降鈣素基因相關肽在銀屑病發病機制中的研究進展

夏金玉 何焱玲

·皮膚科教程·

降鈣素基因相關肽在銀屑病發病機制中的研究進展

夏金玉 何焱玲

銀屑病發病機理目前尚不完全清楚,研究人員在對皮損的組織病理研究中發現,銀屑病的組織病理表現及皮膚內神經纖維的過度增生均與皮損內高水平的神經介質相關,基于相關研究確立了銀屑病神經源性炎癥發病機制的概念［1］。皮膚神經系統以及相關因子在銀屑病發病中的作用逐漸引起學者的注意,并進行了大量相關研究,在眾多的神經介質中,發現與皮膚有關的神經肽類已有20余種,如降鈣素基因相關 肽 (calcitoningene-relatedpeptide,CGRP)、P 物 質(substance P,SP)、血管活性腸肽(vasoactive intestinal peptide,VIP)等,其中研究較多且與銀屑病有相關性的是CGRP。本文就近年來CGRP在銀屑病發病機制中作用的研究進展作簡要綜述。

一、CGRP的結構特點及受體

CGRP是Rosenfeld等［2］應用基因重組技術研究發現的一種由37個氨基酸殘基組成的生物活性多肽,相對分子質量約為3 786.91,它與降鈣素基因同源,由2 800個堿基對組成,其中含有5個內含子和6個外顯子。人和鼠的CGRP均含α和β兩種基因,分別表達兩種分子異構肽,兩者具有近似的生物活性,且氨基酸組成僅在第3、22、25位有所不同。目前發現CGRP受體是由三個組分組成:降鈣素受體樣受體(CRLR)、受體活性修飾蛋白質1(1RAMP1)和受體組分蛋白質(RCP)［3］。

二、CGRP在皮膚中的表達分布

CGRP廣泛存在于中樞及外周神經系統,起著重要的信息傳遞作用,人皮膚表皮下有單個散在的CGRP反應陽性神經纖維,這些神經纖維能穿透基底膜進入表皮,釋放CGRP,作用于表皮和真皮的多種細胞。真皮深層CGRP陽性神經纖維還可以從神經束中伸出分支,到達小血管及汗腺周圍,釋放CGRP調節其功能［4］。研究發現,在皮膚真皮淋巴管周圍也有CGRP陽性神經纖維分布,并且能夠延伸至淋巴管中,這一發現說明,CGRP能直接釋放于淋巴管中而作用于免疫系統。同時,體外細胞培養發現,人類免疫細胞,如T細胞上存在著 CGRP 受體［5-6］。

三、CGRP在銀屑病發病機制中的作用

CGRP和多種靶細胞密切接觸,其詳細功能還不清楚,但有研究提示,CGRP可能直接影響皮膚角質形成細胞、朗格漢斯細胞、樹突細胞、微血管內皮細胞和淋巴細胞等的功能［5，7］。

1.對皮膚免疫細胞作用:朗格漢斯細胞是未成熟的髓系樹突細胞,分布于表皮,在皮膚中是捕獲、處理和提呈抗原的重要細胞,而且是表皮唯一表達CD1a+抗原的細胞。何焱玲等［8］應用免疫熒光雙標記結合激光共聚焦掃描圖象系統觀察到CGRP陽性的神經纖維與朗格漢斯細胞胞體表面發生密切接觸。研究發現,CGRP可通過調節由朗格漢斯細胞合成并分泌的與其自身遷移密切相關的白介素1β(IL-1β)、IL-10等細胞因子的水平,對朗格漢斯細胞的遷移及向成熟細胞分化的過程進行調控［9］。王巖等［10］發現,銀屑病皮損處神經纖維與表皮朗格漢斯細胞間的接觸較正常皮膚明顯增多,提示銀屑病患者的外周神經系統與皮膚免疫系統的聯系增強,也說明朗格漢斯細胞可能是精神和神經因素對銀屑病發生與發展產生影響的靶細胞。神經系統與皮膚免疫系統多種靶細胞之間有密切聯系,為了研究銀屑病皮損表皮朗格漢斯細胞表面CGRP的來源,何焱玲等［11］用CGRP-cDNA質粒合成RNA探針進行原位雜交,發現在表皮朗格漢斯細胞內有CGRP mRNA的表達,而用雙相免疫熒光染色及激光共聚焦掃描顯微鏡觀察表皮朗格漢斯細胞發現,CGRP存在于細胞膜,而胞質內未見陽性著色,這一結果前后不一致,可能是細胞內mRNA表達量較少,朗格漢斯細胞膜上的CGRP主要來源于神經纖維。

