黑素細胞研究的進展

張琳西　綜述　郭樹忠　審校

人類黑素細胞(Melanocyte 簡稱MC)起源于胚胎神經嵴，在胚胎發 育第7周進入表皮。在胚胎移行中，有少數成黑素細胞(Melanoblast 簡稱MB)中途停滯或轉 化為無黑素靜止的黑素細胞^〔1，2〕，胚胎時期的黑素細胞不合成黑素。陰部和乳頭 部的色素沉著是由于母體內對皮膚的特異性類固醇刺激的結果。移行入表皮的黑素細胞最終 定居在基底膜上，每一個黑素細胞與其毗鄰約36個角朊細胞(Keratinocyte 簡稱KC)在形態 和功能上密切關聯構成"表皮黑素單元"。近年來對黑素細胞的生長、分化、移行、信號轉 導及與其它細胞的關系等進行了多方面的研究，現將有關問題綜述如下。

1 黑素細胞儲庫

在胚胎發育中，停滯或迷失的黑素細胞看起來無意義，但最近研究發現毛囊外毛 根鞘靜止黑素細胞能從外毛根鞘重新移行到脫色區表皮，積極參與白癜風色素脫失斑復色， 黑素細胞從無活性狀態慢慢成熟為有活性狀態^〔3〕。因此，有人提出：毛囊附近真 皮內是否有一個成黑素細胞庫? Ortonne^〔4〕等對4例白癜風患者采用光化學療法(PU VA)治療后，發現皮損區色素恢復，且首先出現在毛囊開口處。進一步研究發現在色素恢復 斑中心的毛囊下部及邊緣的表皮中可能存在著肥大的黑素細胞，這些黑素細胞有絲分裂消失 ，活性高，該作者認為毛囊中可能存在著黑素細胞儲庫。Arrunategui^〔5〕等用毛囊 下1/3段作自體移植治療白癜風，35%的毛囊周圍黑素形成。他也認為毛囊下1/3處存在著黑 素細胞儲庫。這些事實表明皮膚表皮的黑素細胞在某種條件下可相互補充或轉化。

2黑素細胞與角朊細胞

Gordon^〔6〕發現體外培養的角朊細胞能釋放一些因子，刺激黑素細胞和樹 突生長以及黑素的合成。經過超微過濾，證明近一半促黑素細胞生長，促樹突生長及促黑素 合成因子為低分子，高分子僅刺激黑素細胞生長。Boyce^〔7〕研究則認為表皮是一個 內分泌器官，許多炎癥介質和細胞因子都可由角朊細胞產生。表皮的角朊細胞以旁分泌方式 調節黑素細胞的形態和功能。角朊細胞可釋放一些因子如堿性成纖維細胞生長因子(bFGF)、 前列腺素F₂(PGF₂)、白介素1(IL-1)、干細胞因子(SCF)、白三烯B4等調節黑素細胞生 長，樹突形成和黑素生成。Rook^〔8〕研究表明表皮黑素細胞的位置和分化受角朊細 胞影響，無角朊細胞培養的黑素細胞不活躍，只有與角朊細胞發生直接聯系時才變成樹突狀 。Stierner^〔9〕對21例健康病人行紫外線照射，發現照射部位和非照射部位皮膚黑 素細胞均明顯增殖，認為紫外線為一外源性刺激細胞分裂因素。Imokawa^〔10〕研究 發現中波紫外線可使角朊細胞分泌內皮素-1、IL-1a增加，它們是與中波紫外線相關的黑素 細胞激活過程中的主要細胞因子。用ELISA法發現長波紫外線照射后人角朊細胞介質中IL-6 、IL-8、GM-CSF(粒/巨細胞集落因子)明顯增加，該介質可引起培養人的黑素細胞DNA合成顯 著增加。用抗GM-CSF抗體可抑制這種作用，說明角朊細胞分泌的GM-CSF在維持表皮黑素細胞 增殖和長波紫外線引起的色素形成中起主要作用。

