皮膚屏障緊密連接在特應(yīng)性皮炎發(fā)病機(jī)制中的作用

席榕，朱慧婷，李伯華，李龍朝，李萍，曲劍華

特應(yīng)性皮炎(atopic dermatitis，AD)是一種慢性、復(fù)發(fā)性、炎癥性的皮膚病，主要以皮膚干燥、劇烈瘙癢、對(duì)稱性的多形性皮膚損害為特征，影響全球約20%兒童和3%成人的健康，最近的數(shù)據(jù)表明，尤其是在低收入國(guó)家，AD的發(fā)病率仍在持續(xù)上升，已成為重要的健康問(wèn)題。由于AD患者多伴有哮喘、過(guò)敏性鼻炎等其他特應(yīng)性疾病，即對(duì)環(huán)境中常見抗原產(chǎn)生IgE類抗體應(yīng)答的傾向性，故AD也被認(rèn)為是一種系統(tǒng)性疾病。

AD的發(fā)病與環(huán)境及遺傳因素關(guān)系密切，但具體原因尚不明確。過(guò)去數(shù)十年的研究過(guò)程提出過(guò)“衛(wèi)生學(xué)假說(shuō)”，“免疫紊亂inside-out假說(shuō)”，“皮膚屏障受損outside-in假說(shuō)”。隨著越來(lái)越多的相關(guān)研究證實(shí)，皮膚屏障功能損害與AD發(fā)病的關(guān)系逐漸被研究者公認(rèn)。其中表皮細(xì)胞緊密連接(tight junctions，TJ)在皮膚屏障功能中承擔(dān)重要功能，其功能結(jié)構(gòu)異常導(dǎo)致的皮膚屏障功能受損是AD發(fā)病的重要基礎(chǔ)之一。

1 皮膚屏障的基本結(jié)構(gòu)

皮膚屏障由諸多結(jié)構(gòu)及成分組成，包括角質(zhì)層(SC)相關(guān)結(jié)構(gòu)、胞間脂質(zhì)成分、橋粒、蛋白酶及其抑制劑、TJ結(jié)構(gòu)等，構(gòu)建起符合“磚-墻結(jié)構(gòu)”的皮膚屏障模型。物理性的皮膚屏障主要局限于表皮的最上部，即SC。表皮通過(guò)角質(zhì)形成細(xì)胞的終末分化持續(xù)角質(zhì)化再生形成SC，角質(zhì)形成細(xì)胞在角化過(guò)程中產(chǎn)生脂質(zhì)并分泌至表層形成脂膜，完成分化的角質(zhì)細(xì)胞與胞外成分緊密結(jié)合，形成初步的物理保護(hù)屏障。SC內(nèi)各細(xì)胞膜間廣泛交聯(lián)，形成由絲聚蛋白(fillagrin，F(xiàn)LG)、內(nèi)披蛋白(involucrin，IVL)、兜甲蛋白(loricrin，LOR)為主要成分的角質(zhì)包膜，與SC共同成為皮膚屏障的“磚塊”結(jié)構(gòu)。水解后的絲聚蛋白有助于形成皮膚屏障的“天然保濕因子”等重要組分，以維持pH值，保濕和皮膚免受微生物侵害。角質(zhì)細(xì)胞外的主要成分由疏水性的游離神經(jīng)酰胺、游離脂肪酸和膽固醇等組成，即SC“磚-墻結(jié)構(gòu)”中的灰漿，這些成分對(duì)于穩(wěn)定皮膚屏障功能具有重要作用。角質(zhì)細(xì)胞間的最主要連接結(jié)構(gòu)由橋粒組成，此外還有更細(xì)的張力絲、跨膜連接絲形成交錯(cuò)連接的細(xì)絲網(wǎng)，使得細(xì)胞間形成一個(gè)連續(xù)結(jié)構(gòu)的網(wǎng)，使相鄰細(xì)胞間的關(guān)系更為牢固，形成 “鋼筋”結(jié)構(gòu)，維持皮膚屏障的穩(wěn)定。除SC外，TJ是對(duì)皮膚屏障完整性必不可少的結(jié)構(gòu)。在表皮角質(zhì)形成細(xì)胞中，TJ以帶狀排列包裹橋粒，并與角質(zhì)細(xì)胞中的角質(zhì)形成橋粒聯(lián)系在一起，密封SC中相鄰的角質(zhì)形成細(xì)胞，并作為通道蛋白參與皮膚與外界的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)。此外，蛋白酶及其抑制劑可分解角質(zhì)細(xì)胞間的橋粒，使角質(zhì)細(xì)胞脫落以達(dá)到不斷更新角質(zhì)和維持皮膚表面pH值的作用。這些成分協(xié)同作用以構(gòu)建人體的最外層防線——皮膚屏障。

