聶慧瓊，王平

[安徽醫(yī)科大學杭州臨床學院（杭州市第三人民醫(yī)院），杭州310009]

黑素細胞是人類皮膚重要組成細胞，司職黑素形成與代謝。皮膚黑素代謝是非常復雜而精細的過程，其參與的調節(jié)分子和信號傳導通路較多，相互影響。最近研究發(fā)現(xiàn)，自噬在黑素代謝過程中起著重要作用，參與調控黑素小體形成、成熟及破壞過程。筆者對自噬在黑素代謝中的作用，及自噬與色素性疾病和黑素瘤的關系進行綜述。

1 黑素細胞自噬及其調控機制

自噬是指膜包裹部分胞質和細胞內需降解的細胞器、蛋白質等形成自噬體（Autophagosome），并與內涵體（Endosome） 形成所謂的自噬內涵體（Amphisomes），最后與溶酶體融合形成自噬溶酶體（Autophagolysosome），降解其所包裹的內容物[1]。比利時科學家Christian de Duve 在上世紀50 年代通過電鏡觀察到自噬結構，并于1963 年首次提出了“自噬”這一概念。根據(jù)細胞物質運送到溶酶體內的途徑不同，自噬可分為微自噬、巨自噬和分子伴侶介導自噬，通常我們所說的自噬是指巨自噬。目前普遍認為自噬是一種防御和應激調控機制，正常量的自噬水平降解受損和老化的細胞器從而對細胞穩(wěn)態(tài)起到重要作用，但過多或過少的自噬都對細胞有害。

黑素小體作為一種溶酶體相關細胞器，在黑素細胞中發(fā)揮黑素合成、儲存及轉運的重要作用[2]。越來越多的研究表明，自噬在黑素小體生成過程中起著關鍵作用。全基因組RNAi 研究發(fā)現(xiàn)3 個自噬調控因子MAP1LC3C、WIPI1 和GPSM1 是黑素合成的新調控因子。敲除自噬相關基因MAP1LC3C、BECN1 后可導致黑素生成減少，而免疫熒光檢測還發(fā)現(xiàn)，自噬小體和黑素小體標記物有重疊部分[3]。慢性抑制WIPI1，黑素小體數(shù)量增加，提示自噬可調控黑素小體合成[4]。

1.1 黑素細胞自噬與黑素生成

1.1.1 黑素細胞自噬基因 自噬相關基因（autophagy-Aelatedgene,ATG）的克隆始于酵母，參與自噬調控過程。研究顯示，敲除黑素細胞關鍵的自噬基因，特別是WIPI，BECN1 和mTOR，將導致黑素增加。

WIPI1 是調控自噬小體代謝更新的自噬相關基因，在酵母中同源Atg18。Genesan 等[3]通過對WIPI1基因進行過表達和RNA 干擾技術，在黑素瘤細胞株MNT-1 和正常黑素細胞中發(fā)現(xiàn)，WIPI1 可調控黑素細胞核心轉錄因子——小眼畸形相關轉錄因子（MITF）和黑素合成關鍵酶——酪氨酸酶的轉錄。而另有研究發(fā)現(xiàn)[4]，敲除mTOR 或藥物性抑制TORC1活性可導致MITF 轉錄活性增加；而敲除WIPI1 后，TORC1、GSK3b 激活，TORC2 抑制，從而加速β 連環(huán)蛋白（MITF 的關鍵調節(jié)因子）的降解，增強MITF 轉錄。這些研究表明，WIPI1 通過調控mTOR 的活性而調節(jié)MITF 和酪氨酸酶的轉錄。

WIPI1 和mTOR 不僅在黑素小體的基因轉錄過程中起作用，對黑素小體本身的形成也有重要作用。在WIPI1 基因功能抑制的黑素細胞中，可見一些類Ⅰ期黑素小體的單層膜囊泡，且自噬相關基因P62、LC3-Ⅱ也隨之增加，其中P62、LC3-Ⅱ參與Ⅰ期黑素小體形成。同樣，mTOR 抑制后，成熟（Ⅲ、Ⅳ期）黑素體生成增多[5-6]，同時P62 減少而LC3-Ⅱ增加，提示成熟黑素小體不含P62[4]。此外，自噬相關基因Becn1 功能抑制，黑素及黑素小體的形成減少，但不影響MITF 和酪氨酸酶的轉錄，提示Becn1只影響黑素形成而不影響黑素形成關鍵分子的轉錄[4]。

