黑素小體轉運與色素性疾病相關性的研究進展

位于表皮基底層的黑素細胞來源于神經嵴，是人體色素系統中色素合成的基礎。黑素在黑素細胞中合成后，構成成熟的黑素小體，黑素小體被進一步轉運到角質化細胞，最終隨著角質化細胞的脫落而被降解。色素紊亂性疾病的發生和其中很多環節密切相關，研究證明黑素小體的異常轉運會導致嚴重的色素性疾病的發生。

1黑素小體在黑素細胞內的運輸

1．1運輸機制：一旦黑素在黑素細胞中被合成，黑素小體就開始沿著樹突從核周向樹突末梢轉運。在黑素小體移動過程中，以兩種細胞支架成分為運動基礎。早在1970年就有研究證明：在非哺乳動物的黑素細胞中微管和肌動蛋白微絲負責黑素小體的運輸。微管在黑素細胞中組成網絡，貫穿細胞，黑素小體在運動蛋白的作用下沿微管做長距離運動。而肌動蛋白微絲則主要分布于細胞周圍漿膜處，黑素小體沿肌動蛋白微絲作短距離運動。

除了上述的細胞支架成分外，黑素細胞內的動力蛋白系統對黑素小體的轉運也是至關重要的。黑素小體在黑素細胞中沿著微管做雙向運動：以驅動蛋白(kinesin)超家族為動力馬達，黑素小體向著位于周邊的微管正極端做正向運動(從核周向樹突末梢運動)；而在動力蛋白(dynein)和動力相關蛋白的作用下，黑素小體向位于細胞中心的微管負極端做逆向運動。當黑素小體到達外周時，在由Rab27amelanophilin／myosinVa三部分組成的復合體的介導下，黑素小體與肌動蛋白微絲相互作用。而這種相互作用可以阻止運動到黑素細胞周邊的黑素小體回到細胞中心去，這對黑素小體在樹突末梢聚集狀態的維持是很有必要的，一旦上述復合體中任意一個蛋白發生變異就會導致黑素小體在核周的異常聚集。

1．2 Rab27a melanophilin／myosinVa復合體：Rab27a melanophilin／myosinVa復合體把黑素小體和肌動蛋白微絲結合在一起，并通過MyosinVa的動力作用維持黑素小體在黑素細胞樹突末梢積聚的狀態。

1．2．1 Rab27a：Rab27a是一種組織特異性蛋白，只存在于溶酶體相關顆粒和分泌粒。在黑素細胞中，Rab27a和成熟黑素小體相連接，在Rab27amelanophilin／myosinVa復合物中充當了一個被黑素小體識別的成分。同時通過melanophlin的連接，Rab27a也間接充當了MyosinVa結合在黑素小體上的受體，與myosinVa共同轉運黑素小體。

Rab27a是ashen基因編碼的產物，一旦ashen基因變異，Rab27a功能異常，就會出現異常的樹突形態，黑素小體合成障礙，成熟黑素小體在細胞中心的異常聚集，以微管為基礎的快速、雙向的核周與樹突末梢問的黑素小體運動。與此一致的現象是，在ashen變異的黑素細胞中轉入編碼Rab27a的cDNA或結合GTP的Rab27a，即Rab27a重新表達時黑素小體又可以被轉運到樹突末梢，相反，在野生型黑素細胞中轉入結合GDP的Rab27a時，就會出現ashen基因變異表型。

1．2、2 melanophilin：Melanophilin早先被認為是一種Rab27a的感受器或效應器，由Mlph基因編碼。Leaden鼠的表型就是由Mlph基因變異失去正常功能所導致的。

melanophilin屬于突觸結合蛋白類似蛋白(sip)家族，由至少三個功能區組成。①結合Rab27a的N端區，是sip家族的特征性區域，當這個區域在黑素細胞中過表達時，就會誘導黑素小體的聚集效應。N端區由兩個氨基酸序列組成：sip同源性區域一l(SHD．1)和sip同源性區域．2(SHD-2)。SHD．1對melanophilin和Rab27a的特異性結合是必需的，而SHD-2增加Rab27a與melanophilin結合的親和力，②位于中心區的卷曲螺旋區，melanophilin通過該區與肌動蛋白Va特異性結合：③c端區與肌動蛋白微絲免疫共沉淀，維持黑素小體的外周分布。

1．2．3 MyosinVa：MyosinVa屬于肌球蛋白超家族，這個超家族的成員有一個共同的N端動力區(頭區)，該區結合肌動蛋白微絲，并通過水解ATP來提供動力。而C端尾區被推測介導肌球蛋白與運載物之間的相互作用，這點決定了肌球蛋白的功能特異性。在黑素細胞中MyosinVa的C端尾區與melanophilin特異性結合，介導黑素小體的運動。MyosinVa在黑素細胞中與黑素小體共區域化，對黑素小體的離心轉運起關鍵作用。對非洲蟾蜍的研究證明了這一點：MyosinVa通過阻礙以微管為基礎的動力蛋白(dynein)的運動，顯著縮短動力蛋白驅使的運動距離，以此來確保黑素小體往微管正極方向的正常運動。

1．3 Rab27a：melanophilin／myosinVa復合體變異導致的色素脫失性疾、很多色素紊亂性疾病源于編碼黑素小體生成、轉運、分布的基因變異。臨床研究證明格里塞利綜合征GS(Griscelli syndrome)的發生與Rab27a melanophilin／myosinVa蛋白的變異有密切的關系。格里塞利綜合征是一種罕見的常染色體隱性遺傳的疾病，特征是皮膚色素脫失、銀發，發體內存在大簇的色素，在黑素細胞的中心異常積累了大量的末期黑素小體。而這些臨床表現正是由異常的黑素小體轉運導致的。

