分泌型磷脂酶A2和皮膚屏障

高亞麗 綜述 宋秀祖 審校

脂質在表皮最外層形成一個不透水的雙層膜結構，構成防止水份丟失，阻止毒素和感染性病原體進入機體的主要屏障。分泌型磷脂酶A2(secretory phospholipase A2，sPLA2)可水解磷脂產生游離脂肪酸，參與表皮屏障形成。近年來，sPLA2在表皮屏障中的作用逐漸被認識，現將sPLA2與皮膚屏障功能及相關皮膚病的研究進展綜述如下。

1 sPLA2的概況

sPLA2是規模龐大、分布廣泛的磷脂酶超家族的重要成員之一，存在多個亞型。到目前為止，哺乳動物中已被確定的有催化活性的sPLA2酶有10種亞型(ⅠB、ⅡA、ⅡC、ⅡD、ⅡE、ⅡF、Ⅲ、Ⅴ、Ⅹ、ⅫA)，根據酶結構的不同，它們進一步可被細分為三組，其中Ⅰ/Ⅱ/Ⅴ/Ⅹ亞型為一組，Ⅲ和Ⅻ各為一組。sPLA2是一組分子量低，結構類似，具有鈣依賴性的酶家族，結構中均含有一個組氨酸-天門冬氨酸催化部位，且含有多個二硫鍵，這有助于酶保持高度穩定性。sPLA2可在磷脂的二位酰基位置水解其甘油酯鍵，產生游離脂肪酸和溶血磷脂[1-2]。sPLA2在板層小體中合成，隨著板層小體的胞吐作用被排出，可廣泛分布在整個表皮中，各種亞型的sPLA2在表皮中的分布部位和發揮作用均不相同。盡管各類sPLA2的生物學功能尚未完全明確，但研究[3-5]表明：sPLA2在宿主防御功能、變態反應、炎癥及腫瘤相關疾病中發揮了重要作用。

2 sPLA2的影響因素

2.1Ca2+濃度在體外培養的角質形成細胞中，sPLA2 的mRNA和蛋白質表達調控強烈依賴于Ca2+濃度。用含不同濃度Ca2+的培養基處理人原代角質形成細胞，結果發現：部分sPLA2(如IB、IIF、X亞型)的mRNA和蛋白質在低鈣時呈低水平表達，而在高鈣條件下則呈現高水平表達[6]。

2.2角質形成細胞的分化狀態對人類和小鼠表皮研究表明：不同亞型的sPLA2表達受角質形成細胞的增殖和分化狀態影響。在體外誘導角質形成細胞分化，發現其sPLA2(ⅠB、ⅡE、ⅡF、Ⅴ亞型)表達增加，而在增殖期的角質形成細胞則主要是sPLA2(ⅡA、ⅡC、ⅡD和Ⅹ亞型)表達增多[7]。

2.3中波紫外線UVB照射可顯著增加磷脂酶活性和前列腺素合成。紫外線照射可使sPLA2合成及其磷酸化作用明顯增加，這與UVB治療后表皮花生四烯酸釋放和前列腺素E2合成增加密切相關[8]。

2.4核受體激動劑核受體PPARα激動劑可活化sPLA2，促進新生兒和成人的角質層酸化[9-10]，加速急性損傷后皮膚屏障的恢復。核受體LXR激動劑也可以通過活化sPLA2，促進新生兒角質層酸化，維持角質層完整性，從而維持皮膚屏障穩態[11]。

2.5其他在大鼠腹腔注射硫酸鎘，可觀察到sPLA2的mRNA表達顯著增加，進一步提高sPLA2的活性，導致磷脂的降解途徑增強，磷脂含量明顯減少[12]。表明鎘離子可影響sPLA2的表達。

3 sPLA2和皮膚屏障

角質層是由無核的角質細胞和穿插其中的脂質雙分子層形成，類似“磚墻”結構，構成皮膚主要的滲透屏障[13]，而脂質在皮膚屏障形成和穩態維持中發揮重要作用。sPLA2參與皮膚屏障形成的多個過程。

