角質形成細胞和成纖維細胞對白癜風發病和治療的影響

李媛媛 佘慧慧 錢龍寶 韋士才

白癜風是一種常見的皮膚或黏膜色素脫失性疾病，其病因復雜，目前認為在多基因遺傳基礎上、各種內外因子的激發使免疫功能紊亂，導致表皮黑素細胞(melanocyte, MC)功能破壞，最終使色素脫失[1]。目前對白癜風發病機制及治療方法的研究大多關注于MC，但MC不是獨立存在的，表皮和真皮中的多種細胞均可影響MC的功能，參與MC的生長、分化、轉運、凋亡。近年有研究證明，白癜風患者的MC凋亡前后，皮損及皮損周圍表真皮均發生形態、功能和分子結構上的改變，尤其是角質形成細胞和真皮成纖維細胞，因此白癜風應被視為一種皮膚全層的病變而不僅僅是MC的凋亡[2]。本文主探討角質形成細胞和成纖維細胞等非黑素細胞對白癜風發病的影響，以期為白癜風的發病和治療研究提供新思路。

1 角質形成細胞對白癜風發病的影響

角質形成細胞(keratinocyte, KC)是表皮中最主要的細胞之一，與MC在生理、病理上有密切的聯系。一個表皮MC及其鄰近的36個KC所組成的具有在結構和功能上有合作關系的小單位被稱為表皮黑素單位，黑素的代謝均通過表皮黑素單位來完成；KC和MC釋放的可溶性介質共同維持著皮膚旁分泌和自分泌通路的穩定狀態，二者的失衡會導致細胞因子分泌的紊亂及氧化應激增強，繼而又影響KC和MC的分化，形成惡性循環并加速色素異常性皮膚病的進展[3]。有研究將MC單獨移植與MC和KC共同培養混合移植治療節段型白癜風臨床療效進行比較，得出MC和KC共培養混合移植治療效果優于MC單獨移植，證明了KC對MC的生長存活起著重要作用，并認為基底層KC可分泌一些生長因子及細胞外基質，直接或間接地參與MC的生理病理活動、調節其形態功能，可獲得色素恢復和皮損愈合的雙重功效[4]。

1.1 KC與細胞因子 KC能夠分泌種類繁多的細胞因子，從而影響MC功能及白癜風的發病，包括干細胞因子(SCF)、堿性成纖維細胞生長因子(bFGF)、內皮素-1(ET-1)和抑制因子(如TNF-α、IL-1 和 IL-6等)。其中SCF是與多種細胞的存活和生長相關的細胞因子，其合成減少可使皮膚KC及MC分化減少甚至凋亡，是白癜風發病的重要一環[5]。bFGF在血管形成、促進創傷愈合與組織修復中起著十分重要的作用，且bFGF和ET-1均為MC的有絲分裂原。有研究表明，bFGF可通過下調氧自由基水平、增加Bcl2蛋白、以及下調Cyt.C水平抑制氧化應激[6]，當bFGF功能受損則機體對抗氧化應激能力降低，從而影響白癜風的發病。TNF-α是一種常見的腫瘤出血壞死標記物，又是一種促炎癥的細胞因子。在白癜風患者體內，高水平的TNF-α可導致NF-kB活性減低，造成磷脂酰肌醇3-肌酶/蛋白激酶B(PI3K/AKT)信號通路異常、激活受損，從而導致KC凋亡和角化過程的改變，并影響MC的增殖[7]。

1.2 KC與氧化應激 除了細胞因子數量及功能的改變，氧化應激亦是KC及MC損傷的重要原因。氧化應激是指機體在遭受各種有害因素刺激下，體內高活性分子如活性氧自由基(ROS)產生過多，氧化程度超出氧化物的清除，氧化-抗氧化系統失衡，從而導致組織損傷[8]。ROS中，過氧化氫(H2O2)能夠穿過細胞膜和核膜，與多種金屬離子發生反應并產生具有危害性的羥自由基，繼而損傷脂質、核酸、氨基酸、糖類等，造成表皮細胞突變甚至死亡。H2O2還可使KC分泌的細胞因子發生改變，如TNF-α應答加強可抑制黑素合成[9]。此外氧自由基作用于脂質發生過氧化反應的終產物-丙二醛，會引起蛋白質、核酸等生命大分子的交聯聚合，產生細胞毒性。以上病理變化一方面攻擊MC，另一方面可使表皮KC上的谷胱甘肽S-轉移酶缺陷及抗氧化能力降低，并且KC出現線粒體功能障礙、半胱天冬酶3激活等細胞凋亡的特征，導致KC鈣攝取減少、壽命縮短、衰老標記物表達改變，繼而使MC著色異常，影響白癜風的發病[10]。此外，氧化應激導致維生素E、泛醇、磷脂多不飽和脂肪酸等非酶類抗氧系統的破壞亦危害KC的功能，繼而影響MC的存活及白癜風的進展[11]。