1.1.2 黑素細胞自噬相關蛋白復合物 關于黑素細胞自噬相關蛋白復合物的研究不多，其具體作用機制也尚不明了。Bodemann 等[7]研究發(fā)現(xiàn)，饑餓條件下，Exo84 復合物（激發(fā)自噬）和Sec5 復合物（抑制自噬）將重新分配。誘導慢性抑制mTOR 可顯著加速Exo84 復合物形成，而快速抑制mTOR 卻不引起Sec5 的分解，說明短暫和緩慢抑制mTOR 對自噬的激發(fā)有不同的作用機制。

在黑素細胞中，短暫抑制mTOR 活性可加速黑素小體成熟，而饑餓刺激不能有類似作用，表明Exo84 復合物不參與黑素生成過程，黑素小體的生成可能由Sec5 調控。

1.1.3 黑素細胞自噬小體 自噬小體或類自噬小體中間產(chǎn)物在黑素小體形成過程中發(fā)揮作用。敲除黑素細胞自噬相關基因ESCRT-Ⅰ將導致來源于內涵小體膜的類自噬小體結構中酪氨酸酶相關蛋白TPR-1 和MART-1 增多[8]，提示類自噬小體結構可能調節(jié)這些蛋白轉運；藥物性抑制自噬小體代謝更新，將抑制色素生成[9]。有研究發(fā)現(xiàn)，在自噬復合物循環(huán)障礙的小鼠[10]，以及基因突變導致自噬小體形成障礙的人類疾病如結節(jié)性硬化癥中[11]，黑素小體的數(shù)量減少，這些研究均支持自噬小體參與黑素小體形成的假說。

1．2 黑素細胞自噬與黑素降解

自噬除了在黑素生成中有重要作用，其在黑素降解中也同樣發(fā)揮重要作用。

Herman-Pudlak 綜合征1 型（HPS1）是一種常染色體隱形遺傳性疾病，由HPS1 基因突變引起，是一種黑素小體生成障礙性疾病。Smith 等[12]在HPS1 的黑素細胞中發(fā)現(xiàn)許多自噬小體，提示自噬可能選擇性清除缺陷性自噬小體。Monobenzone 誘導T 細胞攻擊黑素細胞后，導致自噬小體吞噬黑素小體[13]。在人類及嚙齒動物的黑素瘤細胞中，發(fā)現(xiàn)自噬小體中包含預成型的黑素小體[14]。這些研究提示，自噬作用可能有助于清除缺陷性黑素小體。

2 黑素細胞自噬與色素性皮膚病

很早之前就有學者觀察到黑素細胞疾病中存在吞噬細胞的結構，近年來的研究發(fā)現(xiàn)，自噬與色素性疾病存在緊密關系。

在色素脫失性疾病中，Jeong 等[15]對225 名非節(jié)段性白癜風患者（Non-segmental vitiligo，NSV）和439名健康對照組進行單核苷酸多態(tài)性（SNP）研究，從中選出UVRAG 的5 個SNPs 進行分析，其中兩個SNPs（rs1458836, rs7933235）在試驗組和對照組存在基因型差異，這兩個SNPs 位于連鎖不平衡（LD）區(qū)。此外，UVRAG 多態(tài)性的單體型和NSV 密切相關。他們推測，UVRAG 可能和NSV 易感性相關。伊藤色素減少癥（Hypomelanosis of Ito）是以渦輪狀色素脫失皮損為特征的遺傳性疾病。Devillers 等[16]對色素脫失區(qū)和其周圍正常膚色區(qū)的細胞進行活檢，通過電鏡觀察發(fā)現(xiàn)，黑素細胞中可發(fā)現(xiàn)許多功能和結構異常的不成熟黑素小體，這些異常的黑素小體在基底層的角質形成細胞中被自噬小體吞噬。Hermansky-Pudlak 綜合征1 型（HPS1）是一種常染色體隱性遺傳疾病，患者具有皮膚、眼睛和毛發(fā)的色素脫失，研究者通過免疫組化及電鏡觀察，發(fā)現(xiàn)其黑素細胞膜上有自噬現(xiàn)象[11]。而在藥物性色素脫失疾病中，Monobenzone 誘導T 細胞攻擊黑素細胞，導致自噬體吞噬黑素小體[10]。

