黃褐斑發(fā)病機(jī)制中黑色素相關(guān)的信號(hào)分子及通路

顧漢江 曾維惠

[摘要]黃褐斑是一種常見(jiàn)的獲得性對(duì)稱性色素沉著性皮膚病，常累及面部的顴頰處，好發(fā)于具有遺傳易感性的中青年女性;病情頑固，嚴(yán)重影響患者的身心健康。然而黃褐斑的發(fā)病機(jī)制目前尚不清楚，可能涉及多種黑色素合成相關(guān)的信號(hào)分子及通路。本文將對(duì)涉及的信號(hào)分子及通路做一綜述，以期對(duì)黃褐斑治療能夠提供幫助。

[關(guān)鍵詞]黃褐斑;黑色素;信號(hào)分子;信號(hào)通路;色素沉著

[中圖分類號(hào)]R758.4+2 ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A ? ?[文章編號(hào)]1008-6455（2019）05-0019-03

The Signal Molecules and Pathways Related to Melanin in the Pathogenesis of Melisma

GU Han-jiang，ZENG Wei-hui

（Department of Dermatology， the Second Affiliated Hospital of Xi'an Jiaotong University， Xi'an 710004， Shaanxi，China）

Abstract： Melasma is a common acquired symmetrical hyperpigmentary disorder， which often affects the cheekbone of the face and usually occurs in young and middle-aged women with genetic susceptibility. The disease is stubborn and seriously affects the physical and mental health of the patients. However， the pathogenesis of melasma is still unknown， which may involve a variety of signal molecules and pathways related to the synthesis of melanin.This article will review the signalingmolecules and pathways involved in order to provide help for the treatment of melasma.

Key words： melasma; melanin; signal molecule; signal pathway; hyperpigmentation

黃褐斑是一種常見(jiàn)的獲得性色素增加性皮膚疾病，常發(fā)生于日光暴露部位，主要累積面部，也可發(fā)生于脖頸及前臂，偶發(fā)生于腹股溝、外生殖器等部位。累及面部的皮損常對(duì)稱性地發(fā)生于顴部及顳部，表現(xiàn)為蝶狀或彌漫分布的淺褐色至深褐色斑片，邊界清楚、大小不等。一般無(wú)自覺(jué)癥狀，病程不定，可持續(xù)數(shù)月或數(shù)年。皮損呈冬重夏輕的特點(diǎn)，常隨日曬、情緒、睡眠等因素變化[1]。組織學(xué)發(fā)現(xiàn)黃褐斑病灶內(nèi)表皮基底層及棘層黑素細(xì)胞的活性增強(qiáng)且黑素含量增加，但黑素細(xì)胞并無(wú)增殖，真皮淺層和深層均發(fā)現(xiàn)嗜黑素細(xì)胞數(shù)量增加。

黃褐斑的病因復(fù)雜多樣，主要是遺傳易感性、長(zhǎng)期紫外線照射。另外妊娠、口服避孕藥、雌激素治療、甲狀腺功能紊亂、化妝品及光毒性藥物、慢性疾病等也可引起黃褐斑[2]。其發(fā)病機(jī)制不甚清楚，但是近年對(duì)黃褐斑發(fā)病機(jī)制有許多的新發(fā)現(xiàn)，涉及CDH11、H19、PI3K/Akt、iNOs、MSH/cAMP、KIT和WNT等分子及信號(hào)通路。下面將對(duì)其進(jìn)行概述。

1 ?黑色素概述

人類膚色主要受黑色素影響。黑色素是由黑素細(xì)胞產(chǎn)生的一種致密的高分子量棕色色素，濃度越高顏色越深，主要分布在表皮基底層，偶爾也可見(jiàn)于真皮層。黑素細(xì)胞中含有大量的黑素顆粒，稱為黑素小體。每個(gè)黑素細(xì)胞通過(guò)其樹(shù)枝狀突起與周圍10～36個(gè)角質(zhì)形成細(xì)胞形成一個(gè)表皮黑素單位。其中，角質(zhì)形成細(xì)胞可吞噬含有黑素的樹(shù)枝狀突起，黑素細(xì)胞也可通過(guò)短暫的膜融合直接將黑素小體釋放到角質(zhì)形成細(xì)胞，從而表現(xiàn)為外觀可見(jiàn)的膚色，同時(shí)對(duì)皮膚起著保護(hù)作用[3-4]。

