EGFR通路在相關(guān)皮膚病發(fā)病機(jī)制中的研究進(jìn)展

王雯竹 何艷艷,2 徐浩翔

1中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院&北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院皮膚病醫(yī)院(研究所)，南京，210042；2江蘇省皮膚性病學(xué)分子生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京，210042

表皮生長因子受體(epidermal growth factor receptor，EGFR)是受體酪氨酸激酶ErbB家族的成員之一，存在于幾乎所有上皮細(xì)胞和多種間充質(zhì)細(xì)胞的細(xì)胞膜上，該家族有四個(gè)成員，包括EGFR(ErbB1)，ErbB2(Her2)，ErbB3(Her3)和ErbB4(Her4)，這些受體至少能被7個(gè)配體激活，分別為表皮生長因子(EGF)、轉(zhuǎn)化生長因子-α(TGF-α)、肝素結(jié)合型EGF樣生長因子、雙調(diào)蛋白、β-細(xì)胞調(diào)節(jié)素、上皮調(diào)節(jié)蛋白和上皮有絲分裂原。ErbB家族的四個(gè)成員具有相似結(jié)構(gòu)，在增殖、分化和發(fā)育中具有獨(dú)特的作用，參與維持細(xì)胞穩(wěn)態(tài)，調(diào)控免疫，并與生長發(fā)育、炎癥反應(yīng)、腫瘤發(fā)生密切相關(guān)[1]。

EGFR是由53個(gè)氨基酸組成的分子量為170kDa的單條肽鏈，由細(xì)胞外配體結(jié)合結(jié)構(gòu)域(胞外域)、單個(gè)跨膜區(qū)域和具有酪氨酸激酶活性的細(xì)胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域組成[2]。當(dāng)配體與EGFR的胞外域結(jié)合后，通過自身磷酸化與另一種EGFR形成同源二聚體，或與其他ErbB家族成員形成異源二聚體，進(jìn)一步激活了EGFR的內(nèi)在激酶結(jié)構(gòu)域，導(dǎo)致細(xì)胞質(zhì)中某些酪氨酸殘基磷酸化，這些酪氨酸殘基與特定信號結(jié)合后，激活下游通路[3]。EGFR信號傳導(dǎo)的下游途徑極為復(fù)雜，其中絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)/細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶(ERK)途徑，也稱為Ras/Raf/MEK/ERK途徑，是最關(guān)鍵的EGFR介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑之一，它在細(xì)胞的增殖、分化、遷移、凋亡和腫瘤發(fā)生中起關(guān)鍵作用[4]；其他EGFR信號下游通路包括磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)/蛋白激酶B(AKT)、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)與轉(zhuǎn)錄激活因子(STAT)、磷脂酶C/蛋白激酶、核因子-κB(NF-κB)等[5]，也與細(xì)胞的增殖和存活有關(guān)。研究表明，EGFR參與維持皮膚穩(wěn)態(tài)，與多種皮膚病的發(fā)病有關(guān)。

1 EGFR與炎癥性皮膚病

1.1 EGFR與銀屑病 銀屑病是一種與遺傳、環(huán)境因素相關(guān)，由自身免疫性的T細(xì)胞介導(dǎo)的慢性炎癥性疾病，主要病理特征為角質(zhì)形成細(xì)胞(KC)異常的增殖、分化、血管增生和炎性細(xì)胞浸潤，發(fā)病過程涉及多種細(xì)胞因子信號通路和免疫介質(zhì)[6]。研究表明，EGFR通路在銀屑病的發(fā)病機(jī)理中發(fā)揮作用。EGFR在正常皮膚的基底層和未成熟的KC中高表達(dá)，隨著KC分化程度增加而表達(dá)降低；在銀屑病中，EGFR在表皮角質(zhì)層表達(dá)水平較高，高水平的EGFR持續(xù)激活下游信號分子和(或)通路，導(dǎo)致KC過度增殖、異常分化[7]。同時(shí)，EGFR的配體之一TGF-α，也在銀屑病中過度表達(dá)[8]，TGF-α與EGFR結(jié)合后可增強(qiáng)KC對促炎細(xì)胞因子TNF-α和干擾素-γ的反應(yīng)，并增強(qiáng)粒細(xì)胞/巨噬細(xì)胞集落刺激因子的表達(dá)，促進(jìn)樹突細(xì)胞及炎性細(xì)胞的募集，在銀屑病皮損的發(fā)展中起作用[6]。