2 TJ的基本結(jié)構(gòu)

作為皮膚屏障必不可少的功能結(jié)構(gòu)，TJ幾乎存在于所有表皮中，包括呼吸道、消化道上皮，甚至皮膚腫瘤中。TJ主要由Claudins(Cldns)家族、Occludin(Ocln)家族、Tricellin家族、JAMs家族、ZO蛋白、Mupp- 1、Cinglin和Symplekin組成，這些TJ蛋白的膜表達(dá)量與屏障的物理防御功能關(guān)系密切，多種TJ蛋白交互連接，形成TJ復(fù)合體，蛋白質(zhì)復(fù)合物將細(xì)胞彼此連接或?qū)⒓?xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)連接，由ZO蛋白直接結(jié)合肌動(dòng)蛋白，從而在細(xì)胞骨架和TJ復(fù)合體之間形成穩(wěn)定的連接。TJ的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定反映了屏障功能的完整性，TJ結(jié)構(gòu)蛋白組成比例發(fā)生改變或受損均會(huì)導(dǎo)致胞間連接松散，細(xì)胞離散甚至脫落，屏障通透性增加，屏障內(nèi)液體、細(xì)胞或細(xì)胞因子等逃逸，進(jìn)而對(duì)機(jī)體造成損傷。故而TJ對(duì)于維持皮膚屏障的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和功能正常起著至關(guān)重要的作用。

3 TJ的功能

皮膚屏障功能由幾個(gè)部分執(zhí)行：微生物組，SC，TJ，化學(xué)屏障和免疫屏障，TJ位于這個(gè)復(fù)雜的屏障系統(tǒng)的中心，使得它們可以對(duì)刺激做出非?？焖俚姆磻?yīng)，從而承擔(dān)著更為重要的職能。TJ填補(bǔ)了細(xì)胞間的空隙，阻止了大部分外來(lái)抗原，并作為通道蛋白篩選可供交換的物質(zhì)，降低不必要的免疫反應(yīng)，對(duì)于維持皮膚內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定有重大意義。除屏障功能外，目前研究已發(fā)現(xiàn)TJ蛋白與角質(zhì)形成細(xì)胞的增殖，分化，細(xì)胞粘附、凋亡，表皮細(xì)胞脂質(zhì)分泌及選擇性物質(zhì)交換有關(guān)，在皮膚屏障的組成中占據(jù)重要地位。