黑素小體是一種溶酶體相關(guān)的細(xì)胞器，能夠合成并儲(chǔ)存黑色素。此外，核糖體合成的酪氨酸酶也貯存于黑素小體中。酪氨酸是黑色素合成的原始材料，在黑素小體內(nèi)酪氨酸酶的作用下經(jīng)過(guò)一系列化學(xué)反應(yīng)合成黑色素。在同一種族，黑素細(xì)胞的含量是一定的，但是黑素小體的含量明顯不同。因而，人類皮膚及毛發(fā)顏色的形成主要取決于黑素小體內(nèi)黑色素的活性、合成速率以及黑素小體的大小、數(shù)量、組成、分布以及其物質(zhì)本身的化學(xué)特性。當(dāng)然，其他一些因素也會(huì)影響人類的膚色，比如：真皮毛細(xì)血管內(nèi)含氧血紅蛋白的含量及類胡蘿卜素[5-6]。

黑色素是由L-苯丙氨酸羥基化為L(zhǎng)-酪氨酸或直接由L-酪氨酸產(chǎn)生合成的。L-酪氨酸經(jīng)酪氨酸酶羥基化生成3，4-L-二羥基苯丙氨酸，后者進(jìn)一步被氧化為多巴喹酮。此后，多巴喹酮作為底物通過(guò)兩條途徑分別產(chǎn)生真黑素和褐黑素。黑色素產(chǎn)生過(guò)程中，微量鄰苯二甲酸相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子（Microphthalmia‐associated transcription factor，MITF）起著中心因子的作用，其通過(guò)與啟動(dòng)子區(qū)域的M-box 基序結(jié)合，上調(diào)酪氨酸酶的表達(dá)。此外，MITF還參與黑素小體轉(zhuǎn)運(yùn)的調(diào)控和黑素細(xì)胞樹(shù)突形成的調(diào)節(jié)，而MITF的表達(dá)主要受以下幾條信號(hào)通路的調(diào)控[5，7-8]。

2 ?MSH/cAMP信號(hào)通路

黑素細(xì)胞刺激素（melanocyte-stimulating hormone，MSH）是垂體中葉產(chǎn)生的多肽類激素，可促進(jìn)皮膚黑素細(xì)胞產(chǎn)生黑色素。MSH分為α-MSH，β-MSH、γ-MSH三種亞型，與促腎上腺皮質(zhì)激素（adrenocorticotropic hormone，ACTH）組成黑素皮質(zhì)素系統(tǒng)。它們均來(lái)源于阿黑皮素原（pro-opiomelanocortin，POMC）鏈的多肽鏈，且作用于類似的目標(biāo)受體（MCR1-MCR5）。MCR1和MCR5是皮膚的特征性受體。MCR1在黑素細(xì)胞的胞漿及膜均有表達(dá)，與α-MSH結(jié)合后導(dǎo)致自身的活化，并與Gαs蛋白結(jié)合，進(jìn)而激活腺苷酸環(huán)化酶（adenylate cyclase，AC）。隨之，AC催化腺嘌呤核苷三磷酸轉(zhuǎn)化為環(huán)磷酸腺苷（cyclic Adenosine monophosphate，cAMP）。cAMP直接激活蛋白激酶A（Protein kinase A，PKA），后者經(jīng)一系列途徑轉(zhuǎn)移到黑素細(xì)胞核內(nèi)并發(fā)生磷酸化后上調(diào)cAMP反應(yīng)元件結(jié)合蛋白（cAMP-responsive element-binding proteins ，CREB）的表達(dá)。CREB與MITF基因啟動(dòng)子中的CRE結(jié)構(gòu)域結(jié)合，導(dǎo)致MITF基因的轉(zhuǎn)錄。緊接著，MITF靶向于酪氨酸酶基因中的一個(gè)特異序列，導(dǎo)致酪氨酸酶表達(dá)上調(diào)，進(jìn)而催化酪氨酸的分解，致使黑色素的含量增加。另β-雌二醇可增加黑色素細(xì)胞中α-MSH和MCR1的表達(dá)，這與妊娠、口服避孕藥及雌激素治療引發(fā)或加重黃褐斑相一致[5-6，9-11]。增加的α-MSH和前列腺素E2可通過(guò)促進(jìn)黑素細(xì)胞絲狀偽足遞送和脫落球狀顆粒的數(shù)量來(lái)驅(qū)動(dòng)黑素體轉(zhuǎn)移[12]。此外，ACTH與MSH共有前13個(gè)氨基酸序列，因此，具有相似的活性[9]，當(dāng)與黑素細(xì)胞表面的MCR2結(jié)合后發(fā)揮與MSH相似的作用。這一系列的過(guò)程最終導(dǎo)致黃褐斑的形成和/或加重。

在黃褐斑的發(fā)生發(fā)展中，紫外線照射是重要的外在刺激。紫外線通過(guò)增強(qiáng)P53的表達(dá)直接刺激表皮產(chǎn)生α-MSH，而后通過(guò)MSH/cAMP信號(hào)通路產(chǎn)生過(guò)量的黑素，導(dǎo)致黃褐斑的產(chǎn)生或加重[13]。

