干細胞在銀屑病發(fā)病中的作用機制

郭昕煒，王燕，劉青武，蒙玉嬌，陳朝霞，李萍

（1.首都醫(yī)科大學附屬北京中醫(yī)醫(yī)院，北京 100010；2.北京市中醫(yī)研究所，北京 100010）

銀屑病是一種復(fù)雜的慢性復(fù)發(fā)性炎癥性皮膚疾病，其病因與遺傳、免疫、氧化應(yīng)激、新陳代謝等相關(guān)。銀屑病的主要病理特征為表皮角質(zhì)形成細胞（KC）過度增殖，真皮乳頭微血管增生擴張，T細胞激活和炎性細胞浸潤，是表皮、真皮、血管、免疫系統(tǒng)、神經(jīng)內(nèi)分泌系統(tǒng)、代謝系統(tǒng)和造血系統(tǒng)多系統(tǒng)之間相互作用的結(jié)果[1]。近年研究表明，銀屑病不僅存在細胞組織不可逆的損傷和免疫異常，還存在干細胞的嚴重異常。

干細胞（SC），是人體的起源細胞，有自我復(fù)制和多向分化的潛能。依據(jù)SC所處的發(fā)育階段將SC分為成體干細胞（ASC）和胚胎干細胞（ES）。ES是一種高度未分化細胞，能分化出所有組織和器官；ASC存在于已分化組織中，可以自我更新，在一定的條件下可以分化產(chǎn)生各種特異的細胞類型。使組織和器官保持生長和衰退的動態(tài)平衡，在表皮和造血系統(tǒng)中起著關(guān)鍵的作用。間充質(zhì)細胞（MSC）、表皮干細胞（ESC）、造血干細胞（HSC）均屬于ASC。ASC通過異常表達表皮增生、血管生成和炎性反應(yīng)的相關(guān)基因及分泌相關(guān)細胞因子，在銀屑病的病理產(chǎn)生機制中有著重要的作用，其中以MSC的作用最為顯著。

1 MSC在銀屑病發(fā)病中的作用

MSC除有SC多向分化的潛能外，還有特殊的低免疫原性和強有力的免疫調(diào)節(jié)能力，MSC可通過相互依賴的機制參與銀屑病的發(fā)?。孩偻ㄟ^分泌相關(guān)細胞因子促進KC增殖，抑制KC凋亡；②通過分泌相關(guān)細胞因子促進真皮血管生成；③分泌炎癥因子以及免疫細胞趨化因子，降低免疫抑制和抗氧化活性[2]，對T淋巴細胞產(chǎn)生免疫調(diào)節(jié)作用[3]。此外，銀屑病皮膚MSC異常的基因表達影響銀屑病表皮增生、血管生成和炎性反應(yīng)的細胞介導(dǎo)，細胞表面受體信號傳導(dǎo)以及細胞遷移等[4]。

1.1 MSC通過調(diào)控細胞增生相關(guān)因子分泌和基因表達參與銀屑病的發(fā)病 銀屑病的主要病理特征為KC過度增殖，主要是棘層增厚，顆粒層減少伴角化不全。

1.1.1 細胞增生相關(guān)因子和基因表達升高 表皮細胞生長因子（EGF）是一種小分子促生長因子，EGF受體信號通路是KC發(fā)揮作用的調(diào)控通路。EGF與轉(zhuǎn)化生長因子（TGF）-A共同參與銀屑病KC的增殖并抑制其凋亡[5]。干細胞生長因子（SCF）可促進ESC增殖，誘導(dǎo)干細胞和祖細胞增生、從而使其分化而成的KC數(shù)量增多[6]。

銀屑病患者皮膚MSC組上清液中的EGF、SCF水平高于正常皮膚MSC組[7]，銀屑病皮膚MSC通過增加EGF、SCF分泌誘導(dǎo)KC過度增殖。

1.1.2 細胞增生相關(guān)負調(diào)控因子和基因表達降低TGF-β在KC的增殖和遷移過程中起著負調(diào)控作用，堿性成纖維細胞生長因子（bFGF）作為一種強絲裂原，促進細胞的分裂，誘導(dǎo)細胞凋亡[8-9]。胰島素樣生長因子結(jié)合蛋白（IGFBP）3是細胞生長的抑制劑，抑制細胞增殖和促進細胞凋亡。IGFBP5與胰島素樣生長因子（IGF）的結(jié)合對IGF的活性起到抑制作用。IGF通過對細胞增殖、黏附及遷移的調(diào)節(jié)作用，在銀屑病中扮演重要角色。此外，血清結(jié)合蛋白轉(zhuǎn)錄因子（SRF）可以抑制KC的增生。