3黑素細胞移行的分子機制

1994年，Herlyn^〔11〕提出黑素細胞可能存在一個由未分化基底層角朊細 胞、角朊細胞衍生細胞因子、基底膜成分、細胞粘附分子和細胞外基質(ECM)等多種因素構 成的特定復雜的微環境中，其增殖、移行、存活、黑素形成等行為可能受到這一局部微環境 多種細胞或分子水平的調節。

KIT基因編碼一種有酪氨酸激酶活性的跨膜蛋白。c-kit基因在胚胎移行的成黑素細胞高度表 達，直到成黑素細胞在皮膚定植發育，成人正常黑素細胞也有一定水平c-kit基因表達。c-k it基因突變主要影響KIT受體胞內ATP結合區，使受體自身特定區域酪氨酸的磷酸化障礙，阻 斷信息傳遞。同時與細胞生長、分化、移行、存活有關的功能蛋白磷酸化也可能障礙。Spri tz^〔12〕等用人工合成KIT基因反義寡脫氧核苷酸在體外與正常人MC共同孵育，結果 是該反義DNA鏈能顯著抑制MC增殖。Norris^〔13〕等人發現正常成人黑素細胞也有一 定水平kit基因表達。這可能與保持正常黑素細胞緩慢分裂潛能有關，kit表達減少很可能會 導致黑素細胞生存缺陷，成為白癜風皮損黑素細胞丟失一個主要原因。

SCF(肥大細胞生長因子或干細胞因子)在胚胎期由皮膚成纖維細胞(Fb)表達產生，SCF作用具 有多效應，延長細胞存活時間，影響細胞骨架裝配，通過調節黑素細胞表面整合素表達與整 合素受體親合力來調控黑素細胞在細胞外基質配基上的粘附與移行。除直接調節黑素細胞整 合素表達外，SCF還能通過影響其Kit配基酪氨酸激酶活性來調節對整合素亞單位翻譯后的磷 酸化，改變整合素受體親合力^〔14〕。

整合素是細胞粘除分子中一個復雜家族。整合素參與黑素細胞與細胞外基質的動態粘著以及 誘導細胞骨架裝配與拆卸，與黑素細胞擴展移行密切相關。增殖態黑素細胞對基底膜粘附減 低，而對纖維粘連蛋白(FN)粘連增加，黑素細胞很容易自基底膜游離并在纖維粘連蛋白表面 移行參與傷口愈合后皮膚色素恢復^〔15〕。Zambruno^〔16〕發現α5β1、

αvβ3兩種整合素對黑素細胞擴展和移行至關重要。

既往研究表明細胞外基質不僅影響黑素細胞形態和數目，而且對黑素細胞運動以及酪氨酸酶 活性都有顯著影響。Morelli^〔17〕等在體外系統評估IV型膠原、LN(層粘連蛋白)、F N對黑素細胞運動的影響，發現IV型膠原能增強黑素細胞移行，這種作用可被a2、a3整 聯蛋白抗體所阻滯。

一些炎癥介質和細胞因子可促進黑素細胞遷移。Morelli^〔17〕等用金顆粒技術和72 小時時縮顯微電影拍攝術，定量分析單個黑素細胞移動，發現白三烯C4和轉化生長因子- α是體外人黑素細胞遷移的刺激因子，進一步研究發現黑素細胞的有絲分裂原可誘導黑素細 胞的化學激活和化學趨化性，如白三烯C4、bFGF、SCF、內皮素-1、神經生長因子。Horik awa^〔18〕認為這些因子通過誘導毛囊外根鞘的黑素細胞增殖和遷移，對治療白癜風 有效。

4與黑素細胞增殖和黑素生成有關的信號轉導

自1982年Eisinger 成功地培養黑素細胞以來，在體外添加天然生長因子肽不但能 促進體外黑素細胞增殖，而且大多數還刺激酪氨酸酶活性，使黑素細胞高度色素化。許多學 者認為這此因子很可能通過黑素細胞表面的相關受體進入細胞內，經下游信號轉導來調控相 應靶點，調節黑素細胞增殖和分化。目前對4條信號轉導途徑研究比較清楚：DAG/PKC(二酯 酰甘油/蛋白激酶C)、NO/cGMP/PKG(一氧化氮/環磷酸鳥苷/蛋白激酶G)、MAPK(絲裂原激活的 蛋白激酶)級聯途徑和cAMP/PKA(環磷酸腺苷/蛋白激酶A)^{〔19，20〕}。