3 ?SCF/KIT信號(hào)通路

黃褐斑病灶內(nèi)檢測(cè)到干細(xì)胞因子（stem cell factor，SCF）在真皮的表達(dá)和KIT在表皮的表達(dá)顯著高于周圍正常皮膚。KIT是一種生長(zhǎng)因子受體，調(diào)節(jié)胚胎期和出生后干細(xì)胞的增殖和/或存活[14];同時(shí)也是一種蛋白酪氨酸激酶受體[15]。研究發(fā)現(xiàn)，SCF表達(dá)于角質(zhì)形成細(xì)胞、成纖維細(xì)胞和黑素細(xì)胞，而KIT主要表達(dá)于皮膚的黑素細(xì)胞，也少量表達(dá)于成纖維細(xì)胞[16]。SCF與KIT結(jié)合后參與調(diào)節(jié)多種生物過(guò)程，包括配子的發(fā)生、造血、肥大細(xì)胞的發(fā)育和功能以及黑素生成[16]。

在胚胎發(fā)育過(guò)程中，SCF/KIT對(duì)黑素成纖維細(xì)胞從神經(jīng)嵴的遷移起控制作用，并允許成人角質(zhì)形成細(xì)胞與黑素細(xì)胞之間進(jìn)行信號(hào)傳遞。KIT由胞外結(jié)構(gòu)域、跨膜區(qū)段、近膜區(qū)段和含約80個(gè)氨基酸殘基插入物的蛋白激酶結(jié)構(gòu)域組成[17]。在黑素細(xì)胞中，SCF與KIT的胞外結(jié)構(gòu)域結(jié)合后引起KIT的二聚化，導(dǎo)致蛋白激酶結(jié)構(gòu)域的激活。活化的KIT在酪氨酸殘基處發(fā)生自磷酸化，而后招募適配蛋白（SHC同源性2結(jié)構(gòu)域轉(zhuǎn)化蛋白1、SHP2），引起下游RAS的激活，進(jìn)一步導(dǎo)致RAF的活化（磷酸化），接著通過(guò)磷酸化激活MAPK級(jí)聯(lián)反應(yīng)。即SCF/KIT信號(hào)通路通過(guò)RAS/MAPK通路調(diào)控MITF的表達(dá)或磷酸化，進(jìn)而控制參與黑素合成的關(guān)鍵酶轉(zhuǎn)錄。在此過(guò)程中，p38的磷酸化對(duì)MITF起正向調(diào)節(jié)作用，促進(jìn)黑色素生成相關(guān)蛋白的合成，并最終導(dǎo)致黑色素合成的增加[15-16，18-19]。此外，SCF/KIT通路能被ACK2抑制（特異性地阻斷SCF激活KIT），導(dǎo)致黑素細(xì)胞的凋亡，致使黑色素合成減少。在黃褐斑的形成中，長(zhǎng)期的紫外線照射對(duì)黃褐斑的發(fā)生發(fā)展起著重要的作用。研究表明，角質(zhì)形成細(xì)胞在UVB的照射下能夠增強(qiáng)巨噬細(xì)胞游走抑制因子的生成，后者反過(guò)來(lái)可以刺激角質(zhì)形成細(xì)胞中SCF的生成，進(jìn)而黑色素生成增加，最終導(dǎo)致黃褐斑的產(chǎn)生或者加重[20]。

4 ?Wnt/β-catenin信號(hào)通路

Wnt信號(hào)通路可分為三類：經(jīng)典通路（又稱Wnt/β-catenin通路）、非經(jīng)典通路和鈣依賴通路。其中經(jīng)典信號(hào)通路（Wnt/β-catenin通路）參與調(diào)節(jié)黑素細(xì)胞從神經(jīng)嵴的分化發(fā)育以及黑色素的生成[21]。Wnt1與一種跨膜受體FRZED受體（本質(zhì)為G蛋白偶聯(lián)受體）結(jié)合，使GSK3β失活，促進(jìn)β-catenin的積累和穩(wěn)定[8，13]。β-catenin以與淋巴增強(qiáng)結(jié)合因子-1/T細(xì)胞因子（lymphoid-enhancer binding factor-1/T-cell factor，LEF-1/TCF）結(jié)合形成轉(zhuǎn)錄活化復(fù)合物的形式進(jìn)入細(xì)胞核，增強(qiáng)MITF的表達(dá)，導(dǎo)致黑色素合成增加。此外，Wnt1和Wnt3a能夠促進(jìn)神經(jīng)嵴細(xì)胞向黑素細(xì)胞的分化。其中Wnt1向黑素母細(xì)胞發(fā)出信號(hào)，增加黑素細(xì)胞的數(shù)量，Wnt3a作用于黑素母細(xì)胞以維持MITF的表達(dá)并促進(jìn)黑素母細(xì)胞分化為黑素細(xì)胞。同時(shí)，β-catenin和LEF1通過(guò)LEF1結(jié)合位點(diǎn)協(xié)同調(diào)控MITF-M啟動(dòng)子的表達(dá)[8，10]，啟動(dòng)下游信號(hào)通路，增加黑色素含量，導(dǎo)致黃褐斑的發(fā)生發(fā)展。