銀屑病患者皮膚MSC組上清液中的TGF-β、bFGF水平低于正常皮膚MSC組，IGFBP3、IGFBP5表達水平明顯降低[10]，表明銀屑病皮膚MSC通過抑制 TGF-β1、bFGF 分泌以及 IGFBP3、IGFBP5 的表達，通過旁分泌的作用引起銀屑病皮損特異性KC的異常增殖，并使其對細胞衰老的抑制作用減弱。

1.2 MSC通過調(diào)控血管增生相關(guān)因子的分泌和基因表達參與銀屑病的發(fā)病 微血管生成異常與銀屑病的發(fā)生、持續(xù)存在及復(fù)發(fā)有密切關(guān)系，在銀屑病的發(fā)病機制中起重要作用。

1.2.1 血管生成相關(guān)因子和基因表達升高 血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）是促血管生成的細胞因子，其還是銀屑病皮損中的樹突狀細胞的炎性介質(zhì)[6]，既誘導(dǎo)新生血管生成，又加重銀屑病皮損處的炎性反應(yīng)，促進銀屑病的病理過程[11]。趨化因子CXCL12在誘導(dǎo)血管的形成、細胞歸巢等方面發(fā)揮作用。可刺激內(nèi)皮細胞表達VEGF[12]。

血管生成素結(jié)合蛋白（AMOT）是血管生成素的受體，在調(diào)節(jié)內(nèi)皮細胞遷移和管狀結(jié)構(gòu)形成以及細胞極性和趨化等的過程中發(fā)揮重要作用，對特異性內(nèi)皮細胞靶向牽引和血管生成有一定作用，血小板-內(nèi)皮細胞黏附分子（PECAM）1通過抑制血管內(nèi)皮細胞的凋亡來促進血管生成，還可以促進T細胞介導(dǎo)的炎性反應(yīng)[13]。

細胞外基質(zhì)蛋白EDIL3是由內(nèi)皮細胞分泌，可促進血管生成和內(nèi)皮骨架形成，并參與炎性反應(yīng)調(diào)節(jié)，可通過誘導(dǎo)Bcl-2基因的表達，抑制表皮細胞凋亡，延長細胞存活期，導(dǎo)致表皮增生阻止內(nèi)皮細胞凋亡。ECM1作為一種新型旁分泌因子可刺激血管內(nèi)皮細胞增殖和血管形成[13]。前列腺素內(nèi)過氧化物合酶（PTGS）1可以調(diào)節(jié)TGF-β，且其過度表達與VEGF、bFGF、血管生成素的表達增強相關(guān)，鳥嘌呤核苷酸家族（FGD）5亦可以通過VEGF調(diào)節(jié)促血管生成作用，但與PTGS1不同，F(xiàn)GD5通過激活細胞分裂來促進血管生成[14]。

同源異型盒（HOX）B基因與細胞增殖、血管生成等密切相關(guān)，可以通過上調(diào)VEGF及血管生成素等基因的表達，從而促進血管生成及轉(zhuǎn)移；還可影響血管內(nèi)皮細胞的細胞周期及增殖活性。

與正常皮膚MSC相比，銀屑病皮損MSC中VEGF、CXCL12分泌增多，且進行期皮損的真皮乳頭層微血管內(nèi)皮細胞上可見VEGF受體KDR、FLT-1、NRP2高水平表達、FGD5、PTGS1、AMOT、EDIL3 和 ECM1基因高度表達，HOXB基因家族的多個成員表達升高，這表明皮損MSC通過分泌促進增生的因子以及相關(guān)基因表達來促進血管的生成與增生[12-13]。

1.2.2 血管生成相關(guān)負調(diào)控因子和基因表達降低血小板反應(yīng)素（THBS）1、THBS2 mRNA、血管內(nèi)皮素抑制蛋白（VASH）1、VASH2均是抑制血管新生的重要因子[12，14]。腫瘤壞死因子超家族成員（TNFSF）15是一種內(nèi)源性血管生成抑制因子，又可以抑制細胞生長、誘導(dǎo)細胞凋亡、誘導(dǎo)核因子（NF）-κB激活，從而活化T細胞、促進炎性因子分泌。鋅指轉(zhuǎn)錄因子GATA-6是其家族中唯一在血管平滑肌細胞（VSMCs）表達的轉(zhuǎn)錄因子，抑制VSMCs的增殖。血管生成相關(guān)的造血表達同源盒（HHEX）為VEGF信號通路的關(guān)鍵成員，產(chǎn)生負調(diào)控作用[15]。