4 TJ參與AD發(fā)病的相關(guān)性

4.1 皮膚屏障受損

目前越來(lái)越多的證據(jù)表明，皮膚屏障破壞可能是AD致病的首發(fā)因素，SC通透性的增加、經(jīng)表皮失水(TEWL)增多、SC水合作用的減少均會(huì)引發(fā)特應(yīng)性皮炎。在正常皮膚中，TJ在上皮細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞之間建立細(xì)胞旁屏障，對(duì)離子、水以及大分子和炎癥細(xì)胞的細(xì)胞旁通透性起到一定的調(diào)節(jié)功能。Claudins蛋白是TJ的主要功能蛋白，對(duì)于維持皮膚屏障、TJ完整和表皮滲透功能正常具有重要作用。Furuse等將小鼠的claudin- 1基因敲除，發(fā)現(xiàn)這些小鼠在出生后1天內(nèi)失水死亡。隨后Kirschner等測(cè)量跨上皮電壓和跨上皮電阻發(fā)現(xiàn)降低Cldn1、Cldn4、Ocln、ZO- 1的表達(dá)可增加離子和較大分子的細(xì)胞旁通透性，其中，Cldn1影響SC中水屏障相關(guān)蛋白質(zhì)的表達(dá)，間接對(duì)表皮水屏障造成影響。日本研究者發(fā)現(xiàn)，Cldn1的表達(dá)在AD的臨床特征中具有劑量依賴效應(yīng)，皮膚上皮屏障功能和皮膚形態(tài)變化隨Cldn1表達(dá)水平的降低而呈指數(shù)變化。Brunner等發(fā)現(xiàn)，無(wú)論是成人還是兒童，AD患者皮膚組織內(nèi)TJ的關(guān)鍵成分——Cldns的表達(dá)均下調(diào)。由此可以看出TJ蛋白，尤其是Cldns家族對(duì)于正常皮膚屏障的建立有重要的調(diào)節(jié)和支持作用。

4.2 胞間脂質(zhì)減少

細(xì)胞間脂質(zhì)由神經(jīng)酰胺、游離脂肪酸和膽固醇等主要成分組成，在顆粒層產(chǎn)生，到達(dá)SC時(shí)釋放至體表，包裹在角質(zhì)細(xì)胞外側(cè)，對(duì)于SC有滋養(yǎng)潤(rùn)澤的保護(hù)作用。而表皮脂質(zhì)含量不足從而導(dǎo)致水結(jié)合能力降低，TEWL增加和水分含量降低，是導(dǎo)致AD病情進(jìn)展的重要因素。TJ可以在細(xì)胞頂端和細(xì)胞之間形成可調(diào)節(jié)的半透性物理屏障，該屏障可根據(jù)大小和電荷控制溶質(zhì)的細(xì)胞旁轉(zhuǎn)運(yùn)，并限制脂質(zhì)在頂端和基底外側(cè)膜結(jié)構(gòu)域之間擴(kuò)散。目前已有充分證據(jù)顯示3種主要脂質(zhì)均對(duì)皮膚屏障有重要作用，特別是神經(jīng)酰胺，對(duì)于SC的完整性有重要影響，AD患者的皮膚中神經(jīng)酰胺的含量顯著下降，且TEWL與神經(jīng)酰胺含量呈負(fù)相關(guān)?，F(xiàn)有研究發(fā)現(xiàn)，神經(jīng)酰胺從前體到成熟脂質(zhì)的加工過(guò)程中，需要兩種酸性依賴性脂質(zhì)水解酶：β-葡萄糖腦苷脂酶和酸性鞘磷脂酶。日本學(xué)者通過(guò)測(cè)定皮膚屏障破壞前后SC的pH值，發(fā)現(xiàn)TJ屏障破壞后pH值升高，對(duì)脂質(zhì)加工有影響。Sugawara等通過(guò)敲除小鼠Cldn- 1基因，驗(yàn)證TJ功能障礙引起的細(xì)胞旁流入增加升高了周圍細(xì)胞外環(huán)境中的pH，導(dǎo)致β-葡萄糖腦苷脂酶活性降低，從而間接影響脂質(zhì)加工。以上研究表明TJ的結(jié)構(gòu)異?？蓪?dǎo)致皮膚屏障破壞，內(nèi)環(huán)境pH升高，影響脂酶的活性，導(dǎo)致SC脂質(zhì)缺乏，從而進(jìn)一步破壞皮膚屏障。

