xì)胞均可影響MC的功能，參與MC的生長、分化、轉(zhuǎn)運(yùn)、凋亡。近年有研究證明，白癜風(fēng)患者的MC凋亡前后，皮損及皮損周圍表真皮均發(fā)生形態(tài)、功能和分子結(jié)構(gòu)上的改變，尤其是角質(zhì)形成細(xì)胞和真皮成纖維細(xì)胞，因此白癜風(fēng)應(yīng)被視為一種皮膚全層的病變而不僅僅是MC的凋亡[2]。本文主探討角質(zhì)形成細(xì)胞和成纖維細(xì)胞等非黑素細(xì)胞對白癜風(fēng)發(fā)病的影響，以期為白癜風(fēng)的發(fā)病和治療研究提供新思路。

1 角質(zhì)形成細(xì)胞對白癜風(fēng)發(fā)病的影響

角質(zhì)形成細(xì)胞(keratinocyte, KC)是表皮中最主要的細(xì)胞之一，與MC在生理、病理上有密切的聯(lián)系。一個表皮MC及其鄰近的36個KC所組成的具有在結(jié)構(gòu)和功能上有合作關(guān)系的小單位被稱為表皮黑素單位，黑素的代謝均通過表皮黑素單位來完成；KC和MC釋放的可溶性介質(zhì)共同維持著皮膚旁分泌和自分泌通路的穩(wěn)定狀態(tài)，二者的失衡會導(dǎo)致細(xì)胞因子分泌的紊亂及氧化應(yīng)激增強(qiáng)，繼而又影響KC和MC的分化，形成惡性循環(huán)并加速色素異常性皮膚病的進(jìn)展[3]。有研究將MC單獨(dú)移植與MC和KC共同培養(yǎng)混合移植治療節(jié)段型白癜風(fēng)臨床療效進(jìn)行比較，得出MC和KC共培養(yǎng)混合移植治療效果優(yōu)于MC單獨(dú)移植，證明了KC對MC的生長存活起著重要作用，并認(rèn)為基底層KC可分泌一些生長因子及細(xì)胞外基質(zhì)，直接或間接地參與MC的生理病理活動、調(diào)節(jié)其形態(tài)功能，可獲得色素恢復(fù)和皮損愈合的雙重功效[4]。

1.1 KC與細(xì)胞因子 KC能夠分泌種類繁多的細(xì)胞因子，從而影響MC功能及白癜風(fēng)的發(fā)病，包括干細(xì)胞因子(SCF)、堿性成纖維細(xì)胞生長因子(bFGF)、內(nèi)皮素-1(ET-1)和抑制因子(如TNF-α、IL-1 和 IL-6等)。其中SCF是與多種細(xì)胞的存活和生長相關(guān)的細(xì)胞因子，其合成減少可使皮膚KC及MC分化減少甚至凋亡，是白癜風(fēng)發(fā)病的重要一環(huán)[5]。bFGF在血管形成、促進(jìn)創(chuàng)傷愈合與組織修復(fù)中起著十分重要的作用，且bFGF和ET-1均為MC的有絲分裂原。有研究表明，bFGF可通過下調(diào)氧自由基水平、增加Bcl2蛋白、以及下調(diào)Cyt.C水平抑制氧化應(yīng)激[6]，當(dāng)bFGF功能受損則機(jī)體對抗氧化應(yīng)激能力降低，從而影響白癜風(fēng)的發(fā)病。TNF-α是一種常見的腫瘤出血壞死標(biāo)記物，又是一種促炎癥的細(xì)胞因子。在白癜風(fēng)患者體內(nèi)，高水平的TNF-α可導(dǎo)致NF-kB活性減低，造成磷脂酰肌醇3-肌酶/蛋白激酶B(PI3K/AKT)信號通路異常、激活受損，從而導(dǎo)致KC凋亡和角化過程的改變，并影響MC的增殖[7]。