銀屑病皮損MSC中負反饋因子TNFSF15、GATA-6 降低、THBS1，THBS2mRNA、VASH1、VASH2表達降低，且基因芯片研究中發(fā)現(xiàn)，HHEX表達亦降低[10，12，14-15]，這表明皮損 MSC 通過減少抑制增生的因子分泌以及抑制相關(guān)基因表達來產(chǎn)生正調(diào)控作用，促進血管的生成與增生。

1.3 MSC調(diào)控炎性反應(yīng)相關(guān)因子的分泌和基因表達參與銀屑病的發(fā)病 銀屑病的發(fā)病與Th1／Th2細胞的平衡失調(diào)相關(guān)，神經(jīng)-內(nèi)分泌-免疫-炎性反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的逐級放大形成和維持了其特有的慢性炎性反應(yīng)過程。Th1和Treg 2種不同的T細胞亞群在銀屑病發(fā)病過程中也起著重要作用。銀屑病患者DMSC參與炎性細胞因子分泌和免疫細胞趨化，免疫抑制和抗氧化活性降低，是導(dǎo)致銀屑病發(fā)病的關(guān)鍵[16]。且銀屑病中MSC中促炎性miRNA顯著過表達[17]，進一步參與了銀屑病局部炎性反應(yīng)微環(huán)境的產(chǎn)生和維持。

銀屑病顯示出Th1-Th17和Th2通路之間的不平衡[16]。銀屑病皮膚MSC高水平表達Th1/Th17細胞因子，主要為MSC1表型，并可促進局部炎性反應(yīng)[18]。而銀屑病患者骨髓間充質(zhì)干細胞BMSCs免疫狀況明顯下降，與流產(chǎn)胎兒BMSCs免疫反應(yīng)處于同一水平[18]，多編碼Th2細胞因子，主要為MSC2亞型并且充當免疫抑制劑。從而削弱了其對活化的炎性反應(yīng)細胞的抑制作用，進而使得疾病進展[19]。腫瘤壞死因子（TNF）-α抑制劑有助于減少BMSC中Th1-Th17與Th2軸的病理失衡[20]。

1.3.1 促炎性細胞因子的升高 粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子（GM-CSF）是一種內(nèi)源性調(diào)節(jié)因子和造血生長因子，有多向潛能，并參與機體發(fā)生免疫反應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn)，GM-CSF在體外趨化中性粒細胞遷移。磷脂酶C-β4（PLCB4）調(diào)控相關(guān)炎性因子的合成[21]。視黃醇脫氫酶 10（DH10 mRNA）是視黃酸（RA）合成的主要酶，通過RA信號通路來發(fā)揮生物學作用，RA是人體內(nèi)維生素A的中間代謝產(chǎn)物，使銀屑病角化過度的表皮正?；?。RA最終到達細胞核與受體結(jié)合，調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄。RDH10基因的異?？赡軙?dǎo)致RA信號通路的異常，造成免疫系統(tǒng)的紊亂。神經(jīng)細胞黏附分子（NCAM）誘導(dǎo)TNF-α的產(chǎn)生。

銀屑病患者皮損處MSCs上清液中GM-CSF高于對照組，說明銀屑病患者皮膚MSCs引起皮損微環(huán)境的改變，包括細胞因子介導(dǎo)中性粒細胞產(chǎn)生，并趨化中性粒細胞遷移形成Munro微膿腫等一系列改變。銀屑病患者DMSCs中PLCB4和RDH10 mRNA、NCAM1mRNA和蛋白表達均增高，進而對銀屑病免疫炎性反應(yīng)產(chǎn)生影響。

1.3.2 抑制炎性細胞因子和相關(guān)基因表達的減少核轉(zhuǎn)錄因子（EBF）3的甲基化相關(guān)的下調(diào)發(fā)揮了TGF-β的致病作用。蛋白激酶Cζ亞型（PRKCZ）作為TNF-α信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的下游分子，調(diào)節(jié)銀屑病患者Th1（尤其是TNF-α）的表達和Th2細胞因子的產(chǎn)生。雙特異性蛋白磷酸酶（DUSP）1用于抑制MAPK信號通路，從而抑制多種炎性細胞因子表達，包括白細胞介素（IL）-6、IL-8、趨化因子等[22]。

