5-羥色胺與口腔扁平苔蘚的相關(guān)性研究進展

王 謙,張冬青,張松蔚,詹淵博,穆 森

口腔扁平苔蘚(oral lichen planus,OLP)是一種常見的口腔黏膜慢性炎癥性疾病,也屬于一種癌前狀態(tài)。常見于中年女性,患病率0.5%～3.0%,僅次于復(fù)發(fā)性阿弗他潰瘍。OLP的病因尚不明確,但目前比較認(rèn)可的假說是OLP的發(fā)病與精神因素、免疫因素、表觀遺傳、口腔微環(huán)境的改變、感染因素刺激等關(guān)系密切。有文獻表明,OLP患者往往存在明顯的抑郁、焦慮現(xiàn)象,或承受較大精神壓力。同時過度的精神壓力又可影響治療效果,使病損更加嚴(yán)重[1]。

5-羥色胺(5-hydroxytryptamine,5-HT)作為一種單胺類物質(zhì),主要分布在中樞神經(jīng)系統(tǒng)(central nervous system,CNS)、血液和腸壁中。一些文獻認(rèn)為,大腦5-HT活性受損是引起抑郁的一個重要風(fēng)險,5-HT合成和釋放速度改變、重攝取效率異常、代謝錯亂以及突觸前后5-HT受體活性的改變,都可能是觸發(fā)抑郁的因素[2]。此外,研究表明5-HT也具有免疫調(diào)節(jié)作用。5-HT及其受體在銀屑病、濕疹等免疫性疾病中存在異常表達[3-4],同樣OLP作為受精神因素影響的免疫性疾病,5-HT及其受體可能也存在異常表達[5]。為探究OLP和精神抑郁之間可能存在的中間概念,本課題組通過運用BITOLA系統(tǒng)搜索,然后使用基因表達數(shù)據(jù)和組織特異性基因數(shù)據(jù)以及手動篩選,最終發(fā)現(xiàn)神經(jīng)細胞黏附分子(neural cell adhesion molecule,NCAM)1可能作為OLP與抑郁癥之間相互作用的候選分子[6]。我們猜測5-HT可能是在精神抑郁和局部NCAM改變中發(fā)揮橋梁作用的中間分子。

1 精神因素與OLP的關(guān)系

人們在日常生活中的壓力所導(dǎo)致的抑郁、焦慮、悲傷、憤怒等不良情緒,可能對神經(jīng)系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)、消化系統(tǒng)以及免疫系統(tǒng)造成影響,從而導(dǎo)致多種疾病。長期處于抑郁狀態(tài),也是罹患OLP這類免疫炎癥疾病的重大風(fēng)險之一。

雖然OLP的發(fā)病機制尚不明確,但是精神因素可能導(dǎo)致OLP的發(fā)病和加重已成為共識。在臨床工作中,我們遇到的許多OLP患者表現(xiàn)出了不同程度的抑郁、焦慮以及過大的壓力等不良精神因素。有人針對OLP患者進行了不同的心理評估,發(fā)現(xiàn)與對照組相比OLP患者表現(xiàn)出更嚴(yán)重的抑郁、焦慮程度和更高的應(yīng)激水平[1, 7],而且隨著抑郁、焦慮程度的加重,患者往往表現(xiàn)出更嚴(yán)重的臨床癥狀,如炎癥水平、疼痛程度、角化程度加重等[7]。臨床試驗證明,針對OLP患者增加抗焦慮、抗抑郁藥物的療效要優(yōu)于對照組[8]。綜上,說明精神因素在OLP的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要的作用。