人外周血單核細胞是吞噬細胞和部分樹突細胞的共同前體,單核細胞表面有CGRP受體。何焱玲等［12］通過體外實驗證實,CGRP能誘導銀屑病患者活化的單核細胞分泌趨化因子單核細胞炎性蛋白1α(MIP-1α)和單核細胞趨化蛋白1α(MCP-1α),同時促進活化的單核細胞對淋巴細胞和中性粒細胞的趨化活性,提示皮損內CGRP可通過誘導樹突細胞分泌MIP-1α和MCP-1α趨化淋巴細胞和中性粒細胞定向遷移并聚集至皮膚局部,導致局部炎性細胞浸潤,促進或加重銀屑病病情。

2002年,Cuesta等發現CGRP可促進體外培養外周血淋巴細胞分泌IL-1β、IL-6和腫瘤壞死因子α(TNF-α)等多種細胞因子,起到促進銀屑病發生發展的作用,而這些細胞因子又能激活未成熟的T淋巴細胞向Th17細胞分化,Th17細胞分泌細胞因子,促進中性粒細胞的趨化活性和角質形成細胞增殖,引發或加重銀屑?。?3-14］。體外實驗證明,CGRP可以通過G蛋白偶聯受體,激活磷酸腺苷(AMP)信號通路或三磷酸肌醇激活磷脂酶C途徑直接趨化CD4+T細胞,并且還參與調節CD4+T細胞的分化,另外微環境的神經肽和細胞因子可能對趨化有影響［6］。

2.對角質形成細胞的作用:銀屑病的病理特點主要表現為表皮角質形成細胞的過度增殖、分化異常。研究發現,CGRP可以通過受體激活細胞內環磷酸腺苷(cAMP),促進DNA的合成和角質形成細胞的增殖,且呈現明顯劑量依賴性。CGRP可以直接促進人類角質形成細胞DNA的合成,免疫組化及外周血檢測發現,銀屑病患者皮損處CGRP的含量增加,銀屑病皮損區CGRP陽性神經纖維增生,證明CGRP參與皮膚角質層異常增厚的過程［15］。同時細胞學實驗發現,CGRP可以通過與角質形成細胞膜上CGRP受體結合,激活神經型一氧化氮合酶(nNOS),釋放過多的NO結合并激活可溶性鳥苷酸活化酶,促進細胞合成cGMP,刺激誘導角質形成細胞增殖。因此,在銀屑病發病過程中,CGRP可能在角質形成細胞異常增殖與分化中起著重要作用［16］。CGRP在無血清和有血清的條件下都可以促進HaCaT細胞的增殖,同時檢測到CGRP可以加強血清誘導的角質形成細胞的增殖,CGRP可與自身受體結合,激活促分裂原活化蛋白激酶(MAPK)信號途徑,導致細胞信號分子細胞外調節蛋白激酶1/2(ERKI/2)和p38活化,并呈現時間依賴性磷酸化,從而發揮促HaCaT細胞增殖的作用［17］。銀屑病皮損處CGRP和神經生長因子(NGF)含量均增多,CGRP可以促進角質形成細胞分泌NGF,而NGF促進角質形成細胞增殖,增殖的角質形成細胞以自分泌的方式繼續分泌NGF,如此形成惡性循環,因此可以判斷CGRP和NGF相互影響,共同導致角質形成細胞的過度增殖［18］。CGRP能促進腸上皮細胞分泌轉化生長因子β1(TGF-β1),而TGF-β1在銀屑病患者皮損中升高,是角質形成細胞過度增殖的重要原因,因此推斷,CGRP對角質形成細胞功能的調節可能涉及 TGF-β1 途徑［19-20］。

