【角质形成细胞在色素增加性疾病中的作用研究进展】 非角质形成细胞

　　色素增加性疾病是一类临床上常见的碍容性皮肤病。色素可以分成两大类：一类是内在色素，如黑色素、胆色素等；另一类是外在色素，如食物中的胡萝卜素、药物和重金属。其中尤以黑素细胞合成的黑素过多或分布不均而导致的各类色斑最为常见，并且随着人们生活水甲的提高越来越受到广泛的关注。
　　当前各类美白化合物主要通过抑制黑素细胞合成黑素发挥作用，而表皮黑素单位为一多细胞结构功能单位。它由1个黑素细胞和大约36个相邻的角质形成细胞组成，它们共同完成黑素体的合成、转输和降解。黑素生成的过程已基本明确，对黑素细胞产生黑素的调控也已进行了深入的研究。然而在此过程中角质形成细胞(KC)与黑素细胞(MC)的相互作用以及黑素小体进入角质形成细胞的实际转运情况并没有完全清楚。本文将着重从角质形成细胞的角度阐述其在黑素形成过程中对黑素细胞的作用，以及在黑素转运过程中其表面的蛋白酶活化受体(PAR一2)参与黑素由黑素细胞进入角质形成细胞的过程。
　　
　　1　角质形成细胞的旁分泌作用
　　
　　近年来研究发现，KC可通过分泌多种细胞因子及与Mc的接触而对MC的生物学性状产生显著的影响。检测角质形成细胞分泌的作用与黑素细胞的因子主要有三个步骤：①将待测因子加入共培养物中检测其对黑素细胞的作用活性；②将待测因子的抗体加入共培养物中检测其是否能拮抗该因子对黑素细胞的作用；③应用ELISA和RIA方法检测培-养的角质形成细胞周围该待测因子的浓度。此类细胞生长因子包括：a－促黑素细胞生长激素(a MSH)、碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)、干细胞因了(SCF)、内皮素(ET－1，ET-2，ET-3)、前列腺素F，(PGF2)、神经生长因子(NGF)及肝细胞生长因子-(HGF)等。
　　
　　1.1促黑素细胞激素(促黑素、a－MSH)：来源于其前体激素阿黑皮素原(POMC)。KC是合成a-MSH的主要来源细胞。a-MSH通过和MC表面黑皮素受体-(MCR)结合等途径，不仅可以促进MC的黑素合成，同时对维持和调节MC的树突形成、增殖功能起着重要的调节作用。a-MSH和黑皮素受体-1(MClR)结合后通过激活腺苷酸环化酶提高细胞内环磷酸腺苷水平及酪氨酸酶的合成及表达，促使黑素合成。另外Park等认为a―MSH和MClR结合后同时-通过激活蛋白脂酶C途径，介导黑素合成的信号传导过程。a-MSH促进MC树突形成的机制尚不清楚，可能受MClR介导的胞内多种信号途径的调控。体外培养的MC往往体积变小，树突数目减少，呈二极或三极形态。在含a―MSH的培养条件下，形成树突的数目增加，形态亦更接近于体内状态。天然促分裂剂ET-1可加强a-MSH的这一作用。
　　
　　1.2内皮素(ET-1)：ET－1是从内皮细胞中分离出来的一种2l肽血管收缩肽，人类黑素细胞具有高亲和性的ET-1受体，ET-1具有促进人类黑素细胞增殖和提高酪氨酸酶活性的功能。Joseph等发现角质形成细胞能合成和分泌ET一1。紫外线照射能促进培养的角质形成细胞分泌ET-1。因此可以推测ET-1可能是体内调节黑素细胞增殖及黑素合成的一个细胞因子。Hara等发现ET-1可促进培养黑素细胞树突数量增加，延长树突长度，呈剂量依赖性。ET―I还可通过Caspase-8的凋亡非依赖活性下调黑素细胞E－钙粘蛋白的表达。
　　