2 5-HT的功能與作用

20世紀(jì)30年代,Vitorio Erspamer從胃黏膜分離出一種會導(dǎo)致血管收縮的物質(zhì),并把其命名為腸肽,后證明其為5-HT,與此同時,Page和他的團隊也在血液在中發(fā)現(xiàn)了5-HT[9]。5-HT的合成主要在大腦的中縫核和腸道的腸嗜鉻細胞以及其他的散在組織中,通過色氨酸羥化酶1(tryptophan hydroxylase1,TPH-1)的催化作用,將食物中的氨基酸——L-色氨酸合成5-HT。其中大腦是利用通過血腦屏障的色氨酸合成5-HT,外周血中的5-HT不會通過血腦屏障[10]。5-HT主要作為一種神經(jīng)遞質(zhì),調(diào)節(jié)腸道的蠕動和情緒。也有大量的文獻表明,5-HT與自身免疫性疾病的發(fā)生發(fā)展以及免疫細胞的增殖和遷移有關(guān)[7]。

5-HT的受體在人體中的分布十分廣泛,即使在沒有明顯的神經(jīng)元或5-HT的分泌來源的組織中也會有表達。所有的受體都存在于突觸后神經(jīng)元上,但5-HT1A和5-HT1B/D也可存在于5-HT突觸前神經(jīng)元上[11]。發(fā)送信息的突觸前神經(jīng)元通過突觸小泡釋放5-HT至突觸間隙并作用于突觸后神經(jīng)元細胞膜上的5-HT受體,突觸后神經(jīng)元繼而受到刺激,將該信息傳遞下去。完成信息傳遞后,約10%的5-HT會在次過程中喪失,其余90%則會被5-HT轉(zhuǎn)運體(serotonintransporter,SERT)重新轉(zhuǎn)運到突觸前神經(jīng)元中,最終被單胺氧化酶(monoamine oxidase,MAO)代謝失活。

2.1 5-HT在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的作用

5-HT是作用于中樞神經(jīng)系統(tǒng)的神經(jīng)遞質(zhì),同樣也可以作為一種血液因子和神經(jīng)激素作用于外周多個器官。除了有調(diào)節(jié)情緒和腸道蠕動等生理作用外,還對中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病,如抑郁癥、焦慮癥、精神分裂癥、阿爾茨海默病等發(fā)揮作用[12]。

盡管在整個動物界,5-HT系統(tǒng)的組成不盡相同,但是在動物的情緒、運動、進食、晝夜節(jié)律以及學(xué)習(xí)和記憶等生命活動中,5-HT都發(fā)揮了重要的作用[13]。

5-HT系統(tǒng)可能通過在海馬體和前額葉皮質(zhì)的活動來影響認(rèn)知。海馬體中的5-HT參與空間導(dǎo)航、決策和社會關(guān)系;而在前額葉皮質(zhì)中,5-HT主要在人類和動物的記憶、注意力、決策和反轉(zhuǎn)學(xué)習(xí)中發(fā)揮主要作用[14]。5-HT系統(tǒng)功能障礙是情感障礙的重要因素,從而導(dǎo)致焦慮、抑郁的情緒[15]。

2.2 5-HT在免疫系統(tǒng)中的作用

5-HT作為一種免疫調(diào)節(jié)因子,對神經(jīng)免疫調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)具有重要的作用。在免疫系統(tǒng)中,T細胞、肥大細胞、巨噬細胞均可表達TPH-1[16-17],TPH-1為將色氨酸合成5-HT的關(guān)鍵酶,說明這些免疫細胞可能具有分泌5-HT的功能。而樹突狀細胞和B細胞則主要發(fā)揮攝取和儲存的作用,它們均表達SERT,與神經(jīng)元上的SERT類似,可攝取細胞間的5-HT并儲存在細胞內(nèi)[18]。在眾多免疫細胞上均有5-HT受體的表達,5-HT通過多種受體亞型發(fā)揮調(diào)節(jié)免疫細胞的功能(表1),其中5-HT1A和5-HT2A的特異性最好[19]。而5-HT反應(yīng)的強弱和持續(xù)時間則是由5-羥色胺轉(zhuǎn)運蛋白——SERT決定。

表1 5-HT受體在免疫細胞中的表達及功能Tab.1 Expression and function of 5-HT receptors in immune cells