4.3 信號(hào)傳導(dǎo)異常

目前已有研究結(jié)果顯示TJ蛋白參與不同細(xì)胞水平的基因表達(dá)調(diào)控，可形成雙向信號(hào)傳遞平臺(tái)，從細(xì)胞內(nèi)部接收信號(hào)，調(diào)節(jié)其裝配和功能，并將信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)至細(xì)胞內(nèi)部。其中ZO- 1、ZO- 2可與轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合，參與RNA的加工，通過(guò)隔離轉(zhuǎn)錄因子阻斷基因表達(dá)過(guò)程，從而阻止細(xì)胞增殖和分化，抑制間質(zhì)—上皮轉(zhuǎn)化途徑。Bissonnette等發(fā)現(xiàn)在腫瘤細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移過(guò)程中ZO- 1和E-cadherin的表達(dá)水平降低，ZO- 1、ZO- 2及ZO- 1相關(guān)結(jié)合蛋白(ZONAB)在不同類型的侵襲性腫瘤中均出現(xiàn)表達(dá)失調(diào)的現(xiàn)象。ZO- 1的過(guò)表達(dá)和ZONAB的抑制會(huì)降低細(xì)胞增殖和密度，從而減少細(xì)胞周期調(diào)節(jié)因子D1介導(dǎo)的G1/S相進(jìn)程，將TJ與關(guān)鍵的細(xì)胞周期調(diào)節(jié)因子及上皮細(xì)胞分化過(guò)程中的轉(zhuǎn)錄調(diào)控聯(lián)系在一起。此外，細(xì)胞外刺激的受體，例如轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β和生長(zhǎng)抑素，已被證實(shí)與TJ蛋白相關(guān)。ZO- 1表達(dá)減少與上皮細(xì)胞增殖或轉(zhuǎn)化增加相關(guān)?，F(xiàn)有研究成果已證實(shí)，在角膜創(chuàng)傷修復(fù)期間，以及在由β-連環(huán)素過(guò)度表達(dá)轉(zhuǎn)化的結(jié)腸上皮細(xì)胞中，ZO- 1表達(dá)下調(diào)。Kuroda 等研究證明：TJ受損后，上皮細(xì)胞板層顆粒的極化分泌能力下降，各種脂質(zhì)、蛋白酶和蛋白酶抑制劑分泌障礙，導(dǎo)致表皮細(xì)胞分化異常。對(duì)腸道上皮細(xì)胞的研究表明，ZONAB可能是通過(guò)抑制轉(zhuǎn)錄因子Runx1/AML1來(lái)實(shí)現(xiàn)抑制細(xì)胞分化的作用。以上研究均表明，ZO蛋白不僅作為TJ的骨架蛋白，而且廣泛參與了TJ對(duì)于細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)的過(guò)程，TJ蛋白對(duì)于細(xì)胞遷移，增殖，分化和存活均有不同程度的調(diào)節(jié)。TJ的表達(dá)及定位異常均會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞異常增殖和分化。

4.4 炎癥反應(yīng)增強(qiáng)

