程莎莎 程 暉 張學軍

皮膚中的神經(jīng)酰胺屬于神經(jīng)鞘脂類，由脂肪酸和鞘氨脂堿基組成的一類化合物，約占角質層脂質總重量的一半，目前角質層中已發(fā)現(xiàn)12種神經(jīng)酰胺，共同參與表皮屏障功能的形成，而且在信號轉導、細胞增殖與分化、免疫調節(jié)中發(fā)揮著重要作用。

1 神經(jīng)酰胺的合成與代謝

從結構看，神經(jīng)酰胺由脂肪酸和鞘脂組成，脂肪酸包括非羥基脂肪酸(N)、α-羥基脂肪酸(A)、酯化ω-羥基脂肪酸(EO)，鞘脂包括二氫鞘氨醇(DS)、鞘氨醇(S)、6-羥基鞘氨醇(H)、植物鞘氨醇(P)，兩兩組合生成不同亞類神經(jīng)酰胺，根據(jù)特定的命名方法這十二種神經(jīng)酰胺即為CER[NDS]、CER[NS]、CER[NH]、CER[NP]、CER[ADS]、CER[AS]、CER[AH]、CER[AP]、CER[EODS]、CER[EOS]、CER[EOH]、CER[EOP][1]。實際上由于兩條鏈的長度均存在多樣性以及額外官能團，使神經(jīng)酰胺含有很多種亞類。神經(jīng)酰胺的合成與代謝與幾種酶相關。合成主要有兩條途徑，一條是從頭合成途徑，由絲氨酸和棕櫚?；?CoA在絲氨酸棕櫚酰轉移酶(SPT)的作用下生成神經(jīng)酰胺；另一條是酶解途徑，由鞘磷脂在鞘磷脂酶的作用下水解生成神經(jīng)酰胺。神經(jīng)酰胺也可以在神經(jīng)酰胺酶的作用下分解生成鞘氨醇和脂肪酸，在神經(jīng)酰胺激酶的作用下生成磷酸神經(jīng)酰胺，在葡萄糖神經(jīng)酰胺合成酶的作用下生成葡萄糖神經(jīng)酰胺。相反的，通過β-葡糖腦苷脂酶，β-半乳糖腦苷脂酶和神經(jīng)酰胺-1-磷酸酶分別水解葡萄糖神經(jīng)酰胺，半乳糖神經(jīng)酰胺和神經(jīng)酰胺-1-磷酸，可增加細胞神經(jīng)酰胺水平并降低神經(jīng)酰胺酶活性[2]。SPT是其合成途徑中的關鍵酶，是合成鞘氨醇堿基并且是神經(jīng)酰胺合成中的限速酶，在降低神經(jīng)酰胺水平中起關鍵作用。然而，神經(jīng)酰胺通常由鞘磷脂和葡萄糖神經(jīng)酰胺通過鞘磷脂酶和β-葡萄糖腦苷脂酶在皮膚中酶促裂解來提供[3]。水解的磷脂酶有酸性、中性、堿性。其中酸性和中性在外源性刺激下能很快活化，在短時間內生成神經(jīng)酰胺[4]。酸性神經(jīng)酰胺酶主要在胞漿中表達，當PH約4.5時，可以水解神經(jīng)酰胺成為鞘氨醇和游離脂肪酸，繼而成為鞘氨醇-1-磷酸；當PH 在5.5時，則可以反向催化神經(jīng)酰胺的合成，從而調節(jié)表皮中神經(jīng)酰胺的合成[5]。另外，氧化應激也可對神經(jīng)酰胺的合成產(chǎn)生影響。細胞內的氧化應激使得SPTmRNA水平下調，神經(jīng)酰胺合成減少，經(jīng)表皮流失水分增加，因此許多學者認為氧化應激是導致各種皮膚問題甚至皮膚老化的引發(fā)劑[6]。這些合成代謝過程中的反應物、產(chǎn)物及酶類共同參與表皮中脂質的變化與調節(jié)，從而進一步影響表皮屏障功能。

2 神經(jīng)酰胺與皮膚屏障

皮膚在生物體的“內部”和“外部”之間形成有效的屏障保護，防止有害物質進入人體及水和營養(yǎng)物質的丟失。目前，“磚 - 砂漿”模型最常用于描述皮膚屏障的結構，即角質形成細胞及其內部結構蛋白形成皮膚屏障的“磚”，而皮膚脂質形成“砂漿”，共同保持皮膚屏障的完整性[7]。正常表皮的屏障功能取決于其“磚”和“砂漿”的質量。神經(jīng)酰胺是“砂漿”中的重要成分，是角質層中的主要脂質之一。角質層中脂質衍生自顆粒細胞中的層狀體，由50%神經(jīng)酰胺、25%膽固醇和15%脂肪酸組成，形成復層板層膜充滿整個角質層細胞間隙。復層板層膜是物質進出表皮時所必經(jīng)的通透性和機械性屏障，是角質層中唯一的連續(xù)結構，施加到皮膚上的物質必須要通過這些區(qū)域，而這些脂質增加了粘附力和阻礙細胞之間的物質移動，既防止體內水分和電解質的流失，又能阻止有害物質的入侵，有助于機體內穩(wěn)態(tài)的維持[3,8]。