3 5-HT在自身免疫性疾病中的異常表達

自身免疫性疾病指自身免疫失調(diào)引起的炎癥性疾病,大多與精神因素相關(guān),過大的壓力和抑郁可能會導(dǎo)致疾病的發(fā)生和惡化。5-HT是神經(jīng)內(nèi)分泌系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)之間雙邊接觸的關(guān)鍵介質(zhì),是一種重要的神經(jīng)遞質(zhì),在炎癥部位其濃度明顯升高,并參與炎癥反應(yīng)和免疫調(diào)節(jié)。通過查閱大量文獻,我們發(fā)現(xiàn)5-HT在諸多自身免疫性疾病中有異常表達。

銀屑病作為一種非傳染性慢性免疫炎性皮膚病,以角質(zhì)形成細胞過度增殖為特征性臨床表現(xiàn),伴有紅斑、鱗屑及皮膚瘙癢。具體病因尚不明確,但目前公認(rèn)的易感因素包括心理壓力、遺傳、創(chuàng)傷等。通過免疫組化研究發(fā)現(xiàn),在銀屑病的皮膚組織中可見到5-HT的陽性表達,而正常皮膚不表達5-HT[3]。另有研究者針對5-HT受體進行了免疫組化染色,發(fā)現(xiàn)在銀屑病患者皮損中5-HT1A主要表達在角質(zhì)形成細胞和黑色素細胞上。而在真皮層中,可見到5-HT1A+肥大細胞和5-HT2A+T淋巴細胞的增多[20]。5-HT可能通過5-HT1A促進炎癥,而5-HT2A可能導(dǎo)致T細胞在病損部位聚集。除此之外,在銀屑病皮損皮膚中的SERT表達也高于非銀屑病皮膚和正常皮膚[21-22]。雙重免疫染色顯示, SERT陽性的皮膚細胞也表達CD1a、CD3或類胰蛋白酶,說明樹突狀細胞、T細胞、肥大細胞均參與5-HT的重攝取過程。另外,SERT陽性的樹突狀細胞數(shù)量與銀屑病皮膚病損的面積及嚴(yán)重程度呈正相關(guān)[21]。

同樣作為自身免疫性疾病的濕疹、特異性皮炎以及潰瘍性結(jié)腸炎中,也存在5-HT的異常表達。5-HT在濕疹和特異性皮炎的皮損組織中的表達與銀屑病一致,表達高于正常皮膚組織[4],5-HT1A、5-HT2A和SERT免疫反應(yīng)也表現(xiàn)為增強[23-24]。不同的是在潰瘍性結(jié)腸炎的病損組織中,雖然5-HT的表達增多,但是SERT的表達降低了[25]。

4 5-HT在OLP的發(fā)生、發(fā)展中可能發(fā)揮的作用

目前比較認(rèn)可的OLP病因?qū)W假說是,口腔上皮角質(zhì)形成細胞可能受到了某些因素的刺激,從而異常表達了某些抗原,樹突狀細胞通過Toll樣受體識別、加工抗原并傳遞給下游的T細胞[26],導(dǎo)致上皮固有層出現(xiàn)了T淋巴細胞浸潤,在與肥大細胞脫顆粒及分泌的基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase,MMPs)的共同作用下,最終造成基底層附近的角質(zhì)形成細胞過度凋亡[27],病理特征為基底層液化變性及固有層淋巴浸潤帶。OLP的發(fā)生與發(fā)展和免疫功能紊亂有關(guān),而且大量臨床病例表明精神因素也會導(dǎo)致OLP的發(fā)生。5-HT作為在神經(jīng)系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)都發(fā)揮重要作用的雙邊介質(zhì),在OLP中可能也發(fā)揮著重要作用。

4.1 5-HT在OLP中的表達

通過免疫組化發(fā)現(xiàn),皮膚的扁平苔蘚(lichen planus,LP)患者中的5-HT的表達強于對照組,主要表達在炎癥細胞、小汗腺和毛細血管內(nèi)皮細胞上,但是在上皮結(jié)構(gòu)中不表達,其中對照組小汗腺也表達為陽性。5-HT可能通過小汗腺和炎癥細胞在LP發(fā)病機制中發(fā)揮作用。此外,在LP患者的皮膚組織中5-HT的表達強度與抑郁/焦慮程度還存在顯著相關(guān)性[28]。除了在皮膚組織內(nèi)存在高表達,LP患者組血清5-HT和去甲腎上腺素的含量也高于對照組[5]。然而目前還未見OLP黏膜組織中5-HT表達的相關(guān)研究,但可推測在OLP中5-HT的異常表達與皮膚LP中的表達可能一致。