其他研究表明，EGFR信號通路可能通過上調(diào)KC產(chǎn)生的細(xì)胞因子，如Toll樣受體5和9、抗菌肽、巨噬細(xì)胞集落刺激因子、IL-8，和下調(diào)趨化因子的分泌，如CCL2、5、27和CXCL10，促進(jìn)皮膚炎癥反應(yīng)[9]。研究發(fā)現(xiàn)，與對照組相比，銀屑病患者血清中的EGF濃度較高，而可溶性生長因子受體濃度較低，這兩種因子濃度的改變均與患者PASI評分相關(guān)[10]。EGFR的激活還顯著上調(diào)誘騙受體3的產(chǎn)生，參與關(guān)鍵的炎癥反應(yīng)和血管生成，從而促進(jìn)銀屑病的發(fā)展[11]。銀屑病中的關(guān)鍵細(xì)胞因子TNF-α可以激活NF-κB并誘導(dǎo)EGFR反式激活，活化下游的ERK，導(dǎo)致胸腺基質(zhì)淋巴細(xì)胞生成素上調(diào)，參與銀屑病炎癥[12]。

近年來，發(fā)現(xiàn)EGFR酪氨酸激酶抑制劑治療后，鱗狀細(xì)胞癌患者的銀屑病加重，機(jī)制尚不清楚，可能是某一閾值的EGFR阻斷誘導(dǎo)皮膚免疫系統(tǒng)的改變或激活患者銀屑病KC增殖的替代信號通路所致[13]。此外，EGFR還介導(dǎo)銀屑病同形反應(yīng)的發(fā)生。刮擦損傷會上調(diào)KC中CCL20的產(chǎn)生，從而募集能產(chǎn)生IL-17的CCR6+T細(xì)胞，導(dǎo)致同形反應(yīng)的發(fā)生[14]。刮擦損傷誘導(dǎo)的CCL20上調(diào)主要是由KC中的ERK途徑介導(dǎo)的，僅有小部分由EGFR/c-Jun氨基末端激酶(c-Jun N-terminal kinase，JNK)介導(dǎo)產(chǎn)生，同時(shí)，IL-17A還可以誘導(dǎo)EGFR磷酸化，并進(jìn)一步增強(qiáng)損傷表皮中的趨化因子CCL20上調(diào)，促進(jìn)同形反應(yīng)的發(fā)生[15]。

1.2 EGFR與特應(yīng)性皮炎 特應(yīng)性皮炎(Atopic dermatitis，AD)是一種常見的慢性炎癥性疾病，其發(fā)病與遺傳、環(huán)境、皮膚屏障功能障礙、免疫功能異常關(guān)系密切。AD的特征之一是IgE升高，與Th1/Th2/Th17細(xì)胞、細(xì)胞因子表達(dá)介導(dǎo)的免疫失調(diào)和炎癥反應(yīng)有關(guān)。

趨化因子CCL26/人嗜酸粒細(xì)胞活化趨化因子3是AD患者皮膚中大量上調(diào)的炎癥因子之一[16]，主要趨化募集嗜酸粒細(xì)胞，介導(dǎo)AD的變應(yīng)性炎癥反應(yīng)，并與疾病的活動性相關(guān)。EGFR激活可以降低IL-4誘導(dǎo)的CCL26表達(dá)，也使KC的IL-6、IL-1β表達(dá)下降，抑制了皮膚免疫系統(tǒng)中Th17細(xì)胞分化，減少變應(yīng)原誘導(dǎo)的IL-17A和CXCL2表達(dá)以及炎性細(xì)胞的浸潤，減輕了AD的嚴(yán)重程度[17]。