神經(jīng)酰胺質和量的變化均可以引起脂質結構改變，改變皮膚屏障功能，進一步引起相關的皮膚疾病。一些學者研究表明，在AD患者的表皮中，神經(jīng)酰胺的含量降低，且AD的臨床嚴重性和神經(jīng)酰胺(或神經(jīng)酰胺2)的水平呈負相關。神經(jīng)酰胺的消耗是AD患者表皮屏障功能受損的病因學之一[9]。銀屑病在損傷的表皮中，神經(jīng)酰胺的含量和它們的關鍵酶減少甚至缺陷，導致表皮通透性屏障受損。許多證據(jù)表明，銀屑病的加重是由于表皮屏障功能異常，而改善滲透性屏障可緩解銀屑病皮損或癥狀，通過外用含有神經(jīng)酰胺的保濕劑來治療銀屑病，能夠產(chǎn)生一些正面的療效[10]。

角質層的保濕作用也與神經(jīng)酰胺密切相關。皮膚中的水、脂類及天然保濕因子(NMF)共同組成皮膚的保濕系統(tǒng)，阻止水分的丟失。角質形成細胞從基底層向角質層分化的過程中，神經(jīng)酰胺、脂肪酸、游離膽固醇被排出，呈層狀分布于角質細胞之間，形成防止水分丟失的屏障。當各種原因所致脂類缺乏時，水屏障作用減弱，經(jīng)表皮水分流失(TEWL)就會增多，出現(xiàn)皮膚干燥脫屑。而神經(jīng)酰胺是高效的保濕劑，其結構中含有大量的親水性基團，對水有較好的親和作用，可以促進表皮水合作用，減少表皮水分蒸發(fā)，增進表皮細胞凝聚力，防止皮膚干燥脫屑[11]。

3 神經(jīng)酰胺與信號轉導及細胞分化

神經(jīng)酰胺作為脂質第二信使，調節(jié)細胞生長、分化，可以通過以下幾種方式：(1)通過激活鞘磷脂酶增加鞘磷脂水解。目前已經(jīng)在哺乳動物中鑒定了六種同種型的鞘磷脂酶,即酸性鞘磷脂酶，四種類型的中性鞘磷脂酶和堿性鞘磷脂酶。酸性和中性鞘磷脂酶通過激活鞘磷脂酶產(chǎn)生與腫瘤壞死因子(TNF)相關的細胞凋亡誘導配體(TRAIL)受體，如TRAILR1(DR4)，TRAILR2(DR5)和CD95，來增加神經(jīng)酰胺的生成。堿性鞘磷脂酶位于質膜和內質網(wǎng)(ER)中，催化鞘磷脂水解成溶血磷脂酰膽堿和血小板活化因子(PAF)以抑制炎癥反應；(2)絲氨酸棕櫚酰轉移酶和/或神經(jīng)酰胺合酶的活化增加了神經(jīng)酰胺的從頭合成。神經(jīng)酰胺合酶有兩種同工酶，對不同的底物以及組織有特異性。例如脂肪?；?CoA的鏈長不同，則反應不同，產(chǎn)生的神經(jīng)酰胺的酰胺連接的脂肪酸鏈的長度不同，即顯示出不同的生物活性，例如由神經(jīng)酰胺合酶6合成的?；兼滈L度為16的神經(jīng)酰胺，保護鱗狀細胞癌細胞免受內質網(wǎng)應激和細胞凋亡，而由神經(jīng)酰胺合酶1合成的碳鏈長度為18的神經(jīng)酰胺則抑制細胞生長；(3)通過鞘氨醇-1-磷酸酶增加鞘氨醇-1-磷酸(S1P)水解以產(chǎn)生鞘氨醇，然后通過神經(jīng)酰胺合酶合成神經(jīng)酰胺[2]。神經(jīng)酰胺和S1P都是皮膚中的鞘脂，神經(jīng)酰胺參與細胞凋亡、細胞周期阻滯、皮膚炎癥和應激反應；SIP參與不同細胞功能的調節(jié)，包括細胞生長、分化、增殖、凋亡。S1P可以拮抗神經(jīng)酰胺介導的健康皮膚的細胞凋亡，抑制角質形成細胞增殖并誘導其分化。兩者在皮膚中具有結構功能，它們及其衍生物還是調節(jié)角質形成細胞的信號分子[12]。除了這三個途徑，還可通過幾種信號轉導分子如蛋白激酶C(PKC)和c-jun N-末端激酶(JNK)的活化介導抗增殖和凋亡的作用[5]。在銀屑病患者皮損處，神經(jīng)酰胺從頭合成過程的關鍵酶SPT表達相對減少，導致神經(jīng)酰胺合成降低，進一步引起促凋亡級聯(lián)蛋白激酶C(PKC)和c-jun N末端激酶(JNK)的下調，從而使得銀屑病患者表皮過度增殖，產(chǎn)生一系列相應的臨床表現(xiàn)。當敲除小鼠SPT基因，測得小鼠皮膚表皮中神經(jīng)酰胺水平降低，持水能力和屏障功能也被消弱。從2周齡開始，小鼠皮膚產(chǎn)生的損傷包括角化過度、棘皮癥、顆粒層的損失和炎性細胞浸潤。在損傷皮膚中顯示銀屑病相關基因如IL-17A，IL-17F，IL-22，S100A8，S100A9和b-防御素均有所上調[13]。