色素增多性皮膚病中，也可觀察到自噬現(xiàn)象。在20 世紀80 年代初，有學者發(fā)現(xiàn)在痣細胞瘤、單純性黑子的囊泡中吞噬了大量變暗的黑素復合物——自噬體，同時細胞呈現(xiàn)出衰老的狀態(tài)[17]。Hirone等[18]人發(fā)現(xiàn)，在單純型雀斑中，電鏡下可在黑素細胞和角質層細胞中發(fā)現(xiàn)色素大顆粒，這種物質由黑素細胞自噬介導生成。

這些研究表明自噬在色素性皮膚病中發(fā)揮重要作用，自噬對于黑素累積或減少的具體作用機制有待進一步闡明。

3 自噬與黑素細胞腫瘤

自噬與腫瘤之間的關系是復雜的，自噬究竟是抑制還是促進腫瘤的發(fā)生、發(fā)展仍尚無定論[19]。自噬在腫瘤中的意義是當今國際上研究的熱點，而黑素瘤更是研究的重點之一。很早之前就有學者通過電鏡觀察到黑素瘤細胞中存在自噬樣結構。但關于自噬對黑素瘤的具體作用機制尚不清楚。

Lazova 等[20]對正常皮膚和12 例表皮播散型皮膚黑素瘤組織進行了免疫組化研究，發(fā)現(xiàn)LC3B 抗體在正常的黑素細胞無染色，在黑素瘤細胞中，可發(fā)現(xiàn)LC3B 抗體染色陽性。推測黑素瘤細胞通過自噬獲得營養(yǎng)供應而取得生存優(yōu)勢，抑制黑素瘤細胞自噬，切斷腫瘤細胞能量來源，可能作為治療黑素瘤的一種有效方法。有學者用電鏡對12 例接受黑素瘤藥物替莫唑胺（Temozolomide） 和索拉非尼（Sorafenib）治療的Ⅱ期臨床試驗的Ⅳ期黑素瘤患者的組織進行觀察，發(fā)現(xiàn)自噬指數(shù)越高的患者，其生存期和對藥物治療的敏感性越低，提示自噬作用有助于腫瘤的存活；他們還發(fā)現(xiàn)，在培養(yǎng)的黑素瘤細胞的小鼠移植瘤實驗中，如果腫瘤細胞的自噬水平高，則其致瘤性和侵襲性明顯增加。

然而也有學者發(fā)現(xiàn)，自噬的發(fā)生與黑素瘤的抑癌作用有關。Miracco 等[21]對149 例黑素細胞病變（包括痣細胞痣、發(fā)育不良痣、水平生長階段的黑素瘤、垂直生長階段的黑素瘤及轉移性黑素瘤）組織進行了免疫組化研究，結果顯示，良性痣細胞痣、86．6%的發(fā)育不良痣、54.6%的放射生長階段的黑素瘤、54.3%的垂直生長階段的黑素瘤及26．7%轉移性黑素瘤中，beclin1 抗體在細胞質中呈陽性表達，且在黑素瘤標本中，表達具異質性。Beclin1 隨著腫瘤進展程度而表達降低。在53.3%的轉移性黑素瘤中，LC3-II 抗體在細胞質中呈低強度表達，且其表達強度和病變厚度、潰瘍及細胞分裂速度呈負相關關系。另外，此研究還在部分有代表性的病例中使用免疫蛋白印跡和mRNA 核酸表達檢測方法，結果佐證了免疫組化檢測結果顯示出的趨勢。

4 展望

黑素代謝機制尚不清楚，且涉及因素繁多。自噬作為其可能的代謝機制之一，研究黑素細胞自噬及其調節(jié)的機制，具有重要的理論價值和現(xiàn)實意義。但黑素細胞自噬的信號轉導及其對黑素細胞生存影響的了解還處于起步階段。在今后的研究中,隨著基因技術、自噬檢測技術、自噬分子調節(jié)機制等的不斷深入和完善，對黑素細胞性疾病的發(fā)病機制研究能有突破性進展，為臨床治療提供新的思路和方法。

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