1.2 KC與氧化應(yīng)激 除了細(xì)胞因子數(shù)量及功能的改變，氧化應(yīng)激亦是KC及MC損傷的重要原因。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(ROS)產(chǎn)生過多，氧化程度超出氧化物的清除，氧化-抗氧化系統(tǒng)失衡，從而導(dǎo)致組織損傷[8]。ROS中，過氧化氫(H2O2)能夠穿過細(xì)胞膜和核膜，與多種金屬離子發(fā)生反應(yīng)并產(chǎn)生具有危害性的羥自由基，繼而損傷脂質(zhì)、核酸、氨基酸、糖類等，造成表皮細(xì)胞突變甚至死亡。H2O2還可使KC分泌的細(xì)胞因子發(fā)生改變，如TNF-α應(yīng)答加強(qiáng)可抑制黑素合成[9]。此外氧自由基作用于脂質(zhì)發(fā)生過氧化反應(yīng)的終產(chǎn)物-丙二醛，會引起蛋白質(zhì)、核酸等生命大分子的交聯(lián)聚合，產(chǎn)生細(xì)胞毒性。以上病理變化一方面攻擊MC，另一方面可使表皮KC上的谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶缺陷及抗氧化能力降低，并且KC出現(xiàn)線粒體功能障礙、半胱天冬酶3激活等細(xì)胞凋亡的特征，導(dǎo)致KC鈣攝取減少、壽命縮短、衰老標(biāo)記物表達(dá)改變，繼而使MC著色異常，影響白癜風(fēng)的發(fā)病[10]。此外，氧化應(yīng)激導(dǎo)致維生素E、泛醇、磷脂多不飽和脂肪酸等非酶類抗氧系統(tǒng)的破壞亦危害KC的功能，繼而影響MC的存活及白癜風(fēng)的進(jìn)展[11]。

1.3 KC與表皮細(xì)胞毒性T細(xì)胞 近期亦有研究發(fā)現(xiàn)，白癜風(fēng)發(fā)病中MC死亡與表皮細(xì)胞毒性T細(xì)胞(Tc細(xì)胞)的浸潤有關(guān)，Tc細(xì)胞是一組由初始CD8+T細(xì)胞活化后分化而成的具有細(xì)胞毒性的效應(yīng)細(xì)胞[12]，而KC是皮損中T細(xì)胞聚集趨化因子的主要來源。I型Tc細(xì)胞(Tc1)可分泌γ干擾素(IFN-γ)，IFN-γ可刺激巨噬細(xì)胞和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生CXCL9、CXCL10、CXCL16等趨化因子 。其中CXCL9、CXCL10與白癜風(fēng)的進(jìn)展有關(guān)[13]，CXCL16可促進(jìn)皮膚CD8+T活動及增強(qiáng)氧化應(yīng)激水平，繼而加重皮損[14]。因此，KC中出現(xiàn)表皮細(xì)胞毒性T細(xì)胞或IFN-γ是白癜風(fēng)發(fā)病或進(jìn)展的危險(xiǎn)信號，白癜風(fēng)皮損周圍激活的T細(xì)胞浸潤可導(dǎo)致KC的凋亡，并對MC產(chǎn)生毒性反應(yīng)[15]。

2 成纖維細(xì)胞對白癜風(fēng)發(fā)病的影響

2.1 成纖維細(xì)胞與細(xì)胞因子/信號通路 皮膚成纖維細(xì)胞(fibroblast, FB)是真皮的主要細(xì)胞，在MC代謝及皮膚著色上有重要作用?？煞置诖罅康募?xì)胞因子、蛋白質(zhì)和生長因子，并與特殊的受體結(jié)合來調(diào)節(jié)多種MC相關(guān)性細(xì)胞內(nèi)信號通路，包括MAPK/ERK, cAMP/PKA, Wnt/b-catenin, PI3K/Akt等，參與MC生長、遷移和存活。FB分泌的細(xì)胞因子有SCF，可與MC的c-kit受體結(jié)合，激活MAPK/ERK信號通路，可增加MC的增殖和分化。FB分泌的蛋白質(zhì)有dickkopf1(DKK1),分泌型曲卷相關(guān)蛋白(sFRP),Semaphorin7a(Sema7a),高半胱氨酸血管生成誘導(dǎo)因子(CCN),成纖維細(xì)胞活化蛋白-α(FAP-α)。其中DKK-1可阻斷Wnt共同受體Lrp5和6，從而影響Wnt/b-catenin信號通路，亦可通過減少酪氨酸酶、多巴色素互變異構(gòu)酶等來抑制正常MC生長[16]。sFRP可使Wnt蛋白與Frizzled受體結(jié)合調(diào)節(jié)Wnt/b-catenin信號通路，曾有研究認(rèn)為sFRP加速了白癜風(fēng)發(fā)病[17]，但是近年來多種研究證實(shí)了sFRP2對皮膚黑素功能及皮膚著色有重要意義[18]。Sema7a可以通過Plexin C1受體調(diào)節(jié)樹突狀細(xì)胞生長，亦可通過β1-整合素激活MAPK/ERK信號通路，并刺激MC增殖[19]。CCN通過連接細(xì)胞表面和細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)調(diào)節(jié)生物過程，其雖然沒有特定的受體，但可通過整合蛋白和蛋白多糖影響MC功能。FAP-α有選擇性的在FB中表達(dá)，其在接受UVR治療后有大量分泌，故推測FAP-α與白癜風(fēng)皮損復(fù)色有密切聯(lián)系[20]。FB分泌的生長因子有角質(zhì)細(xì)胞生長因子(KGF),肝細(xì)胞生長因子(HGF),bFGF,內(nèi)皮素-3(NT-3), 神經(jīng)調(diào)節(jié)素1(NRG-1), 轉(zhuǎn)化生長因子-β(TGF-β)。FB在UVB 照射后亦可分泌KGF，在cAMP、鐵傳遞蛋白、ET-1和bFGF的配合下，可促進(jìn)樹突狀細(xì)胞伸展和黑素小體的運(yùn)轉(zhuǎn)，亦可誘發(fā)皮損復(fù)色[21]。HGF可與MC受體c-MET結(jié)合，激活MAPK和PI3K-Akt信號通路，調(diào)節(jié)MC增殖運(yùn)轉(zhuǎn)。bFGF通過跨膜受體FGFR2影響MC的旁分泌系統(tǒng)和MAPK信號通路[22]。NT-3主要對神經(jīng)細(xì)胞及神經(jīng)脊來源細(xì)胞-MC的生長至關(guān)重要，可以與Trk受體結(jié)合，調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)MAPK和PI3K- Akt信號通路，影響MC成活。NRG-1影響神經(jīng)脊細(xì)胞的存活，并與ERBB3和 ERBB4受體結(jié)合，并激活MAPK和PI3K-Akt信號通路。TGF-β可通過下調(diào)MITF和PAX3影響MC及MC干細(xì)胞，亦可破壞HGF從而影響黑素存活；有趣的是PAX3可刺激TGFβ1和TGFβ2分泌, 但是 PAX3卻能被TGFβ1抑制,可能提示TGF-β之間存在負(fù)反饋調(diào)節(jié)機(jī)制[23]。

