劉柳 ,羅楹 ,顧云東 ,茹意 ,李欣 ,李斌
(1.上海中醫(yī)藥大學(xué)附屬岳陽中西醫(yī)結(jié)合醫(yī)院,上海200437;2.上海中醫(yī)藥大學(xué)附屬岳陽中西醫(yī)結(jié)合醫(yī)院崇明分院,上海202150)
自噬(Autophagy),最早由諾貝爾生理學(xué)及醫(yī)學(xué)獎得主Christian de Duve發(fā)明[1],用于描述細(xì)胞利用溶酶體降解細(xì)胞質(zhì)及細(xì)胞器等胞漿成分的過程[2],又稱自我吞噬(Self-eating)。根據(jù)胞內(nèi)物質(zhì)運送到溶酶體方式的不同分為3類:①大自噬(Macroautophagy):目前研究最多,也是醫(yī)者們通常所指的自噬。其過程大致分為3個階段,首先胞質(zhì)成分誘導(dǎo)產(chǎn)生雙層隔離膜結(jié)構(gòu)的吞噬泡。其次,吞噬泡選擇性或非選擇性地募集并包圍胞質(zhì)成分以形成雙層膜結(jié)構(gòu)的自噬體。最后,自噬體與溶酶體融合形成自噬溶酶體,其中的水解酶降解小泡中的胞質(zhì)成分;②小自噬(Microautophagy):其過程較為簡潔。溶酶體膜直接內(nèi)陷形成內(nèi)吞囊泡,繼而囊泡擴張、斷裂及降解。這對細(xì)胞在長期饑餓條件下的存活十分重要;③分子伴侶介導(dǎo)的自噬(Chaperone mediated autophagy,CMA):不參與自噬體的形成,而是在分子伴侶的介導(dǎo)下直接將底物運送至溶酶體進行降解,主要包括3個方面過程:底物的識別及運送至溶酶體、底物的結(jié)合與延伸以及底物的移位與降解[3]。因此,自噬對于維持細(xì)胞生長和胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)十分重要。
自噬相關(guān)基因(Autophagy-related genes,ATG)最早在酵母菌中發(fā)現(xiàn),在哺乳動物細(xì)胞內(nèi)能找到其同源物。酵母菌中,營養(yǎng)不足引發(fā)自噬,消耗氮和碳。雷帕霉素的蛋白激酶靶點(TOR)是一種特異性對氮的水平做出反應(yīng)的負(fù)向調(diào)節(jié)器。在營養(yǎng)充足條件下,TOR酶抑制自噬,營養(yǎng)缺乏的條件下TOR失活,自噬活動增加[4]。哺乳動物中的TOR蛋白(Mammalian target of Rapamycin,mTOR)也同樣能感受環(huán)境變化以調(diào)控自噬。營養(yǎng)適宜條件下,生長因子活化Ⅰ類PIK3蛋白(ClassⅠPIK3 protein),后者通過AKT信號通路激活mTOR。mTOR活化后抑制自噬誘發(fā)的關(guān)鍵基因Atg1,繼而抑制細(xì)胞自噬。當(dāng)營養(yǎng)不足或存在mTOR抑制劑時,mTOR失活,Atg1募集Atg11、Atg13和Atg17形成復(fù)合物,作為誘導(dǎo)信號引發(fā)自噬[2]。
其他自噬相關(guān)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路還包括ROS信號通路、NF-κb信號通路、Ras/蛋白酶(PKA)。c-Jun氨基末端激酶(JNK)、毛細(xì)血管擴張性共濟失調(diào)突變蛋白激酶(ATM)等,都與自噬發(fā)生密切相關(guān)[5]。