表皮屏障功能的紊亂是AD發(fā)展的共同特征。有研究證明，去整合素-金屬蛋白酶17(主要的EGFR配體脫羧酶)驅(qū)動EGFR信號傳導(dǎo)，通過下游磷脂酶C-γ/蛋白激酶C途徑誘導(dǎo)轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶1(transglutaminase 1，TG1)表達(dá)，增加KC中的TG1活性[18]，促進(jìn)KC終末分化和角質(zhì)層形成，維持皮膚屏障功能的完整性，減少AD患者經(jīng)表皮失水，并且具有物理防御和抵抗微生物侵襲的作用，有助于降低AD的發(fā)生[19]，這些結(jié)果提示，EGFR是維持皮膚穩(wěn)態(tài)，調(diào)節(jié)表皮發(fā)育的重要因子[20]，EGFR相關(guān)信號傳導(dǎo)通路在AD發(fā)病中具有保護(hù)作用。同時(shí)，這些發(fā)現(xiàn)可能有助于確定與表皮屏障功能缺陷相關(guān)的炎癥性皮膚病的新治療靶點(diǎn)。

2 EGFR與皮膚腫瘤

2.1 EGFR與皮膚鱗狀細(xì)胞癌 皮膚鱗狀細(xì)胞癌(cSCC)是僅次于基底細(xì)胞瘤、第二常見的皮膚惡性腫瘤，其癌前病變AK與cSCC的發(fā)生均與EGFR表達(dá)異常有關(guān)，這些異常包括過度表達(dá)、突變、信號傳導(dǎo)途徑的組成性激活、運(yùn)輸失調(diào)和腫瘤微環(huán)境中EGFR配體水平的升高[21]。超過90%的cSCC表達(dá)高水平的EGFR[22]。慢性紫外線照射是促進(jìn)cSCC最主要的危險(xiǎn)因素，而紫外線照射誘導(dǎo)了皮膚角質(zhì)形成細(xì)胞中EGFR的上調(diào)，可能有助于cSCC的發(fā)生。研究證實(shí)，信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路EGFR/ERK/Elk-1的激活可能參與了cSCC的侵襲與進(jìn)展[23]。EGFR激活下游MAPK途徑調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)，如Elk-1和c-fos，活化相關(guān)蛋白的活性，調(diào)節(jié)細(xì)胞周期，促進(jìn)細(xì)胞增殖和擴(kuò)散；在MAPK家族中，JNK是導(dǎo)致cSCC發(fā)生的重要因素，在細(xì)胞分化、增殖、凋亡以及細(xì)胞應(yīng)激反應(yīng)中起著關(guān)鍵作用[24]。

編碼p53蛋白的抑癌基因TP53的突變?yōu)樽贤饩€誘導(dǎo)的SCC形成的關(guān)鍵特征，活化的MAPK可將p53磷酸化而異常調(diào)節(jié)DNA修復(fù)和凋亡，促進(jìn)腫瘤的發(fā)生[21]。EGFR的過度表達(dá)還與腫瘤的增殖和淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移有關(guān)，在一項(xiàng)logistic回歸模型中，EGFR過表達(dá)和細(xì)胞分化程度差是cSCC淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和進(jìn)展的最強(qiáng)獨(dú)立變量，與腫瘤預(yù)后密切相關(guān)[25]。

此外，腫瘤細(xì)胞常存在鈣黏蛋白表達(dá)失調(diào)，與腫瘤潛在的惡性和浸潤性的組織學(xué)特征相關(guān)。免疫組織化學(xué)和體外研究表明，T-鈣黏蛋白的缺失促進(jìn)cSCC的早期侵襲，其機(jī)制可能是cSCC中T-鈣黏蛋白的丟失導(dǎo)致配體依賴的EGFR過度活化從而增加了腫瘤的侵襲行為[22]。

2.2 EGFR與黑素瘤 皮膚黑素瘤是皮膚腫瘤中死亡率最高的惡性腫瘤之一，具有侵襲性強(qiáng)、轉(zhuǎn)移率高的特點(diǎn)。目前認(rèn)為，黑素瘤轉(zhuǎn)移是一個(gè)多基因參與、多因素作用、多階段發(fā)展的復(fù)雜過程[26]，其發(fā)生的具體機(jī)制尚未完全清楚。