3.對血管作用:CGRP是一種活性很強的擴血管物質,其擴血管作用遠遠強于乙酰膽堿、ATP、ADP、腺苷、5羥色胺和P物質等,CGRP也是皮膚血管強有力的擴張劑。眾多研究認為,CGRP在皮膚內環境穩定中發揮重要作用［21］。通過細胞免疫熒光實驗也證實了CGRP受體存在于內皮細胞上,并且CGRP能顯著促進 CGRP受體在內皮細胞上的表達,說明CGRP能通過增加其自身受體在內皮細胞上的表達,進一步增加其對內皮細胞的作用,擴大其下游效應［22］。皮下注射CGRP發現,注射部位血管擴張、血流加快,同時局部出現持續性紅斑,這一現象提示CGRP與銀屑病患者持續隆起浸潤性紅斑有關［23］。分泌CGRP的感覺神經也可以到達血管內皮細胞周圍,CGRP能刺激人皮膚微血管內皮細胞活化,使其分泌趨化因子IL-8,誘導內皮細胞與單一核細胞及中性粒細胞的黏附作用,而銀屑病患者皮損毛細血管迂曲擴張,說明CGRP在皮膚炎癥過程中發揮重要作用［14，24］。血管內皮生長因子(VEGF)可以促進血管增生,是一種多功能的細胞因子,具有促微動脈、小動脈的血管通透性增加、血管內皮細胞增殖、遷移及誘導血管生成等作用,而體外細胞實驗發現,CGRP可以和角質形成細胞膜上的CGRP受體結合,激活ERK1/2,促進VEGF相關基因的轉錄和表達,進而引起角質形成細胞過度分泌VEGF,導致毛細血管增生［25-26］。

綜上所述,國內外研究者在體內外實驗及臨床研究中均證明,CGRP參與銀屑病的發生、發展,因此進一步對CGRP在銀屑病發病過程中的作用進行研究將有助于揭示銀屑病新的發病機制,并為尋找治療銀屑病的臨床藥物提供新思路。

［1］Raychaudhuri SP，Farber EM.Neuroimmunologic aspects of psoriasis［J］.Cutis，2000，66(5):357-362.

［2］Rosenfeld MG，Mermod JJ，Amara SG，et al.Production of a novel neuropeptide encoded by the calcitonin gene via tissuespecific RNA processing［J］.Nature，1983，304(5922):129-135.

［3］Barwell J，Wheatley M，Conner AC，et al.The activation of the CGRP receptor［J］.Biochem Soc Trans，2013，41(1):180-184.

［4］BenarrochEE.CGRP:sensoryneuropeptidewithmultipleneurologic implications［J］.Neurology，2011，77(3):281-287.

［5］Gorman S，Judge MA，Hart PH.Immune-modifying properties of topical vitamin D:Focus on dendritic cells and T cells［J］.J Steroid Biochem Mol Biol，2010，121(1-2):247-249.

［6］Talme T，Liu Z，Sundqvist KG.The neuropeptide calcitonin gene-related peptide(CGRP)stimulates T cell migration into collagen matrices［J］.J Neuroimmunol，2008，196(1-2):60-66.

［7］Kulka M，Sheen CH，Tancowny BP，et al.Neuropeptides activate human mast cell degranulation and chemokine production［J］.Immunology，2008，123(3):398-410.

［8］He YL，Ding GF，Wang X.Calcitonin gene-related peptide in Langerhans cells in psoriatic plaque lesions［J］.Chin Med J，2000，113(8):747-751.

［9］Ding W，Stohl LL，Wagner JA，et al.Calcitonin gene-related peptide biases Langerhans cells toward Th2-type immunity ［J］.J Immunol，2008，181(9):6020-6026.

［10］王巖，李萍，王雅坤，等.尋常性銀屑病皮損處神經纖維的數量及其與朗格漢斯細胞關系的觀察［J］.中華皮膚科雜志，2004，37(3):144-146.

［11］何焱玲，丁桂鳳，李歐，等.銀屑病發病機制的神經免疫研究進展［J］.北京大學學報(醫學版)，2000，32(4):362-365.

［12］何焱玲，丁桂鳳，朱鐵君.神經肽CGRP對銀屑病單核細胞趨化功能的調節［J］.臨床皮膚科雜志，2002，31(7):407-409.

［13］McDonald JL，Cripps AW，Smith PK，et al.The anti-inflammatory effects of acupuncture and their relevance to allergic rhinitis:a narrative review and proposed model ［J］.Evid Based Complement Alternat Med，2013，2013:591796.

［14］Madanagobalane S，Anandan S.Prevalence of metabolic syndrome in South Indian patients with psoriasis vulgaris and the relation between disease severity and metabolic syndrome:a hospitalbased case-control study ［J］.Indian J Dermatol，2012，57(5):353-357.