2.2 FB與ECM FB亦可分泌大量ECM，如膠原、纖維連接蛋白、肌腱蛋白及彈性蛋白等，起著重要的粘合作用，可加強(qiáng)結(jié)締組織，影響皮膚的構(gòu)架和完整性，為MC提供生存的穩(wěn)定環(huán)境并調(diào)節(jié)細(xì)胞形態(tài)。近年，皮膚機(jī)械應(yīng)力損傷對白癜風(fēng)發(fā)病的影響受到了關(guān)注，KC、皮膚FB是構(gòu)成皮膚的重要部分，處于人體最外部因而易受機(jī)械應(yīng)力作用[24]。FB與細(xì)胞外基質(zhì)和基底層細(xì)胞膜蛋白的結(jié)合決定著皮膚的密度和牢固性，以保護(hù)MC免受機(jī)械應(yīng)力的破壞而脫落。當(dāng)FB功能障礙則ECM分泌減少，則MC與周圍組織的黏附力降低，繼而脫落或凋亡，這可能也是關(guān)節(jié)面等皮膚較薄、FB較少的部位亦發(fā)生白癜風(fēng)且較難恢復(fù)的原因之一[25]。種植現(xiàn)象是白癜風(fēng)患者在機(jī)械損傷后出現(xiàn)的新皮損，其發(fā)生多數(shù)有穿過表皮或和真皮的損傷，這可能與表皮KC和真皮FB的損傷誘發(fā)的一系列連鎖反應(yīng)密不可分。此外ECM亦是上皮細(xì)胞信號蛋白的重要來源，影響著MC的存活和功能[26]。

2.3 FB衰老與白癜風(fēng)發(fā)病 FB衰老對白癜風(fēng)的發(fā)病及進(jìn)展有重要作用。Rani等[27]將非節(jié)段型白癜風(fēng)皮損及非皮損處FB進(jìn)行培養(yǎng)，再用β-半乳糖苷酶染色確定其衰退程度，發(fā)現(xiàn)白癜風(fēng)皮損處FB形態(tài)異常、體積較大并有空泡形成，即皮損處FB較非皮損處衰退明顯。衰退的FB能夠釋放一些生長因子和細(xì)胞因子，激發(fā)或加速白癜風(fēng)進(jìn)程，如DKK1、HGF、ET-1和IL-6水平上調(diào)能夠影響E鈣粘蛋白功能，導(dǎo)致MC經(jīng)表皮脫落，DKK1增多亦可加速M(fèi)C凋亡[28]。此外，真皮FB衰老亦使部分生長因子和細(xì)胞因子減少，如KGF 、bFGF的表達(dá)和釋放減少可影響MC的功能、氧化-抗氧化系統(tǒng)的失衡并加速白癜風(fēng)的進(jìn)展。