3.1sPLA2參與表皮脂質形成角質層脂質主要是由神經酰胺、膽固醇和脂肪酸組成，這些脂質通過板層小體的分泌被轉運到角質層。sPLA2可催化角質形成細胞中的磷脂轉變成游離脂肪酸和甘油，并活化極性表皮脂質轉變為非極性脂質。這些非極性脂質與神經酰胺等一起，構成角質層脂質的主要組分[3,14-15]。皮膚屏障功能異常時，角質層中游離脂肪酸水平下降，但磷脂水平并未改變，表明是sPLA2的催化過程發生障礙，從而導致游離脂肪酸水平下降；進一步研究表明：抑制sPLA2的活性，阻斷磷脂分解成游離脂肪酸的過程，可產生異常的細胞外脂質膜結構，進一步損傷皮膚的滲透屏障[14,16]。局部應用sPLA2抑制劑，如BPB或MJ33，可以抑制sPLA2活性從而阻斷游離脂肪酸的形成，導致急性損傷后的皮膚屏障修復延遲[16]。

3.2sPLA2參與角質層酸化sPLA2活化分解磷脂產生的脂肪酸，可調節角質層的pH值，從而調節角質層酸化過程[11]。對新生小鼠表皮酸化過程的研究[17]表明：小鼠出生時表皮pH值接近中性，角質層的酸化是在出生后逐步進行的。出生后第1周sPLA2活性逐漸增加，在出生后第5天sPLA2可分布到角質層各層。進一步研究[14-15 ]表明：在出生后1周內用藥物抑制sPLA2表達，可導致角質層pH值顯著增加。與正常小鼠相比，sPLA2(IIF亞型)基因缺乏的小鼠角質層pH值顯著升高，皮膚屏障的損傷修復延遲。表明sPLA2在角質層的酸化過程中發揮著重要作用。

3.3sPLA2參與表皮增殖分化皮膚屏障功能依賴表皮的正常增殖和分化。研究[18-19]表明：sPLA2(如X亞型等)可直接促進角質形成細胞增殖和分化；過度表達sPLA2(IIA亞型和IIF亞型)的轉基因小鼠可出現表皮角化過度和類銀屑病樣表皮增生；進一步用Ca2+誘導體外培養的角質形成細胞分化，發現sPLA2(IIF亞型)基因缺陷的角質形成細胞分化異常。Rys-sikoraet et al[20]研究表明，在體外培養的人原代角質形成細胞中加入血清促進其分化, sPLA2(IIA和V亞型)表達顯著升高，進一步證明sPLA2參與表皮增殖分化。此外，在表皮損傷修復過程中，sPLA2還可能在角質形成細胞的遷移中發揮作用[21]。

4 sPLA2與皮膚病

表皮中的sPLA2通過參與皮膚炎癥過程，導致皮膚屏障功能障礙，在多種皮膚病的發生發展中發揮重要作用。

4.1sPLA2與銀屑病銀屑病是一種主要以表皮過度增生、角化不全、炎癥為特征的皮膚病[22]。銀屑病患者皮損中可檢測到sPLA2(ⅡA和ⅡD亞型)表達增加；sPLA2(ⅡA亞型)表達增加可促進絲裂原活化蛋白激酶的持續活化，角質形成細胞終末分化延遲，從而導致銀屑病表皮過度增生,皮膚屏障受損；sPLA2(ⅡD亞型)則可通過調動脂質介質參與皮損的炎癥過程。進一步研究[3，6]顯示：銀屑病皮損中增加的TNF-α和 IFN-γ可刺激sPLA2(X亞型)表達上調，進而促進前列腺素E2產生，在皮損炎癥過程發揮作用。在咪喹莫特誘導的銀屑病小鼠模型中，發現增厚的表皮中sPLA2(ⅡF亞型)的mRNA及蛋白表達明顯增加[19]。以上研究證實sPLA2參與了銀屑病的發病。