4.2 心理應(yīng)激導(dǎo)致5-HT的變化

在正常情況下,壓力對于正常的生理及心理功能是不可或缺的,然而如果反復(fù)受到壓力,自己卻不能消化壓力源時,由壓力產(chǎn)生的心理應(yīng)激則可能對中樞系統(tǒng)產(chǎn)生危害。這些不良的影響會增加罹患抑郁癥或者其他精神疾病的可能性。精神因素也是OLP的重要致病因素之一。通過神經(jīng)化學(xué)和電生理學(xué)的研究,有研究者發(fā)現(xiàn)5-HT的功能同樣也受到這種心理應(yīng)激的影響。壓力會影響5-HT神經(jīng)元放電活動以及突觸前后受體功能,從而影響5-HT的活性[29]。

當(dāng)機體暴露在短暫而迅速的急性應(yīng)激下時,5-HT的神經(jīng)元激活會被增強[30]。特別表現(xiàn)在中縫背核(dosal raphe,DR)內(nèi)側(cè)和外側(cè)翼的5-HT神經(jīng)元。研究表明機體受到長期的慢性應(yīng)激時,會導(dǎo)致小鼠出現(xiàn)體重明顯減輕、食物攝入量減少、快感喪失以及自發(fā)性運動減少等一系列抑郁樣行為,甚至還可導(dǎo)致海馬體糖皮質(zhì)激素受體水平降低,少突膠質(zhì)細胞(NG2和Olig2細胞)的丟失,抑制海馬體CA1、CA3和DG區(qū)神經(jīng)元的增殖[31]。此外,通過神經(jīng)化學(xué)的分析,在DR以及其他關(guān)鍵的皮質(zhì)邊緣結(jié)構(gòu)中,如海馬體和前額葉皮質(zhì),均發(fā)現(xiàn)5-HT釋放減少、組織濃度降低,并且5-HT神經(jīng)元的突觸活動減弱[31-33]。由于大腦皮層單胺類神經(jīng)遞質(zhì)(5-HT和去甲腎上腺素)的減少,使下丘腦-垂體-腎上腺 (the hypothalamic-pituitary-adrenal axis, HPA or HTPA axis)過度活躍,從而導(dǎo)致免疫功能障礙,加重氧化應(yīng)激,并削弱抗氧化能力[31]。在眾多的5-羥色胺受體亞型中,5-HT1A是一種Gi/Go蛋白偶聯(lián)受體,與情緒障礙和抗抑郁反應(yīng)的神經(jīng)生物學(xué)相關(guān)性最為密切。當(dāng)長期處于慢性應(yīng)激狀態(tài)下時,海馬體和前額葉皮質(zhì)5-HT1A的表達以及敏感度均明顯降低[30]。

結(jié)腸黏膜組織是外周組織5-HT的重要合成部位,當(dāng)慢性應(yīng)激作用于機體時,除了中樞系統(tǒng)的5-HT系統(tǒng)受到影響以外,結(jié)腸組織中的5-HT濃度也會發(fā)生變化。有研究表明,與對照組相比受到慢性應(yīng)激的小鼠腸黏膜組織表現(xiàn)出了更高的5-HT水平[34-35]。說明心理應(yīng)激會對外周組織中的5-HT濃度產(chǎn)生影響,我們分析,精神因素也可能是通過影響口腔黏膜組織中的5-HT濃度參與到OLP的發(fā)生、發(fā)展中。然而值得注意的是,在外周血中的5-HT濃度變化并不具有統(tǒng)計學(xué)意義[34]。

4.3 5-HT參與免疫調(diào)節(jié)