EGFR通常在正常黑素細(xì)胞中不表達(dá)，而在黑素瘤發(fā)展的各個(gè)階段表達(dá)逐步增加，對腫瘤的進(jìn)展和轉(zhuǎn)移發(fā)揮了重要作用[27]。EGFR通過其下游MAPK信號通路的持續(xù)活化以及PI3K/AKT信號通路的激活，促進(jìn)了黑素瘤的增殖、分化、遷移、黏附和血管生成，加速了黑素瘤的轉(zhuǎn)移[28]，同時(shí)，EGFR通路還通過影響淋巴管生成，促進(jìn)黑素瘤的淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移[29]。腫瘤內(nèi)缺氧刺激可以激活EGFR/ERK通路來促進(jìn)黑素瘤細(xì)胞的侵襲、遷移和上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化[30]。

EGFR表達(dá)與黑素瘤的潰瘍之間也存在聯(lián)系。在高表達(dá)EGFR的黑素瘤中，潰瘍的發(fā)生率增加，黑素瘤的厚度較薄，其原因可能是EGFR激活的黑素瘤細(xì)胞其活動性增加，瘤細(xì)胞不斷向上皮移動，削弱了細(xì)胞之間的分子連接，擴(kuò)展了腫瘤的范圍，增加了其穿透能力，導(dǎo)致黑素瘤具有更高的侵襲性[31]。

EGFR的激活還與黑素瘤治療的耐藥性有關(guān)。近50%的黑素瘤患者表現(xiàn)出BRAF致癌突變，其中79%為BRAF V600E突變，BRAF抑制劑是黑素瘤的治療藥物之一[32]。研究表明，對BRAF抑制劑耐藥的黑素瘤表現(xiàn)出更高的EGFR表達(dá)并持續(xù)激活，通過其下游MAPK途徑激活，導(dǎo)致DNA修復(fù)基因的表達(dá)，活化PI3K途徑發(fā)揮抗凋亡作用[33]，促進(jìn)黑素瘤對BRAF抑制劑的抵抗，并且通過EGFR/Src/STAT3通路驅(qū)動進(jìn)一步的侵襲和轉(zhuǎn)移[34]。還有研究發(fā)現(xiàn)[32]，EGFR激活的BRAF抑制劑耐藥的黑素瘤患者，其與質(zhì)膜相關(guān)的基因發(fā)生顯著變化。

此外，EGFR酪氨酸激酶結(jié)構(gòu)域中的大量突變與酪氨酸酶抑制劑治療的陽性反應(yīng)有關(guān)[35]。在黑素瘤的自噬過程中，EGFR的激活是必要條件，EGFR通路與自噬相關(guān)基因Beclin-1的磷酸化緊密相關(guān)，并能促進(jìn)Beclin-1進(jìn)一步釋放，激活自噬過程的起始環(huán)節(jié)，可能導(dǎo)致黑素瘤細(xì)胞的重建、再生和修復(fù)，增加黑素瘤細(xì)胞的應(yīng)激，促進(jìn)腫瘤的發(fā)展及耐藥的發(fā)生[36]。

3 結(jié)語與展望

EGFR與配體的結(jié)合，啟動了MAPK等下游信號通路，參與部分炎癥性和腫瘤性皮膚病的發(fā)生發(fā)展(圖1)，進(jìn)一步闡明EGFR信號通路參與調(diào)控皮膚病的機(jī)制，對于認(rèn)識和有效治療相關(guān)疾病具有重要意義。目前，針對EGFR通路的靶向抑制劑在取得療效的同時(shí)也引發(fā)了不少不良反應(yīng)，隨著對EGFR研究的深入和技術(shù)的發(fā)展，有助于研發(fā)有效性更高、副作用更小的藥物，為相關(guān)皮膚病治療提供新的選擇。

PLC-γ：磷脂酶C-γ；PKC：蛋白激酶C；ADAM17：去整合素-金屬蛋白酶17