此外，Wnt信號(hào)通路可以被CDH11強(qiáng)化。CDH11作為角質(zhì)形成細(xì)胞中H19基因的表達(dá)產(chǎn)物，可通過(guò)N-鈣黏著蛋白誘導(dǎo)鄰近黑素細(xì)胞內(nèi)Wnt和AKT信號(hào)通路上調(diào)酪氨酸酶、MITF及β-catenin的表達(dá)，從而參與黑色素的生成[22]。

5 ?PI3K/Akt信號(hào)通路

在黑色素的生成過(guò)程中，PI3K/Akt信號(hào)通路可能起著雙向調(diào)控作用。紫外線照射使細(xì)胞內(nèi)cAMP顯著增加，cAMP通過(guò)抑制磷脂酰肌醇3-激酶（ Phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K）激活A(yù)kt，從而磷酸化激活糖原合成酶激酶β（Glycogen synthetase kinase，GSKβ），增強(qiáng)了MITF與MITF-M啟動(dòng)子的親和力，進(jìn)一步激活酪氨酸酶相關(guān)基因，增強(qiáng)黑色素的生成[8，23]。相反的是SCF與黑素細(xì)胞表面的受體KIT結(jié)合后發(fā)生二聚化并激活下游信號(hào)通路，其中包括PI3K。該信號(hào)通路磷酸化MITF并抑制其活化，從而抑制黑素生成[24]。最近的研究表明，芝麻酚通過(guò)PI3K/AKT信號(hào)通路增加 GSKβ的磷酸化，從而抑制MITF的磷酸化，使酪氨酸酶的表達(dá)和黑色素的合成受阻[25]。這為臨床治療黃褐斑等色素增加性疾病提供了新的思路。

6 ?其他分子信號(hào)通路

在UVB的照射下，角質(zhì)形成細(xì)胞可以有效地分泌多種細(xì)胞因子，如：內(nèi)皮素-1（Endothelin–1，EDN-1）。EDN-1通過(guò)激活PLCγ與EDNRB結(jié)合，引發(fā)多磷脂酰肌醇水解，生成三磷酸肌醇（inositol triphosphate，IP3）和二酰甘油（diacylglycerol，DAG），DAG激活蛋白激酶C（Protein kinase C，PKC）。活化的PKC直接磷酸化RAF或RAF-1，然后RAF-1通過(guò)磷酸化激活MAPK級(jí)聯(lián)。最終調(diào)控 MITF的表達(dá)，導(dǎo)致黑色素的產(chǎn)生。此外，EDN-1和SCF之間存在著相互作用，通過(guò)EDN-1誘導(dǎo)PKC的激活和SCF誘導(dǎo)KIT的自磷酸化，協(xié)同刺激黑色素的合成[19，26]。

相關(guān)研究表明，黃褐斑皮損處iNOS的表達(dá)顯著增加，且直接依賴于NF-κB的激活，而NF-κB可被PI3K/Akt信號(hào)通路激活。紫外線的照射可以促進(jìn)活性氧的生成，與此同時(shí)，雌激素在紫外線的照射下可以協(xié)同激活PI3K/Akt和NF-κB通路，導(dǎo)致角質(zhì)形成細(xì)胞產(chǎn)生iNOS和NO。而NO通過(guò)活化可溶性鳥(niǎo)苷酰環(huán)化酶增加酪氨酸酶的含量并提高其活性，導(dǎo)致色素沉著的發(fā)生[27]。

7 ?結(jié)論與展望

黑色素合成增加及其活性增強(qiáng)在黃褐斑的發(fā)病機(jī)制占有重要作用，涉及多種信號(hào)分子及通路，深入了解其相關(guān)的信號(hào)分子及通路，有助于開(kāi)發(fā)針對(duì)性的藥物和技術(shù)，從而幫助臨床醫(yī)師更好地選擇高效的治療措施，幫助黃褐斑患者取得最佳的治療效果。

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[收稿日期]2019-03-26

本文引用格式： 顧漢江，曾維惠.黃褐斑發(fā)病機(jī)制中黑色素相關(guān)的信號(hào)分子及通路[J].中國(guó)美容醫(yī)學(xué)，2019，28（5）：19-22.