　　1.3神经肽：神经肽是具有促进神经系统中神经存活、生长的蛋白，其原形是神经细胞生长因子(NGF)，另外还有碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)。近年来发现经紫外线照射后MC的NGF受体mRNA及蛋白的表达均明显增加，紫外线照射也可上调KC表达NGF。通过上调抗凋亡基因Bcl-2，NGF能够防止紫外线引起的MC死亡。bFGF是从人黑素细胞瘤和胎牛垂体中提取的一种黑素细胞分裂剂，能代替TPA促进纯培养的黑素细胞的附壁、生长及分裂增殖。bFGF是最早确定的MC生长因子之一，角质形成细胞能够合成和分泌bFGF，经uV照射后其表面bFCF表达明显上调。bFGF可能与ET-1在紫外线照射后共同促进Mc的增殖及色素的增加。bFGF的促黑素细胞分裂作用需要cAMP的参与。
　　
　　1.4 IFN―v：IFN-v在黑素细胞分化中有重要作用。正常的未激活的黑素细胞不表达MHC II型抗原，IFN-v能诱导黑素细胞表达MHC II型抗原。MHC II型抗原通常表达在发育异常的痣细胞和黑素瘤细胞上，被认为是恶变发生过程中的标志。IFN-v能明显地改变正常人类黑素细胞的形态，诱导黑素细胞浆扩展变平，形似培养中的黑素瘤细胞。IFN-v也诱导黑素细胞表达GD3。这些作用可能与体内痣和黑素瘤的发生、发展有重要关系。
　　
　　1.5一氧化氮(N0)：通过KC和MC共同培养发现，uV照射导致KC产生的NO具有促黑素生成的作用，同时这种作用可被NO清除剂阻断。研究发现NO引起的黑素生成的增加与MC内酪氨酸酶和酪氨酸酶相关蛋白-1的数量增加有关。
　　
　　2　细胞―细胞连接
　　
　　角质形成细胞具有强烈、独特的促进黑素细胞生长的作用，黑素细胞的生长并非自主性，需要与KC紧密连接来调节以保持生理性的黑素细胞和角质形成细胞比例。角质形成细胞具有表皮中黑素细胞适当的生理定位及分化所需的全部信息。角质形成细胞通过直接的细胞间连接控制黑素细胞的生长、形态、树突形成和抗原表达。角质形成细胞能通过收缩和牵拉使新的树突从黑素细胞被动地拉出，力学的作用对于黑素细胞树突形成很重要。
　　粘附分子包括钙粘蛋白和外源凝集素。黑素细胞和角质形成细胞间的连接包括神经元间(神经突触)，免疫细胞间(免疫突触)以及吞噬细胞与其靶细胞间(吞噬突触)的一系列特殊的连接，这些连接因此可以统称为色素突触。这些突触的建立包括细胞表面连接受体的聚集，从而引起肌动蛋白细胞骨架结构的改变，最终形成成熟稳定的连接结构。钙粘蛋白在黑素细胞和角质形成细胞间连接的建立中起了非常重要的作用。钙粘蛋白足一个糖蛋白家族，作为细胞连接中的跨膜物质对Ca2+依赖的细胞间粘连起促进作用。E-钙粘蛋白和P-钙粘蛋白都表达存人黑素细胞表面，介导了黑素细胞与角质形成细胞的粘连。其中E-钙粘蛋白的作用更主要。Darier’s病的患者皮肤出现点状白斑使人们开始关注E-钙粘蛋白在色素转运中的作用，这一作用日前还需要进一步的研究。根据目前的数据提示，对于色素突触的推论研究将集中于位于粘附和分泌最前端的黑素细胞的树突部分。
　　对吞噬突触的研究发现，色素突触中有凝集素参与作用。凝集素是种细胞表面粘附受体，可以结合胞膜边缘的糖原残基。流式细胞仪和电镜观 测发现，存角质形成细胞一黑素细胞l共培养物中加入凝集素及拟糖蛋白，可以抑制黑素的转运。这种抑制是可逆的，向共培养物中加入烟酰胺可使黑素转运加强。那些结合半乳糖残基的凝集素比结合甘露糖残基的凝集素更具活性。Cerdan等对这些分子在黑素细胞分泌的黑素小体结合角质形成细胞过程中的作用进行了研究。这一结合过程可以被拟糖蛋白抑制，提示角质形成细胞表面a-L-岩藻糖特异的凝集素和黑素小体表面6-磷-B-D-半乳糖特异的凝集素分别发挥作用。总之，凝集素和膜糖蛋白在黑素细胞和角质形成细胞的相瓦识别中起到了重要作用，它们可以促进黑素转运。1988年，Halaban首次进行了MC和KC在MCDB-153、DMEM和TIP二三种培养基中的共培养，发现MC与KC能在MCDB-153培养基中存活超过14天，MC的树突延伸至相邻的KC：而MC单培养于MCDB-153时不能贴壁，7天后失去活性。