從發(fā)病機(jī)制看，AD似乎是破壞物理皮膚屏障并導(dǎo)致皮膚炎癥的惡性循環(huán)。皮膚屏障功能的降低導(dǎo)致過(guò)敏原攝取的增加，從而激活免疫系統(tǒng)并導(dǎo)致以Th2免疫反應(yīng)為主要特征的炎癥。炎癥發(fā)生后募集大量免疫細(xì)胞并分泌大量對(duì)TJ有抑制的細(xì)胞因子，進(jìn)一步導(dǎo)致細(xì)胞屏障破壞和免疫反應(yīng)加劇。De Benedetto等首次報(bào)告了關(guān)鍵性TJ蛋白——Cldn- 1在AD表皮中的表達(dá)顯著降低，可能影響對(duì)環(huán)境變應(yīng)原的免疫應(yīng)答。日本研究者發(fā)現(xiàn)在降低Cldn1表達(dá)水平后，小鼠呈現(xiàn)出典型的AD形態(tài)特征，如嗜中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞募集等免疫應(yīng)答反應(yīng)，且這些小鼠成年后顯示更強(qiáng)的接觸超敏反應(yīng)。Bergmann等發(fā)現(xiàn)了Cldn- 1降低誘導(dǎo)了角質(zhì)形成細(xì)胞自主IL- 1β表達(dá)，并促進(jìn)了對(duì)非致病性葡萄球菌的炎癥表皮反應(yīng)，從而誘發(fā)表皮發(fā)炎，增加Cldn- 1水平會(huì)改善屏障功能并減少炎癥。日本學(xué)者對(duì)AD患者皮損處染色研究發(fā)現(xiàn)，AD患處皮損的HLA-DR含量比健康或非皮損AD皮膚中的增加了約5倍，且TJ穿透性明顯增加，朗漢斯巨細(xì)胞出現(xiàn)極化分布并通過(guò)TJ延伸突觸以捕獲外部抗原，且免疫反應(yīng)中產(chǎn)生的Th2/22等細(xì)胞因子均會(huì)對(duì)TJ及其關(guān)鍵成分Cldns產(chǎn)生負(fù)面影響。此外，免疫反應(yīng)中產(chǎn)生的IL- 4和IL- 13會(huì)下調(diào)角質(zhì)形成細(xì)胞中絲聚蛋白的表達(dá)，并加劇表皮屏障功能障礙。所以打破惡性循壞，減輕炎癥反應(yīng)是治療AD的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。Ludwig等已經(jīng)證明，應(yīng)用識(shí)別JAM-B和JAM-C的抗體可以減少變態(tài)反應(yīng)性接觸性皮炎小鼠的耳朵腫脹，減少中性粒細(xì)胞和T細(xì)胞從內(nèi)皮細(xì)胞滲出。以上研究均表明，TJ的表達(dá)異常可引發(fā)皮膚屏障通透性提高，封閉性下降，導(dǎo)致機(jī)體免疫應(yīng)答激活、超敏反應(yīng)增強(qiáng)，進(jìn)而破壞TJ結(jié)構(gòu)，加重臨床炎癥反應(yīng)癥狀。

5 調(diào)節(jié)TJ功能治療AD

從發(fā)病機(jī)理來(lái)看，治療AD的首要條件是打破屏障破壞——炎癥刺激的惡性循環(huán)。盡管目前尚沒(méi)有證據(jù)確定TJ是否是這個(gè)惡性循環(huán)的發(fā)起者，但修復(fù)TJ以達(dá)到打破惡性循壞，促進(jìn)皮膚屏障修復(fù)，可為治療AD提供新的思路。

TJ蛋白的表達(dá)是一個(gè)復(fù)雜的多信號(hào)傳導(dǎo)的過(guò)程，是由各種銜接分子，如蛋白激酶、磷酸酶和GTP酶等介導(dǎo)的，它們又受涉及microRNA(miRNA)的調(diào)節(jié)和微調(diào)。目前研究證實(shí)，MicroRNA- 21誘導(dǎo)ras同源基因家族成員BmRNA降解，導(dǎo)致Ocln蛋白耗竭，TJ受損，且炎癥組織中miRNA- 21水平升高，影響TJ的幾個(gè)接頭分子的表達(dá)。在上皮細(xì)胞屏障模型中，通過(guò)監(jiān)測(cè)相關(guān)蛋白的表達(dá)和跨皮細(xì)胞阻力(TER)可以發(fā)現(xiàn)，miR- 203、miR- 483- 3p和miR- 595影響ZO- 2和蛋白激酶Cζ的表達(dá)，從而降低TJ的穩(wěn)定性。研究表明，RhoA通過(guò)干擾TJ蛋白的合成而導(dǎo)致連接復(fù)合物破壞，RhoA的mRNA位點(diǎn)可被miR- 155特異性結(jié)合，且炎性細(xì)胞因子，如TNF-α和干擾素能夠誘導(dǎo)miR- 155的表達(dá)，故炎癥反應(yīng)可以間接導(dǎo)致ZO- 1表達(dá)下調(diào)，TJ屏障受損。