已有研究發(fā)現(xiàn),自噬能直接消除微生物、控制炎癥、通過調(diào)節(jié)抗原呈遞和淋巴細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)控制適應(yīng)性免疫反應(yīng)以及分泌免疫介質(zhì)[6]。自噬在多種疾病的發(fā)生發(fā)展中也有重要作用,如腫瘤、神經(jīng)元退行性變、克隆恩病及各類感染性疾病都密切相關(guān)[7]。然而,自噬參與銀屑病發(fā)病機制的研究多集中于機體免疫系統(tǒng),而其在表皮角質(zhì)形成細(xì)胞中的作用了解較少。本篇綜述總結(jié)了近年來銀屑病角質(zhì)形成細(xì)胞中自噬的研究概況,旨在加深對銀屑病角質(zhì)形成細(xì)胞中自噬的認(rèn)識,為探討銀屑病的發(fā)病機制提供新思路。
銀屑病是一種常見易復(fù)發(fā)的慢性炎癥性皮膚病,皮損特點為紅色丘疹或斑塊上覆蓋多層銀白色鱗屑。有一定季節(jié)規(guī)律,常冬重夏輕。主要侵犯青壯年,無傳染性[8]。其發(fā)病機制尚未完全闡明,目前普遍認(rèn)為免疫介導(dǎo)的角質(zhì)形成細(xì)胞過度增殖為其重要特征。角質(zhì)形成細(xì)胞是表皮的主要成分,除了是人體的機械保護屏障之外,還是啟動、維持、調(diào)節(jié)皮膚免疫反應(yīng)的關(guān)鍵細(xì)胞[9]。表皮損傷引發(fā)角質(zhì)形成細(xì)胞免疫反應(yīng)激活,多種調(diào)控其生長分化的細(xì)胞因子異常表達(dá),導(dǎo)致角質(zhì)形成細(xì)胞動力學(xué)改變,這些細(xì)胞因子主要包括白細(xì)胞介素(IL)-17、IL-22、腫瘤壞死因子(TNF)、干擾素(IFN)-α等[10]。
3.1 自噬與正常角質(zhì)形成細(xì)胞 隨著自噬研究的不斷深入,自噬在角質(zhì)形成細(xì)胞中的作用也日益清晰。Haruna等[11]首次證實LC3在KC分化中有特異性表達(dá),其是皮膚形成自噬體必不可少的因子。Aymard等[12]用M199誘發(fā)角質(zhì)形成細(xì)胞代謝應(yīng)激反應(yīng),檢測KC分化標(biāo)志物以及與分化相關(guān)的整合素水平,發(fā)現(xiàn)自噬可能是角質(zhì)形成細(xì)胞分化所需的早期信號傳遞過程。Chikh等[13]研究強調(diào)自噬在皮膚的分化中是正常且必要的生理過程,證明了在表皮穩(wěn)態(tài)中很重要的iASPP能抑制角質(zhì)形成細(xì)胞自噬。Chen等[14]研究發(fā)現(xiàn)海藻糖等糖類不依賴mTOR信號通路來誘導(dǎo)角質(zhì)形成細(xì)胞自噬,這種mTOR獨立的自噬調(diào)節(jié)功能對多種疾病的治療中有重要意義。
3.2 自噬與銀屑病角質(zhì)形成細(xì)胞 角質(zhì)形成細(xì)胞在銀屑病患者中過度增殖的機制,以前的研究多集中于機體免疫功能發(fā)揮的作用。IL-17、IFN-γ、IL-22和TNF引起角質(zhì)形成細(xì)胞增殖、趨化因子,細(xì)胞因子和AMP產(chǎn)生,這些產(chǎn)物接著作用于樹突狀細(xì)胞(DC)、T細(xì)胞和中性粒細(xì)胞,從而維持皮膚炎癥。近年來有研究發(fā)現(xiàn),自噬在角質(zhì)形成細(xì)胞涉及的皮膚病中也有重要作用[15]。
3.2.1 發(fā)病機制 Olufolake等[16]將銀屑病患者皮膚與健康成人皮膚比較后發(fā)現(xiàn),幾種自噬標(biāo)記物與LC3一樣,在銀屑病皮損區(qū)并未觀察到有表達(dá),在非皮損區(qū)的表達(dá)也明顯下降;而健康成人中這些自噬標(biāo)記物都正常表達(dá),這些結(jié)果說明自噬有助于銀屑病表皮屏障缺陷的修復(fù)。
Mahil等[17]探討膿皰型銀屑病發(fā)病的分子機制時,運用與自噬體形成相關(guān)的AP1S3基因,發(fā)現(xiàn)AP1S3的敲除擾亂角質(zhì)形成細(xì)胞自噬,導(dǎo)致p62不正常聚集、IL-1信號異常以及IL-36過表達(dá)。這些結(jié)果證明角質(zhì)形成細(xì)胞的自噬在皮膚炎癥中起重要作用。