4.1DAG/PKC有研究表明PKC主要是通過對酪氨酸酶磷酸化或改變酪氨酸酶和酪氨酸酶相 關蛋白-1(TRP-1)的組成型表達來影響黑素生成。DAG/PKC對多種生物活性物質調節細胞增殖 和生長的信號轉導中起著重要作用。PKC還是以TPA(12-0-十四烷酰佛波醇-13醋酸酯)為代表 的佛波酯類化合物主要受體和靶點，TPA與DAG結構相似，取代DAG活化PKC。Mahalingam ^〔21〕研究發現經不同佛波酯處理的B16鼠黑素瘤細胞72小時后已檢測不到PKC活性，TRP- 1也隨之下降，幾乎不能檢測。

4.2NO/cGMP/PKG中波紫外線(UVB)照射是人類皮膚著色的主要生理刺激，但其對誘導皮 膚黑素生成的分子機制仍未闡明。有資料表明，NO/cGMP/PKG途徑與UVB誘導的黑素生成密切 相關^〔22〕。NO通過活化可溶性鳥苷酸環化酶，導致胞內cGMP水平升高，使PKG活化 ，PKG通過磷酸化改變靶蛋白分子活性而發揮不同調節功能。Romero Graillet等^〔22〕 進一步研究發現4種外源性NO供體均能刺激酪氨酸酶活性，提高合成黑素量，而鳥苷酸環 化酶和PKG抑制劑不但能阻滯NO供體和cGMP類似物這種誘導黑素生成效應，而且還可以阻滯U VB誘導的黑素生成，作者推測黑素生成可能是通過NO/cGMP/PKG途徑來介導的。

4.3MAPK級聯途徑如上所述，許多因子都能促進體外黑素細胞增殖，這些因子都能刺激 同一關鍵中間產物絲裂原激活的蛋白激酶2(MAPK2)和轉子因子Ca⁺⁺/cAMP應答元件結 合蛋白，并能通過MAPK級聯反應使停滯在G1期黑素細胞進入S期^〔19〕。

MAPK級聯反應是轉導胞外增殖信號進入胞核的一條重要信號轉導途徑。已發現黑素細胞對多 個生長因子配體的協同激活信號，主要是通過MAPK激酶的激酶(MAPKKK)/MAPK激酶(MAPKK/ME K)/MAPK(ERK)組成的一條共同通路來轉導的^〔19〕。經受體型酪氨酸激酶介導激活

MAPK是外界信號進入細胞內的主要通導，G蛋白偶聯受體途徑是激活MAPK的另一條途徑。

4.4cAMP/PKA許多學者如Halaban、Mahalingam、Mengeaud^{〔19,21,23〕}發現幾 種能提高胞內cAMP水平的物質如霍亂毒素(CT)、雙丁基環磷酸腺苷、8-溴-cAMP、異丁基甲 基黃嘌呤(IBMX)、毛喉素(forskolin)等能促使黑素細胞分裂、誘導黑素生成。毛喉素為腺 苷酸環化酶的激動劑，另外4種為PKA的激動劑，通過不同方式激活cAMP/PKA途徑。但加入百 日咳毒素(抑制G蛋白活化劑)后，腺苷酸環化酶活性被抑制，cAMP水平降低抑制黑素生成。

5結語

目前，對皮膚及毛囊中黑素細胞以及胚胎發育中的成黑素細胞移行機制和調控問 題已成為研究的一個熱點，對于遺傳性或獲得性色素障礙疾病的發病機制的認識以及調整人 們對此類疾病臨床治療方法有重要價值。參考文獻

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收稿日期2000-03-17

編輯/姜如蓉