6 中醫(yī)藥調(diào)節(jié)TJ功能

近年來(lái)已有一些研究證實(shí)，中藥及其提取物可從修復(fù)TJ角度改善AD的皮損表現(xiàn)、降低皮膚炎癥反應(yīng)。玉屏風(fēng)散被證實(shí)可降低IL- 4、IL- 5、IL- 13和IgE的產(chǎn)生，并有上調(diào)上皮細(xì)胞TJ(CLDN- 1和occludin)表達(dá)的功能，可通過(guò)修復(fù)TJ上皮屏障缺損，改善AD復(fù)發(fā)性變態(tài)反應(yīng)性炎癥。毛蕊異黃酮是中草藥黃芪的活性成分，可有效地抑制過(guò)敏性炎癥，毛蕊異黃酮可通過(guò)抑制TLR4介導(dǎo)的NF-κB信號(hào)通路，減少TSLP/IL- 33的分泌，減輕上皮TJ的破壞。對(duì)于卵清蛋白誘導(dǎo)的小鼠AD模型，口服蘆薈多糖可恢復(fù)TJ基因的表達(dá)水平，并降低IL- 4、IL- 17的mRNA 轉(zhuǎn)錄水平，明顯改善AD小鼠的皮損表現(xiàn)。Wang等發(fā)現(xiàn)防風(fēng)的生物活性成分——升麻素對(duì)于AD模型小鼠的TSLP 和 IL- 33均有明顯的抑制作用，并可通過(guò)增加TJ的表達(dá)以減少上皮細(xì)胞間的分離間隙。以上研究提示，中藥可以通過(guò)調(diào)節(jié)TJ表達(dá)水平及功能活性，達(dá)到恢復(fù)皮膚屏障功能的效果，是中醫(yī)藥治療AD的重要作用機(jī)制之一。

綜上所述，AD是一種常見的慢性炎癥性皮膚病，TJ功能異常是其發(fā)病的重要因素之一。TJ功能異?？蓪?dǎo)致皮膚屏障功能減弱，胞間信號(hào)傳遞異常，表皮細(xì)胞增殖分化異常；表皮的保水能力、皮膚彈性及機(jī)械性能降低，對(duì)于外界抗原的封閉性下降，從而導(dǎo)致抗原、半抗原對(duì)機(jī)體免疫系統(tǒng)的刺激，使機(jī)體處于高敏狀態(tài)；同時(shí)TJ組織的破壞導(dǎo)致細(xì)胞間隙擴(kuò)大，免疫細(xì)胞如朗漢斯巨細(xì)胞、炎性細(xì)胞等游走和遷移更加便利，更易于激活適應(yīng)性免疫應(yīng)答，分泌細(xì)胞因子破壞TJ結(jié)構(gòu)，從而導(dǎo)致AD患者變態(tài)反應(yīng)增強(qiáng)；而TJ表達(dá)減少導(dǎo)致皮膚表面pH值升高，影響脂質(zhì)代謝酶的活性構(gòu)成惡性循環(huán)，進(jìn)一步導(dǎo)致AD病情惡化，從而出現(xiàn)皮膚干燥、瘙癢、脫屑等臨床癥狀及體征，嚴(yán)重時(shí)干擾睡眠，甚至并發(fā)感染，嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量。故治療AD可以采取減輕炎癥反應(yīng)，修復(fù)皮膚屏障為主的治療思路。通過(guò)對(duì)TJ的研究，有助于進(jìn)一步了解AD的發(fā)病機(jī)制，調(diào)節(jié)TJ蛋白的表達(dá)及組裝，恢復(fù)TJ及皮膚的屏障功能可作為AD治療及中醫(yī)藥干預(yù)的作用環(huán)節(jié)，中醫(yī)藥治療AD具有良好的發(fā)展前景。以期為AD的預(yù)防、管理、治療提供新的治療思路，為新藥研發(fā)和疾病治療提供新的思路。