4.2sPLA2與特應性皮炎特應性皮炎也是常見的慢性炎癥性皮膚病，皮膚pH值增高，屏障功能下降，瘙癢明顯。研究[11,23]顯示，在誘導特應性皮炎的小鼠模型皮膚中，sPLA2(ⅡF和ⅡD亞型)表達增加，sPLA2(ⅡF亞型)促進花生四烯酸釋放和前列腺素E2產生，參與皮損炎癥過程。Jorgensen et al[24]研究表明：角質形成細胞表達的sPLA2(如ⅡA、ⅡD或Ⅴ亞型)在血小板活化因子誘導花生四烯酸釋放的過程中發揮作用，而應用不同sPLA2亞型的抑制劑可以阻斷這一過程，這可以作為特應性皮炎或其他皮膚病抗炎治療的潛在靶點。

4.3sPLA2與其他皮膚病Miki et al[25]用化學致癌物質處理sPLA2(ⅡD亞型)基因缺失的小鼠和正常小鼠，24周后觀察到基因缺失組的小鼠皮膚腫瘤的進展明顯變慢，其腫瘤的發病率和多樣性隨時間被延遲，且腫瘤的平均體積也相對較小；進一步研究發現基因缺失組的小鼠，促腫瘤M2類巨噬細胞標志物(Arg1和Cd206)的表達明顯降低，而抑腫瘤M1類巨噬細胞標志物表達升高，表明sPLA2(ⅡD亞型)可通過減弱抗腫瘤免疫促進皮膚癌的惡化。此外，sPLA2(ⅡF亞型)基因缺陷可抑制腫瘤生長并降低免疫細胞水平[19]。在接觸性皮炎的小鼠模型中，sPLA2(ⅡF和ⅡD亞型)的表達發生明顯改變；且進一步研究[19，25-26]發現，在sPLA2(ⅡF亞型)基因缺失組的小鼠皮損中，角質形成細胞標志物及脂質產物的表達均明顯降低，炎癥細胞表達升高；sPLA2(ⅡD亞型)基因缺失組的小鼠表皮細胞可分泌更多的Th1型細胞因子(IFN-γ)，表明sPLA2在急性炎癥性皮膚病過程也發揮了重要作用。

綜上所述，sPLA2在皮膚屏障形成和功能維持中發揮重要作用。sPLA2表達異常，可導致角質層增殖分化異常，pH值改變，進一步產生皮膚炎癥反應，加劇皮膚屏障功能的損傷。目前sPLA2已被證明參與了特應性皮炎、銀屑病等炎癥性皮膚病的發病過程。因此，探討sPLA2在表皮中的表達和調控，可為皮膚屏障的修復及一些炎癥性皮膚病的治療提供新的思路。

參考文獻

[1] Murakami M, Taketomi Y, Miki Y, et al. Recent progress in phospholipase A2research: from cells to animals to humans[J]. Prog Lipid Res，2011, 50(2):152-92.

[2] Murakami M, Sato H, Miki Y, et al. A new era of secreted phospholipase A?[J]. J Lipid Res, 2015, 56(7):1248-61.

[3] Murakami M, Taketomi Y, Girard C, et al. Emerging roles of secreted phospholipase A2 enzymes: Lessons from transgenic and knockout mice[J]. Biochimie，2010, 92(6):561-82.

[4] Murakami M, Taketomi Y. Secreted phospholipase A2 and mast cells[J]. Allergol Int, 2015, 64(1):4-10.

[5] Brglez V, Lambeau G, Petan T. Secreted phospholipases A2 in cancer: diverse mechanisms of action[J]. Biochimie, 2014, 107 Pt A:114-23.

[6] Haas U, Podda M, Behne M, et al. Characterization and differentiation-dependent regulation of secreted phospholipases A in human keratinocytes and in healthy and psoriatic human skin[J]. J Invest Dermatol, 2005, 124(1):204-11.

[7] Gurrieri S, Fürstenberger G, Schadow A, et al. Differentiation-dependent regulation of secreted phospholipases A2 in murine epidermis[J]. J Invest Dermatol, 2003, 121(1):156-64.