4 神經(jīng)酰胺與免疫調節(jié)

脂質在免疫調節(jié)中及皮膚炎癥方面起重要作用。皮膚的脂質組成是獨特于任何其他組織的，并且在不同物種不同部位分布不同，隨著年齡的增加，脂質分布也會有所改變。皮膚的脂質包括甘油三酯，膽固醇酯、蠟酯、角鯊烯和角質形成細胞衍生的脂質(包括神經(jīng)酰胺)，以及皮膚常駐菌產(chǎn)生甘油二酯后釋放的脂肪酸。角質形成細胞代謝和皮膚菌群活性都會影響皮膚表面脂質。許多脂質在皮膚表面具有抗菌功能，包括類鞘氨醇堿和皮脂衍生的皂角酸。游離脂肪酸如月桂酸，棕櫚酸和油酸可增加抗微生物肽的釋放，還與葡萄糖基神經(jīng)酰胺、鞘氨醇等抗微生物脂質以及人類β防御素2等抗菌肽協(xié)同作用，參與皮膚的固有免疫，防御病原體的人侵[14，15]。CD300是白細胞單免疫球蛋白樣受體，CD300f是CD300家族成員激活和抑制受體之間的抑制受體。有實驗表明，神經(jīng)酰胺作為CD300f的配體，通過與之結合可抑制小鼠模型中IGE介導的肥大細胞活化和過敏反應。該實驗證實，神經(jīng)酰胺與CD300f相互作用，通過抑制嗜中性粒細胞積聚，在脂多糖誘導的皮膚炎癥中起關鍵作用[16]。另外，有研究表明鞘氨醇-1-磷酸可以刺激先天免疫，在調節(jié)先天免疫功能中有著全新和潛在的重要作用。導管素抗微生物蛋白(CAMP)/37氨基酸羧基末端肽(LL-37)是多功能抗微生物肽，而鞘氨醇-1-磷酸可能通過CAMP/LL-37刺激角質形成細胞的分化。CAMP有很多生物學活性，例如調節(jié)細胞因子的分泌或產(chǎn)生，血管生成和適應性免疫，產(chǎn)生緊密調節(jié)對于在基礎條件下維持正常上皮功能可能是重要的，通過上皮細胞(包括角質形成細胞)增加神經(jīng)酰胺的生產(chǎn)，然后增加鞘氨醇-1-磷酸，后者再通過受體非依賴性途徑激活NF-κB和c/EBPα，產(chǎn)生抗炎作用。總之，神經(jīng)酰胺及其代謝物信號的調節(jié)可以調節(jié)自身防御系統(tǒng)并且還可調節(jié)皮膚中的炎癥反應[17]。

5 結語

總之，神經(jīng)酰胺作為表皮中重要脂質，具有保濕、粘合、屏蔽、調節(jié)免疫、抗過敏、抗衰老等多種功能，尤其是作為脂質第二信使發(fā)揮多種作用如調控細胞周期與細胞分化、誘導細胞凋亡等，是細胞內氧化應激通路的關鍵信號分子，參與諸多病理生理過程。其含量的異常會影響皮膚的屏障功能，不同程度地參與或引起臨床皮膚疾病的發(fā)生與發(fā)展。進一步研究神經(jīng)酰胺在皮膚屏障功能中的具體作用及機制，對于皮膚病的診療以及藥物或者藥物化妝品的開發(fā)有意義。

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