［15］Geppetti P，Rossi E，Chiarugi A，et al.Antidromic vasodilatation and the migraine mechanism［J］.J Headache Pain，2012，13(2):103-111.

［16］Hou Q，Barr T，Gee L，et al.Keratinocyte expression of calcitonin gene-related peptide β:implications for neuropathic and inflammatory pain mechanisms［J］.Pain，2011，52(9):2036-2051.

［17］Li Y，Liu G，Li H，et al.Capsaicin-induced activation of ERK1/2 and its involvement in GAP-43 expression and CGRP depletion in organotypically cultured DRG neurons［J］.Cell Mol Neurobiol，2013，33(3):433-441.

［18］Barthel C，Yeremenko N，Jacobs R，et al.Nerve growth factor and receptor expression in rheumatoid arthritis and spondyloarthritis［J］.Arthritis Res Ther，2009，11(3):R82.

［19］Park HB，Yang JH，Chung KH.Characterization of the cytokine profile of platelet rich plasma(PRP)and PRP-induced cell proliferation and migration: Upregulation of matrix metalloproteinase-1 and-9 in HaCaT cells［J］.Korean J Hematol，2011，46(4):265-273.

［20］Zaher H，Shaker OG，EL-Komy MH，et al.Serum and tissue expression of transforming growth factor beta 1 in psoriasis［J］.J Eur Acad Dermatol Venereol，2009，23(4):406-409.

［21］Dias M，Newton D，McLeod G，et al.Vasoactive properties of calcitonin gene-related peptide in human skin ［J］.Int Angiol，2011，30(5):424-428.

［22］Luo D，Zhang YW，Peng WJ，et al.Transient receptor potential vanilloid 1-mediated expression and secretion of endothelial cellderived calcitonin gene-related peptide ［J］.Regul Pept，2008，150(1-3):66-72.

［23］Gjerde EA，Karlsen TV，Reed RK.Lowering of interstitial fluid pressure in rattrachea aftersubstance P alone and in combination with calcitonin gene-related peptide ［J］.Acta Physiol Scand，2003，178(2):123-127.

［24］Tuo Y，Guo X，Zhang X，et al.The biological effects and mechanisms ofcalcitonin gene-related peptide on human endothelial cell［J］.J Recept Signal Transduct Res，2013，33(2):114-123.

［25］Yu XJ，Li CY，Wang KY，et al.Calcitonin gene-related peptide regulates the expression of vascular endothelial growth factor in human HaCaT keratinocytes by activation of ERK1/2 MAPK［J］.Regul Pept，2006，137(3):134-139.

［26］Harvima IT，Nilsson G.Stress，the neuroendocrine system and mast cells:current understanding of their role in psoriasis［J］.Expert Rev Clin Immunol，2012，8(3):235-241.

10.3760/cma.j.issn.0412-4030.2014.08.026

100020北京,首都醫科大學附屬北京朝陽醫院皮膚科

何焱玲,Email:heyanling@medmail.com.cn

2013-08-16)

(本文編輯:顏艷)

測試題

1.與皮膚無關的神經肽類是哪一個?

A.降鈣素基因相關肽(CGRP)

B.P物質(substance P,SP)

C.血管活性腸肽(vasoactive intestinal peptide,VIP)

D.心房鈉尿肽(ANP)

2.CGRP受體組分是哪幾個組成?

A.降鈣素受體樣受體(CRLR)

B.受體活性修飾蛋白質1(1RAMP1)

C.受體組分蛋白質(RCP)

D.血管內皮生長因子(VEGF)

3.CGRP在銀屑病發病機制作用中可能的機制有哪些?

A.通過介導朗格漢斯細胞合成并分泌細胞因子參與銀屑病發病

B.通過影響淋巴細胞分化參與銀屑病發病

C.通過干預角質形成細胞異常增殖分化參與銀屑病發病

D.通過調節皮膚微血管參與銀屑病發病

4.CGRP在銀屑病發病機制中可能涉及的信號轉導通路有哪些?

A.G蛋白-磷酸腺苷(AMP)信號通路途徑

B.G蛋白-三磷酸肌醇激活磷脂酶C信號通路途徑

C.鳥苷酸活化酶(GMP)蛋白激酶信號通路途徑

D.分裂原活化蛋白激酶(MAPK)信號通路途徑