1.3 KC與表皮細胞毒性T細胞 近期亦有研究發現，白癜風發病中MC死亡與表皮細胞毒性T細胞(Tc細胞)的浸潤有關，Tc細胞是一組由初始CD8+T細胞活化后分化而成的具有細胞毒性的效應細胞[12]，而KC是皮損中T細胞聚集趨化因子的主要來源。I型Tc細胞(Tc1)可分泌γ干擾素(IFN-γ)，IFN-γ可刺激巨噬細胞和神經膠質細胞產生CXCL9、CXCL10、CXCL16等趨化因子 。其中CXCL9、CXCL10與白癜風的進展有關[13]，CXCL16可促進皮膚CD8+T活動及增強氧化應激水平，繼而加重皮損[14]。因此，KC中出現表皮細胞毒性T細胞或IFN-γ是白癜風發病或進展的危險信號，白癜風皮損周圍激活的T細胞浸潤可導致KC的凋亡，并對MC產生毒性反應[15]。

2 成纖維細胞對白癜風發病的影響

2.1 成纖維細胞與細胞因子/信號通路 皮膚成纖維細胞(fibroblast, FB)是真皮的主要細胞，在MC代謝及皮膚著色上有重要作用?？煞置诖罅康募毎蜃?、蛋白質和生長因子，并與特殊的受體結合來調節多種MC相關性細胞內信號通路，包括MAPK/ERK, cAMP/PKA, Wnt/b-catenin, PI3K/Akt等，參與MC生長、遷移和存活。FB分泌的細胞因子有SCF，可與MC的c-kit受體結合，激活MAPK/ERK信號通路，可增加MC的增殖和分化。FB分泌的蛋白質有dickkopf1(DKK1),分泌型曲卷相關蛋白(sFRP),Semaphorin7a(Sema7a),高半胱氨酸血管生成誘導因子(CCN),成纖維細胞活化蛋白-α(FAP-α)。其中DKK-1可阻斷Wnt共同受體Lrp5和6，從而影響Wnt/b-catenin信號通路，亦可通過減少酪氨酸酶、多巴色素互變異構酶等來抑制正常MC生長[16]。sFRP可使Wnt蛋白與Frizzled受體結合調節Wnt/b-catenin信號通路，曾有研究認為sFRP加速了白癜風發病[17]，但是近年來多種研究證實了sFRP2對皮膚黑素功能及皮膚著色有重要意義[18]。Sema7a可以通過Plexin C1受體調節樹突狀細胞生長，亦可通過β1-整合素激活MAPK/ERK信號通路，并刺激MC增殖[19]。CCN通過連接細胞表面和細胞外基質(ECM)調節生物過程，其雖然沒有特定的受體，但可通過整合蛋白和蛋白多糖影響MC功能。FAP-α有選擇性的在FB中表達，其在接受UVR治療后有大量分泌，故推測FAP-α與白癜風皮損復色有密切聯系[20]。FB分泌的生長因子有角質細胞生長因子(KGF),肝細胞生長因子(HGF),bFGF,內皮素-3(NT-3), 神經調節素1(NRG-1), 轉化生長因子-β(TGF-β)。FB在UVB 照射后亦可分泌KGF，在cAMP、鐵傳遞蛋白、ET-1和bFGF的配合下，可促進樹突狀細胞伸展和黑素小體的運轉，亦可誘發皮損復色[21]。HGF可與MC受體c-MET結合，激活MAPK和PI3K-Akt信號通路，調節MC增殖運轉。bFGF通過跨膜受體FGFR2影響MC的旁分泌系統和MAPK信號通路[22]。NT-3主要對神經細胞及神經脊來源細胞-MC的生長至關重要，可以與Trk受體結合，調節細胞內MAPK和PI3K- Akt信號通路，影響MC成活。NRG-1影響神經脊細胞的存活，并與ERBB3和 ERBB4受體結合，并激活MAPK和PI3K-Akt信號通路。TGF-β可通過下調MITF和PAX3影響MC及MC干細胞，亦可破壞HGF從而影響黑素存活；有趣的是PAX3可刺激TGFβ1和TGFβ2分泌, 但是 PAX3卻能被TGFβ1抑制,可能提示TGF-β之間存在負反饋調節機制[23]。