Valyi-Nagy等将MC和KC培养于三利，不同的情况下：①MC和KC用微孔多聚碳酸酯膜隔开；②单层细胞直接接触；③三维表皮重建。结果在第一种情况下，MC的树突保持双级和三级，在KC培养基中不能增殖；当MC和未分化的KC建立细胞间连接后，MC和KC以相似的速度分裂增殖，并发展为多级的树突状；在允许KC多层牛长情况下共培养时，MC主要位于基底层末分化的KC问，有树突、并能输送黑素体给周围的KC，偶见小的MC集落散布在由已分化的KC组成的中层和上层，未见此类MC有树突生长和黑素体的输送。
　　另外，当黑素细胞和未分化的角质形成细胞直接连接时，黑素细胞表面黑素瘤相关抗原的表达降低到和正常皮肤相似的水平。据此，Valyl―Nagv等提出了未分化的角质形成细胞通过直接的细胞一细胞间连接控制黑素细胞的生长、形态和抗原表达的假说。这些结果提示皮肤痣细胞和黑素瘤细胞的表型特征即增殖和肿瘤相关抗原的表达可能是由于它们失去了与未分化的角质形成细胞的联系所致。
　　
　　3 角质形成细胞和黑素小体转运
　　
　　早期的光学和电子显微镜研究提示，在黑素小体的转运过程中可能的转运机制至少包括：黑素小体释放进入细胞间隙继而被角质形成细胞内吞、直接注入、角质形成细胞与黑素细胞胞膜的融合及吞噬作用。
　　PAR―2与黑素小体转运：PAR―2是7个跨膜G蛋白连接的受体，在调节黑素小体转运中具有重要的作用。角质形成细胞表达PAR-2，但黑素细胞不表达。Seiberg M等发现含黑素细胞的表皮类似物变黑是对PAR-2激活的反应，类似于其对UVB照射的反应。胰蛋白酶抑制剂，如大豆胰蛋白酶抑制剂(STI)可抑制PAR-2的裂解，能完全抑制UVB照射导致表皮合成物的色素沉着。黑素细胞与角质形成细胞一起单层培养，但不相互接触，对培养物PAR-2的调节没有作用。当两层和三层的角质形成细胞与黑素细胞在PAR-2特异性激活肽SLIGRL或STI的作用下共同培养时，才出现增加或减少色素沉着。这说明角质形成细胞与黑素细胞接触对PAR-2介导的色素沉着的作用是必需的。
　　角质形成细胞与黑素或分离的黑素小体孵育时，PAR―2的激活可增加角质形成细胞对黑素小体的摄取。通过STI抑制PAR-2的激活可导致相反的作用，表明PAR―2可能通过表皮角质形成细胞影响黑素小体的摄取。PAR－2还具有介导吞噬的作用。Sharlow E等通过用荧光标记的生物素化的大肠杆菌K―12颗粒和荧光微粒证实PAR－2在角质形成细胞吞噬中的调节作用。在细胞骨架蛋白水平保持不变时，PAR-2的激活可增加肌动蛋白从核心区附近到质膜的聚合，而STI作用相反。电子显微镜的研究表明，与末处理的对照组相比，SLIGRL处理的角质形成细胞，其伪足明显变长变细，数量增加，而用STI处理的细胞，细胞突触长度变短，数量减少。在培养条件下，角质形成细胞间的伪足连接明显受到PAR―2的影响，这表明PAR-2影响角质形成细胞的表面变化，激活角质形成细胞的吞噬。
　　
　　4　展望
　　
　　色素增加性疾病是直接关系到人们生活质量的皮肤美容性疾病，随着人们生活水平的提高，受到越来越广泛的关注。临床目前主要用各类药物和激光进行对症治疗，疗效不确定。对黑素细胞和角质形成细胞相互作用及黑素体生成、转移、分布中的细胞和分子机制的更深入理解将对皮肤色素性疾病的实验研究和临床治疗产生深远影响。角质形成细胞产生的可溶性因子影响黑素细胞的增殖及树突和黑素形成，将来的研究可能集中在角质形成细胞与黑素细胞相互作用的关键分子的识别、使角质形成细胞具有吞噬作用的“粘附”分子及其调控和PAR-2在角质形成细胞内的表达和信号的调控。
　　
　　编　辑　李阳利