[8] Chen X, Gresham A, Morrison A, et al. Oxidative stress mediates synthesis of cytosolic phospholipase A2 after UVB injury[J]. Biochim Biophys Acta, 1996, 1299(1):23-33.

[9] Kuenzli S, Saurat J H. Peroxisome proliferator-activated receptors in cutaneous biology[J]. Br J Dermatol, 2003, 149(2):229-36.

[10] Fluhr J W, Man M Q, Hachem J P, et al. Topical peroxisome proliferator activated receptor activators accelerate postnatal stratum corneum acidification[J]. J Invest Dermatol, 2009, 129(2):365-74.

[11] Chan A, Mauro T. Acidification in the epidermis and the role of secretory phospholipases[J]. Dermatoendocrinol, 2011, 3(2):84-90.

[12] Sivaprakasam C, Nachiappan V. Modulatory effect of cadmium on the expression of phospholipase A2 and proinflammatory genes in rat testis[J]. Environ Toxicol, 2016, 31(10):1176-84.

[13] Feingold K R, Elias P M. Role of lipids in the formation and maintenance of the cutaneous permeability barrier[J]. Biochim Biophys Acta, 2014, 1841(3):280-94.

[14] Ilic D, Bollinger J M, Gelb M, et al. sPLA2 and the epidermal barrier[J]. Biochim Biophys Acta, 2014, 1841(3):416-21.

[15] Man M Q, Lin T K, Santiago J L, et al. Basis for enhanced barrier function of pigmented skin[J]. J Invest Dermatol, 2014, 134(9):2399-407.

[16] Mao-Qiang M, Jain M, Feingold K R, et al. Secretory phospholipase A2 activity is required for permeability barrier homeostasis[J]. J Invest Dermatol, 1996, 106(1):57-63.

[17] Fluhr J W, Behne M J, Brown B E, et al. Stratum corneum acidification in neonatal skin: secretory phospholipase A2 and the sodium/hydrogen antiporter-1 acidify neonatal rat stratum corneum[J]. J Invest Dermatol, 2004, 122(2):320-9.

[18] Yamamoto K, Taketomi Y, Isogai Y, et al. Hair follicular expression and function of group X secreted phospholipase A2 in mouse skin[J]. J Biol Chem, 2011, 286(13):11616-31.

[19] Yamamoto K, Miki Y, Sato M, et al. The role of group IIF-secreted phospholipase A2 in epidermal homeostasis and hyperplasia[J]. J Exp Med, 2015, 212(11):1901-19.

[20] Rys-Sikora K E, Konger R L, Schoggins J W, et al. Coordinate expression of secretory phospholipase A(2) and cyclooxygenase-2 in activated human keratinocytes[J]. Am J Physiol Cell Physiol, 2000, 278(4):C822-33.

[21] Rys-Sikora K E, Pentland A P, Konger R L. Pertussis toxin-sensitive secretory phospholipase A2 expression and motility in activated primary human keratinocytes[J]. J Invest Dermatol, 2003, 120(1):86-95.

[22] Lowes M A, Suárez-Farias M, Krueger J G. Immunology of psoriasis[J]. Annu Rev Immunol,2014, 32:227-55.

[23] Murakami M, Yoshihara K, Shimbara S, et al. Cellular arachidonate-releasing function and inflammation-associated expression of group IIF secretory phospholipase A2[J]. J Biol Chem，2002, 277(21):19145-55.

[24] J?rgensen K M, Felberg H S, Berge R K, et al. Platelet activating factor stimulates arachidonic acid release in differentiated keratinocytesviaarachidonyl non-selective phospholipase A2[J]. Arch Dermatol Res，2010, 302(3):221-7.

[25] Miki Y, Kidoguchi Y, Sato M, et al. Dual roles of group IID phospholipase A2 in inflammation and cancer[J]. J Biol Chem，2016, 291(30):15588-601.

[26] Miki Y, Yamamoto K, Taketomi Y, et al. Lymphoid tissue phospholipase A2 group IID resolves contact hypersensitivity by driving antiinflammatory lipid mediators[J]. J Exp Med，2013, 210(6):1217-34.