5-HT參與多種自身免疫性疾病,并起到免疫調(diào)節(jié)的作用,如銀屑病、濕疹、LP等[3-4, 28]。雖然沒有文獻直接表明,但是OLP作為一種自身免疫性疾病,5-HT在其發(fā)病過程中可能也發(fā)揮著重要的作用。

T細胞作為OLP中主要浸潤在炎癥組織內(nèi)的細胞,其表面具有多種5-HT受體,如5-HT1A、5-HT1B、5-HT2A、5-HT3以及5-HT7[16]。5-HT可以通過作用于這些受體調(diào)節(jié)T細胞的增殖和活化過程,從而發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)的作用。有研究者發(fā)現(xiàn),5-HT和5-HT1A受體激動劑R-DPAT可提升T細胞的存活率和處于S期的細胞比例,從而誘導(dǎo)T細胞增殖,在進一步的研究中,證明了這種作用是通過5-HT1A激活細胞內(nèi)有絲分裂原和增加核因子κB(nuclear factor kappa-B,NF-κB)轉(zhuǎn)位實現(xiàn)的[36]。NF-κB在OLP中也存在強表達,并通過NF-κB信號通路促進白細胞介素6(interleukin-6,IL-6)和腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)的分泌,促進或誘導(dǎo)OLP的發(fā)生發(fā)展[37]。這一通路可被5-HT1A和5-HT7激活[36]。5-HT1B在T細胞增殖中同樣發(fā)揮著重要作用,當(dāng)5-HT1B受體被拮抗時,T細胞的增殖也會受到抑制[38]。5-HT2A、5-HT7主要參與T細胞的活化過程,使T細胞激活并分泌白介素2(interleukin-2,IL-2)和干擾素γ(Interferon-γ,IFN-γ)[39]。CD4+/CD8+T細胞的比值常被用來衡量疾病的免疫狀態(tài),正常成年人的CD4+/CD8+T細胞的比值約為2∶1,而當(dāng)發(fā)生OLP 時可能存在CD4+/CD8+T細胞的比例倒置。有人推測,5-HT可以通過調(diào)節(jié)糖酵解過程以及氧化代謝之間平衡,影響CD4+T細胞的功能,從而導(dǎo)致CD4+/CD8+T細胞的比例降低[40]。

樹突狀細胞在OLP的免疫調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮著提呈抗原給T細胞的作用,同時也表達多種5-HT受體。其中未成熟的樹突狀細胞主要表達5-HT1B、5-HT1E、5-HT2B,主要作用是通過激活磷脂酶C,誘導(dǎo)胞內(nèi)Ca2+動員,形成5-HT釋放的正反饋機制[41]。同時5-HT1和-5HT2還可以誘導(dǎo)未成熟的樹突狀細胞向次級淋巴結(jié)遷移[42]。而在成熟的樹突狀細胞上主要表達5-HT4和5-HT7,可上調(diào)環(huán)磷酸腺苷激活細胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路并增強Th2趨化因子 CCL22表達[41]。

肥大細胞在炎癥部位脫顆粒以及釋放炎性介質(zhì)會進一步加重OLP中角質(zhì)形成細胞的凋亡。5-HT1A是肥大細胞主要表達的受體,有實驗表明,5-HT可通過作用于5-HT1A受體介導(dǎo)肥大細胞的趨化、黏附作用[43]。5-HT還參與了肥大細胞的脫顆粒過程,當(dāng)肥大細胞被刺激脫顆粒后,5-HT的濃度也會有所升高,而5-HT也可以通過作用于5-HT1A受體介導(dǎo)肥大細胞脫顆粒和組胺的釋放[44]。

自然殺傷細胞(natural killer cell,NK)功能紊亂也是OLP作為自身免疫性疾病的特征之一,NCAM作為NK的表面標(biāo)志物,同樣也受到5-HT的調(diào)節(jié)。有研究表明5-HT可通過與NK表面的5-HT2受體結(jié)合,抑制NK的毒性,從而降低其表面NCAM的表達[45]。5-HT還可以通過中和活性氧,抑制單核細胞介導(dǎo)的對NK的細胞毒性作用。與5-HT2介導(dǎo)的去極化相反,5-HT1A可以介導(dǎo)NK超極化,從而使NK的數(shù)量增加、功能激活以及分泌IL-2[46]。5-HT可以通過與NK表面不同的受體結(jié)合,影響NK的活性以及局部NCAM的表達。