格里塞利綜合征分三型，這三種類型都有典型的皮膚色素脫失。格里塞利綜合征I型，由編碼MyosinVa的MY05A基因變異導致。其臨床表現除了典型的皮損外，還伴有嚴重的原發性神經損傷；格里塞利綜合征II型，由編碼Rab27a的基因Rab27A變異導致。其臨床表現除了特征性色素脫失外，還伴有嚴重的免疫缺陷；格里塞利綜合征Ⅲ型，由編碼melanophilin的基因MLPH變異導致[8J。其臨床表現只有皮膚癥狀，沒有神經損害和免疫缺陷。另外，有研究者發現GSIII型的表型也可由編碼MyosinVa的基因MY05A的外顯子缺失而出現。

2 黑素小體從黑素細胞轉運到角質化細胞

2．1轉運機制：表皮黑素單位由一個黑素細胞和大約36個角質化細胞組成。當黑素小體被捕獲并聚集在黑素細胞樹突末梢后，黑素小體就開始從黑素細胞往角質化細胞轉運。目前，黑素小體的跨細胞轉運機制還不是很明確，但很多種假說被提出：①黑素小體由黑素細胞釋放并被角質化細胞攝取；②角質化細胞包裹黑素細胞的樹突頂部，并吞噬其內容物；③黑素小體由黑素細胞直接接種到角質化細胞；④兩種細胞膜融合形成連續性納單位通道，黑素小體可由此進入角質化細胞。最近Hearing等在鼠的黑素細胞和角質化細胞體外模型中研究黑素小體的轉運，證實a-MSH和UVR能刺激表皮細胞的胞吞活性。這些研究支持黑素小體的轉運主要是通過第一種假設，即角質化細胞的胞吞作用完成的。

2．2關鍵蛋白：外源性凝集素和糖蛋白相互作用會影響轉運舊，鈣粘蛋白、SNAREs、Rab、Rho等也會對轉運過程有所影響。而蛋白激酶受體2(PAR-2)在角質化細胞吞噬黑素小體的過程中顯得尤為重要。蛋白激酶受體2(PAR-2)是7個跨膜G蛋白偶聯的受體，被絲氨酸蛋白酶作用后，胞外的氨基末端被裂解而激活。PAR-2最早被發現在吞噬細胞的細胞膜上，它通過介導激活Rho蛋白家族的功能，完成細胞的吞噬功能。近幾年研究發現角質化細胞膜也存在PAR-2，它通過激活角質化細胞的吞噬功能而參與黑素顆粒的傳輸，調節色素顆粒的吞噬量。PAR-2不表達于黑素細胞中，但黑素細胞和角質化細胞相互接觸是PAR-2作用的前提。Seiberg等分別用有色素沉著的豬和人的皮膚移植到免疫抑制的小鼠來研究PAR-2對色素沉著的體內調節，用含黑素細胞的表皮類似物來研究PAR-2對色素沉著的體外調節。結果發現用PAR-2特異性激活肽(SLIGRL)上調PAR-2的活性可以使上述模型顏色加深，而用胰蛋白酶抑制劑下調PAR-2的活性可使顏色變淺。

PAR-2影響黑素體的跨細胞轉運，因此PAR-2的活性和一些臨床疾病的發生是息息相關的。色素性基底細胞上皮瘤(BCE)異常的黑素小體轉運就是一個典型的例子。在電子顯微鏡下觀察發現，在BCE的基底細胞樣腫瘤細胞中黑素小體的數量明顯比病損周圍正常皮膚低。與此同時RT-PCR分析證明在BCE的類基底細胞中PAR-2 mRNA的轉錄和病損周圍正常皮膚比顯著降低。免疫組化分析也發現BCE的類基底細胞中PAR-2的免疫染色相對較弱。以上研究證明BCE中黑素小體轉運異常和PAR-2的活性下降有關。

2002年，Carlson等發現硬化性苔癬的白斑癥狀也和黑素小體的轉運障礙有關。他們從免疫組織化學、組織化學及組織學等多角度分析發現白斑區角質化細胞中被轉運的黑素小體明顯減少，而周圍黑素細胞的數量和活力并未減弱。因此推斷可能是由于角質化細胞被活化后結構改變而阻礙黑素小體被吞噬的過程。色素脫失在很多皮膚病中是常見的癥狀，如白癜風、銀屑病、過敏性接觸性皮炎、特應性皮炎、白色糠疹等。研究發現在這些疾病中色素脫失的癥狀也與黑素的轉運障礙有關。整形外科常見的瘢痕色素脫失、植皮后色素脫失，除了黑素細胞的喪失、黑素小體的轉運障礙也是不可忽視的因素，但具體機制還在探索中。

3小結

近年來黑素小體的轉運機制已成為黑素研究的熱點。轉運過程中一些關鍵蛋白，如Rab27amelanophilin、MyosinVa、PAR-2與黑素小體的正常轉運密切相關。而這些蛋白的異常表達正是某些色素性疾病(如GS，BCE)發生的基礎。綜上所述，以這些關鍵蛋白為疾病治療的靶點，將會為色素性疾病開創一種嶄新的治療模式，而該領域的診治研究也將會有新的突破。

編輯／李陽利

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