Lee等[18]研究發(fā)現(xiàn)TLR2/6和TLR4能活化人原代角質(zhì)形成細(xì)胞自噬途徑,上調(diào)p62的表達(dá)。這一過程是通過NADPH氧化酶2和4的誘發(fā)以及活性氧的產(chǎn)生來完成的。其中,MyD88和TNFR相關(guān)因子6,是介導(dǎo)TLR活化的關(guān)鍵信號因子,在自噬的發(fā)生和p62的表達(dá)中起關(guān)鍵作用。當(dāng)用脂多糖(LPS)處理HaCaT細(xì)胞后,自噬明顯活化,p62及抗菌肽LL-37表達(dá)增加,說明自噬參與調(diào)節(jié)細(xì)胞炎癥反應(yīng)。將斑塊型銀屑病和特應(yīng)性皮炎患者的表皮進行比較后發(fā)現(xiàn),斑塊型銀屑病患者表皮中,p62和LL-37的表達(dá)上調(diào),表明p62和抗菌肽的異常調(diào)節(jié)可能參與銀屑病的發(fā)病機制。
Tian等[19]研究發(fā)現(xiàn),顆粒蛋白前體(PGRN)在銀屑病皮損和炎性HaCaT細(xì)胞中高度表達(dá),PGRN siRNA能促進自噬相關(guān)基因p62表達(dá),抑制HaCaT細(xì)胞中LC3II和Atg7表達(dá)水平,但是PGRN過表達(dá)呈現(xiàn)相反的效果。Wnt/β聯(lián)蛋白信號通路抑制劑IWP-2,在TNF-α處理的HaCaT細(xì)胞中能抑制PGRN siRNA的促炎癥和抗自噬作用。這些結(jié)果表明PGRN的靶向治療可能是銀屑病治療的潛在方案。3.2.2 自噬與銀屑病治療藥物 喜樹堿是一種具有抗腫瘤活性的生物堿單體,常將其外用制劑治療尋常型銀屑病,尤其是慢性斑塊型銀屑病。郝陽陽等[20]用喜樹堿與二甲基亞砜分別處理HaCaT細(xì)胞,探討喜樹堿對HacaT細(xì)胞自噬的影響,發(fā)現(xiàn)濃度較低的喜樹堿可誘導(dǎo)HaCaT細(xì)胞自噬,而濃度較高的喜樹堿則抑制HaCaT細(xì)胞增殖,使細(xì)胞凋亡,自噬水平降低。
卡泊三醇是一種維生素D類似物,也是銀屑病治療的一線藥物。以前的研究顯示,其治療機制是抑制KC增殖,抑制生長信號以及調(diào)節(jié)T細(xì)胞信號,最近的研究表明它還能誘導(dǎo)角質(zhì)形成細(xì)胞中自噬的發(fā)生,對胞內(nèi)病毒細(xì)菌的感染發(fā)揮作用[21]。
富馬酸二甲酯(Dimethyl fumarate,DMF)是一種治療銀屑病新型藥物,除了通過調(diào)節(jié)人體免疫功能來發(fā)揮治療作用,李紅霞等[22]還發(fā)現(xiàn)其抑制角質(zhì)形成細(xì)胞增殖,誘導(dǎo)HaCaT細(xì)胞自噬,這為DMF治療銀屑病的機制提供了新證據(jù)。
銀屑病作為慢性炎癥性疾病,以角質(zhì)形成細(xì)胞過度增殖、角化不全為其重要特征。因此,探索病理性角質(zhì)形成細(xì)胞的成因是了解銀屑病發(fā)病機制的路徑之一。自噬作為正常的生理過程,在角質(zhì)形成細(xì)胞的發(fā)育分化中起重要作用。銀屑病角質(zhì)形成細(xì)胞中,自噬的參與有助于修復(fù)銀屑病表皮屏障,一些銀屑病治療藥物也能通過細(xì)胞自噬來發(fā)揮療效。雖然已初步了解銀屑病角質(zhì)形成細(xì)胞中自噬的作用機制,但更具體的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路尚不明了。還需進一步探究完整的作用途徑,為銀屑病的靶向治療提供新方案。
中國中西醫(yī)結(jié)合皮膚性病學(xué)雜志2018年4期