綜上所述, 5-HT可能參與OLP免疫網(wǎng)絡(luò)的多個過程,包括樹突狀細胞的遷移、T細胞的增殖與激活、肥大細胞的遷移和脫顆粒以及對NK的保護和激活。這些免疫調(diào)節(jié)作用可能是通過5-HT與不同免疫細胞上表達的不同受體結(jié)合介導(dǎo)的。此外5-HT還可通過與相應(yīng)受體結(jié)合激活NF-κB通路,此通路的激活對于OLP的發(fā)生發(fā)展也有作用。

4.4 5-HT參與調(diào)節(jié)細胞內(nèi)Ca2+濃度

目前臨床工作中,鈣調(diào)磷酸酶(calcineurin,CaN)抑制劑對OLP的療效得到了廣泛認(rèn)可[47]。臨床上以0.03%他克莫司軟膏比較常用,作為一種CaN抑制劑,其主要作用是抑制CaN的活性從而影響T細胞的活化,抑制白介素和炎癥因子的促炎作用而達到抗炎效果。而CaN活化T細胞是通過與活化T細胞核因子(nuclear factor of activated T cells,NFATc)結(jié)合實現(xiàn)的。CaN作為唯一能催化NFATc的因子,當(dāng)T細胞受到刺激,Ca2+內(nèi)流,從而激活CaN對NFATc的催化,導(dǎo)致產(chǎn)生IL-2、白細胞介素4(interleukin-4,IL-4)以及IFN-γ等炎性因子,并引起炎癥[48]。

5-HT3是5-HT諸多受體亞型中唯一的離子通道受體,有研究表明5-HT可以通過5-HT3激活電壓門控鈣離子通道(voltage-gated calcium channels, VGCC),誘導(dǎo)Ca2+內(nèi)流[49]。而CaN對T細胞的活化依賴于細胞內(nèi)Ca2+的濃度和調(diào)鈣素(calmodulin,CaM)的作用[48]。此外,5-HT3還可以直接影響CaN的活性,有研究表明5-HT3受體拮抗劑托烷司瓊可抑制NF-κβ信號通路和CaN的活性[50]。因此我們猜測,5-HT可能通過5-HT3受體影響CaN的活性和細胞內(nèi)Ca2+濃度的方式參與到T細胞的活化中。

4.5 5-HT參與基底層液化

基膜液化變性是OLP的病理學(xué)特征之一,是由于基底層和接近基底層的棘層細胞出現(xiàn)過度凋亡所致。而在其他自身免疫性疾病皮膚病的病損組織中,基底層細胞上5-HT1A受體的表達明顯高于對照組[20]。有研究表明,5-HT1A受體不僅可以通過細胞外信號蛋白激酶(extracellular signal regulated protein kinase,ERK)刺激細胞的增殖分化[36],還可以作用于c-Jun氨基末端激酶(c-Jun N-terminal kinase,JNK)誘導(dǎo)細胞凋亡[51]。JNK被激活后會磷酸化c-Jun和ATF2等轉(zhuǎn)錄因子,從而導(dǎo)致基因表達變化并影響細胞周期、DNA修復(fù),抑制角質(zhì)形成細胞的增殖并誘導(dǎo)其凋亡[52]。

綜上所述,5-HT在中樞系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)均發(fā)揮著重要的作用。而精神因素可能通過影響5-HT的濃度,參與調(diào)節(jié)局部免疫細胞功能、細胞鈣離子流動、基底細胞凋亡等,進而影響OLP發(fā)生、發(fā)展的過程。但是目前對5-HT在OLP中的研究尚不深入,本文揭示了5-HT可以作為研究OLP發(fā)病機制的新的角度,也可能為OLP的治療提供新的方案。