3 臨床應(yīng)用

近年來有大量隨機(jī)對照試驗(yàn)證實(shí)NB-UVB光療、二氧化碳點(diǎn)陣激光、針刺療法和富血小板血漿等治療白癜風(fēng)有效。NB-UVB光療可調(diào)節(jié)皮膚免疫，加速M(fèi)C的增殖與分化，還能保護(hù)移行及增殖的MC[29]。二氧化碳點(diǎn)陣激光主要是利用局灶性光熱作用,使皮膚產(chǎn)生大量的顯微治療孔，促使皮損處病理性T細(xì)胞的凋亡與清除,刺激黑素細(xì)胞的增生與移行,使皮損復(fù)色[30]。皮膚針刺是一種安全有效的真皮刺激療法，中醫(yī)認(rèn)為白癜風(fēng)主要由于患者肝腎不足或肌體風(fēng)邪入侵所導(dǎo)致,因此可通過針灸達(dá)到祛風(fēng)活血、疏通經(jīng)脈的作用, 從而治療白癜風(fēng)[31]。PRP又名富血小板生長因子(GFs) ，是一種由全血經(jīng)過高速離心獲得高濃度血小板的血漿制品[32]，富含眾多生物活性蛋白，包括促進(jìn)皮膚和軟組織愈合的生長因子、多肽和細(xì)胞因子，且無免疫排斥反應(yīng)，已在整形外科、燒傷科、皮膚病治療等領(lǐng)域被廣泛研究和應(yīng)用[33]。PRP通過其生長因子(TGF-β1、PDGF、VEGF-A、EGF、HGF、IGF-1、IGF-2)與靶細(xì)胞上的受體結(jié)合，激活組織再生的多種信號通路，從而修復(fù)損傷皮膚及MC。除了以上公認(rèn)的作用機(jī)制，這些療法均可通過刺激表皮KC或真皮FB促進(jìn)皮損復(fù)色。

NB-UVB可以刺激人KC釋放bFGF、白介素-1(IL-1)和酪氨酸酶等，進(jìn)而促使黑素細(xì)胞增殖和分化，誘導(dǎo)黑色素再生[34]。CO2點(diǎn)陣激光所產(chǎn)生的微小的熱損傷區(qū)，可啟動皮膚的修復(fù)進(jìn)程，刺激基底層MC及未損傷正常組織的外毛囊根鞘部成MC的生長、增殖、遷移[35]。此損傷修復(fù)的過程與KC和FB的活化密切相關(guān)，其產(chǎn)生大量生長因子及細(xì)胞因子，刺激了MC干細(xì)胞從毛囊中的遷移，也可刺激無毛發(fā)皮膚真皮中的MC干細(xì)胞生長，并且增加了MC從皮損邊緣向脫色部位的遷移和接種[36]。針刺刺激真皮可引起的皮膚生物學(xué)改變，與CO2點(diǎn)陣激光創(chuàng)傷修復(fù)原理相似，通過刺激KC和FB的活化，促進(jìn)皮損復(fù)色[37]。PRP可促進(jìn)KC、膠原蛋白以及FB增殖分化，改善其與MC的相互作用、穩(wěn)定MC[38]，其提供的生長因子可促進(jìn)真皮間充質(zhì)干細(xì)胞到KC的持續(xù)分化，維持皮膚的結(jié)構(gòu)，亦可使間充質(zhì)干細(xì)胞向MC增殖分化，從而治療白癜風(fēng)。此外，PRP可誘導(dǎo)抗凋亡調(diào)節(jié)因子(Bcl-2蛋白等)，減少M(fèi)C和KC的凋亡[39]。

白癜風(fēng)的治療具有挑戰(zhàn)性，尤其是在肢端和骨性突起的部位。目前對于白癜風(fēng)的研究重點(diǎn)主要在MC，但其發(fā)病遠(yuǎn)不止是MC的病變，皮膚全層的改變始終貫穿白癜風(fēng)的發(fā)病、進(jìn)展及恢復(fù)過程。本文主要總結(jié)了表皮KC及真皮FB對MC功能及白癜風(fēng)發(fā)病的影響，為目前存在的治療方法提供了部分證據(jù)，也可為白癜風(fēng)的治療提供些許新思路。當(dāng)然本文論述尚局限，僅為拋磚引玉，因?yàn)槌薑C和FB，還有很多非MC的治療方法及靶點(diǎn)等待我們研究開發(fā)。