銀屑病真皮 MSC 上、EBF3、PRKCZ mRNA、DUSP1表達均降低[15，22]。因此降低促進了銀屑病的免疫炎性反應(yīng)，通過細胞因子依賴性參與影響銀屑病炎性反應(yīng)機制。

2 ESC在銀屑病發(fā)病中的作用

ESC是各種表皮細胞的祖細胞，在特定微環(huán)境下可被誘導(dǎo)分化成皮膚附屬器。其是存在于表皮基底層少見的永生復(fù)制細胞。有慢周期性、自我更新增殖能力及對基底膜黏附的特點。KC起源于ESC，KC增多是銀屑病的病理特征之一，因此ESC在銀屑病的研究中值得被關(guān)注。一旦被生長信號激活，ESC不對稱地分成2種不同的細胞類型：一類保持干細胞特性的自我更新的細胞，另一類有有限增殖能力的短暫擴充（TA）細胞，然后進行終末分化產(chǎn)生大量KC。銀屑病KC的過度增殖主要由于ESCs/TA細胞增殖[23]。

2.1 ESC標記物升高 ESC通過整合素實現(xiàn)對基底膜的黏附，ESC和TA細胞高表達β1-整合素，有絲分裂后細胞以及終末分化細胞不表達β1-整合素。研究表明，銀屑病病變的基底層β1-整合素顯著升高；且免疫染色顯示銀屑病病變的基底層高表達表皮脂肪酸結(jié)合蛋白（FABP）5（TA細胞的標志物）和表皮巢蛋白（ESC的標志物），均提示ESCs/TA細胞進入細胞周期的數(shù)量顯著增多。

2.2 ESC更新加快 表皮更新周期的長短，反應(yīng)了KC的增殖活性，表皮更新周期是通過基底層和角質(zhì)層的更新時間來計算，受細胞密度、細胞增殖活性、細胞脫落和凋亡的影響。正常成人的表皮更新周期為35～79 d，而銀屑病患者表皮更新周期縮短5倍以上[24]。這表明銀屑病皮損更多的ESC或TA細胞進入細胞周期。

2.3 炎性因子激活 干細胞的增殖和分化受周圍微環(huán)境的影響。研究表明，Th17細胞因子可以激活ESC從靜止狀態(tài)進入高增殖狀態(tài)，且抑制KC分化[25]。因此，ESCs/TA細胞在銀屑病中的作用是不容忽視的。

3 HSC在銀屑病發(fā)病中的作用

HSC是成體骨髓干細胞，起源于位于骨髓、外周血中，可以被動員和招募到在受損組織中形成新的血管[18]，生理條件下轉(zhuǎn)變?yōu)槌墒煅毎?，骨髓HSC是所有外周免疫細胞的主要來源。銀屑病骨髓HSC表達相關(guān)因子與T細胞功能失調(diào)有關(guān)[26]，CD34+細胞分化的T細胞顯示出較高的增殖活性和較強的Th1分泌能力。而外周血和病變皮膚中的CD4+CD25+Treg細胞對效應(yīng)T細胞的抑制作用減弱，導(dǎo)致銀屑病病原/效應(yīng)T細胞增殖加速[27]。因此，HSC失調(diào)可能是通過影響機體的免疫功能來導(dǎo)致銀屑病的發(fā)生。

4 小結(jié)

干細胞有獨特的免疫調(diào)節(jié)特性，可治療免疫紊亂性疾病，例如MSC可以成功地用于治療特應(yīng)性皮炎[28]，且自體脂肪MSC可治療關(guān)節(jié)型銀屑病[29]，銀屑病患者在接受骨髓HSC移植后皮損癥狀緩解[26]。干細胞基因表達譜以及產(chǎn)生的細胞因子、在銀屑病發(fā)病的作用中血管生成和炎性反應(yīng)是相互依賴的[30]。

綜上，ESC、HSC及MSC這些SC活性異常在銀屑病的發(fā)病中有重要意義。因此，從SC角度入手，可能為臨床治療銀屑病開辟新的思路。SC治療應(yīng)用于銀屑病等自身免疫性疾病的優(yōu)勢在于其不僅可以替代和修復(fù)損傷或死亡的細胞組織，還可以在免疫紊亂的發(fā)病環(huán)節(jié)進行干預(yù)，從發(fā)病的根本環(huán)節(jié)去治療疾病，治療效果理論上很可觀。