2.2 FB與ECM FB亦可分泌大量ECM，如膠原、纖維連接蛋白、肌腱蛋白及彈性蛋白等，起著重要的粘合作用，可加強結締組織，影響皮膚的構架和完整性，為MC提供生存的穩定環境并調節細胞形態。近年，皮膚機械應力損傷對白癜風發病的影響受到了關注，KC、皮膚FB是構成皮膚的重要部分，處于人體最外部因而易受機械應力作用[24]。FB與細胞外基質和基底層細胞膜蛋白的結合決定著皮膚的密度和牢固性，以保護MC免受機械應力的破壞而脫落。當FB功能障礙則ECM分泌減少，則MC與周圍組織的黏附力降低，繼而脫落或凋亡，這可能也是關節面等皮膚較薄、FB較少的部位亦發生白癜風且較難恢復的原因之一[25]。種植現象是白癜風患者在機械損傷后出現的新皮損，其發生多數有穿過表皮或和真皮的損傷，這可能與表皮KC和真皮FB的損傷誘發的一系列連鎖反應密不可分。此外ECM亦是上皮細胞信號蛋白的重要來源，影響著MC的存活和功能[26]。

2.3 FB衰老與白癜風發病 FB衰老對白癜風的發病及進展有重要作用。Rani等[27]將非節段型白癜風皮損及非皮損處FB進行培養，再用β-半乳糖苷酶染色確定其衰退程度，發現白癜風皮損處FB形態異常、體積較大并有空泡形成，即皮損處FB較非皮損處衰退明顯。衰退的FB能夠釋放一些生長因子和細胞因子，激發或加速白癜風進程，如DKK1、HGF、ET-1和IL-6水平上調能夠影響E鈣粘蛋白功能，導致MC經表皮脫落，DKK1增多亦可加速MC凋亡[28]。此外，真皮FB衰老亦使部分生長因子和細胞因子減少，如KGF 、bFGF的表達和釋放減少可影響MC的功能、氧化-抗氧化系統的失衡并加速白癜風的進展。

3 臨床應用

近年來有大量隨機對照試驗證實NB-UVB光療、二氧化碳點陣激光、針刺療法和富血小板血漿等治療白癜風有效。NB-UVB光療可調節皮膚免疫，加速MC的增殖與分化，還能保護移行及增殖的MC[29]。二氧化碳點陣激光主要是利用局灶性光熱作用,使皮膚產生大量的顯微治療孔，促使皮損處病理性T細胞的凋亡與清除,刺激黑素細胞的增生與移行,使皮損復色[30]。皮膚針刺是一種安全有效的真皮刺激療法，中醫認為白癜風主要由于患者肝腎不足或肌體風邪入侵所導致,因此可通過針灸達到祛風活血、疏通經脈的作用, 從而治療白癜風[31]。PRP又名富血小板生長因子(GFs) ，是一種由全血經過高速離心獲得高濃度血小板的血漿制品[32]，富含眾多生物活性蛋白，包括促進皮膚和軟組織愈合的生長因子、多肽和細胞因子，且無免疫排斥反應，已在整形外科、燒傷科、皮膚病治療等領域被廣泛研究和應用[33]。PRP通過其生長因子(TGF-β1、PDGF、VEGF-A、EGF、HGF、IGF-1、IGF-2)與靶細胞上的受體結合，激活組織再生的多種信號通路，從而修復損傷皮膚及MC。除了以上公認的作用機制，這些療法均可通過刺激表皮KC或真皮FB促進皮損復色。

NB-UVB可以刺激人KC釋放bFGF、白介素-1(IL-1)和酪氨酸酶等，進而促使黑素細胞增殖和分化，誘導黑色素再生[34]。CO2點陣激光所產生的微小的熱損傷區，可啟動皮膚的修復進程，刺激基底層MC及未損傷正常組織的外毛囊根鞘部成MC的生長、增殖、遷移[35]。此損傷修復的過程與KC和FB的活化密切相關，其產生大量生長因子及細胞因子，刺激了MC干細胞從毛囊中的遷移，也可刺激無毛發皮膚真皮中的MC干細胞生長，并且增加了MC從皮損邊緣向脫色部位的遷移和接種[36]。針刺刺激真皮可引起的皮膚生物學改變，與CO2點陣激光創傷修復原理相似，通過刺激KC和FB的活化，促進皮損復色[37]。PRP可促進KC、膠原蛋白以及FB增殖分化，改善其與MC的相互作用、穩定MC[38]，其提供的生長因子可促進真皮間充質干細胞到KC的持續分化，維持皮膚的結構，亦可使間充質干細胞向MC增殖分化，從而治療白癜風。此外，PRP可誘導抗凋亡調節因子(Bcl-2蛋白等)，減少MC和KC的凋亡[39]。

白癜風的治療具有挑戰性，尤其是在肢端和骨性突起的部位。目前對于白癜風的研究重點主要在MC，但其發病遠不止是MC的病變，皮膚全層的改變始終貫穿白癜風的發病、進展及恢復過程。本文主要總結了表皮KC及真皮FB對MC功能及白癜風發病的影響，為目前存在的治療方法提供了部分證據，也可為白癜風的治療提供些許新思路。當然本文論述尚局限，僅為拋磚引玉，因為除了KC和FB，還有很多非MC的治療方法及靶點等待我們研究開發。