板層小體與相關皮膚病研究進展

丁雨薇 喬建軍 方 紅

浙江大學醫學院附屬第一醫院皮膚科，浙江杭州，310003

板層小體(lamellar bodies，LB)，又名角質小體、Odland小體、被膜顆粒或板層顆粒，是一種橢圓形，內部為層狀結構的分泌性細胞器。1957年，Selby在電子顯微鏡下首次發現LB。LB存在于表皮、肺、羊水、口腔等部位。表皮內LB形成于角質形成細胞(keratinocyte，KC)分化過程中，位于棘層上部和顆粒層之間，參與形成皮膚屏障。隨著電子顯微鏡技術的不斷發展，LB的研究逐步加深。本文綜述LB的來源、合成與分泌調控、屏障功能以及其異常與相關皮膚病等方面的研究進展。

1 LB

1.1 LB的來源 目前關于LB的來源尚不明確。有研究認為LB從反面高爾基體網狀結構(trans-Golgi network，TGN)膜泡中釋放而來。證據如下：(1)聚焦離子束掃描電子顯微鏡觀察發現，LB是由TGN衍生而成的管狀囊泡結構，TGN、LB和最上層顆粒層細胞的細胞膜是相同的連續膜結構[1]；(2)用聚焦離子束掃描電子顯微鏡觀察并重建LB的3D結構顯示，LB在第二層顆粒層細胞內由囊泡狀轉變為網狀，而且TGN在該層細胞的胞漿內呈分支狀或管狀結構和LB相連[2]；(3)LB和TGN上存在很多相同的生物標記物，如ABAC12、葡萄糖基神經酰胺轉移酶等。

也有學者提出LB是一種溶酶體相關細胞器(lysosome-related organelle, LRO)。通過蛋白質組學比較LB和其他LRO，發現LB上60%的蛋白質存在于其他LRO中[3]。此外研究發現LB可能通過細胞自噬形成。LRRK2(leucine-rich repeat kinase 2)是一種參與細胞自噬和溶酶體途徑的蛋白激酶，LRRK2基因敲除小鼠中LB體積顯著增大，脂類分泌減少[4]。LRRK2基因敲除后細胞自噬過程受損，導致LB成熟受限，與細胞膜融合減少。更有學者直接觀察到LB在自噬泡中聚集[5]。自噬是溶酶體依賴的物質降解過程，因此LB可能與溶酶體存在相關。

1.2 LB合成與分泌的調控 LB合成、裝載和分泌的調控機制十分復雜，尚未完全闡明。高爾基pH調節器(Golgi pH regulator，GPHR)是高爾基體正常酸化所必需的陰離子通道，是調控LB合成的主要因素。 GPHR基因敲除小鼠表現為皮膚色素減退、脫毛和鱗屑增多，經皮水分丟失(transepidermal waterloss, TEWL)增加；電鏡觀察顯示KC產生異常的LB[6]。此外，LB標記物抗體TGN46和激肽釋放酶7以及組織殺菌素相關抗菌肽，在GPHR基因敲除小鼠皮膚中的表達均較野生型小鼠減少[6]。這些結果均表明，GPHR對表皮的穩態包括LB的形成和屏障功能至關重要。

與魚鱗病相關的基因也會影響LB的合成、裝載和分泌，具體機制不明。ABCA12是一種通過LB轉運脂質的跨膜脂質轉運蛋白，因ABCA12基因突變導致的丑角樣魚鱗病(harlequin ichthyosis)表現為角質層脂質轉運障礙，影響LB內葡萄糖基神經酰胺聚集[7]。關節痙攣-腎功能損害-膽汁淤積綜合征(ARC綜合征)皮膚呈魚鱗病樣改變，引起該病的相關基因VPS33B和 VIPARV會影響LB裝載和分泌，在這兩個基因敲除小鼠表皮中，LB的裝載物密度降低，脂質存儲減少，LB呈氣球樣形態，在表皮上分泌也更分散[8]。

參與囊泡轉運的蛋白質基因Rab11a沉默會導致角質層外脂質減少，顆粒層內LB密度降低，LB分泌區域減少，且LB內裝載物異常使得LB通過溶酶體途徑被降解[9]。敲除參與微管束生成和連接固定的Ninein蛋白小鼠表皮中發現LB合成正常，但僅分泌少量且形態較小的LB[10]。

LB的分泌還受角質層細胞外環境的影響。用-0.5 V電位處理離體的人皮膚標本2小時后，發現與未處理皮膚對照相比，LB分泌加快，細胞外脂質域更廣泛[11]，表明皮膚外負電位可以刺激皮膚LB分泌。皮膚局部應用果糖或木糖醇后，最上層顆粒層LB分泌增加，促進脂質釋放，加快表皮滲透性屏障恢復[12]。

2 LB的功能

LB中裝載多種內容物，主要包括蛋白質如酶類、蛋白酶抑制劑、抗菌肽等，以及多種脂質如葡萄糖基神經酰胺、膽固醇、脂肪酸、磷脂等。這些豐富的內容物使得LB在形成皮膚多種屏障中起了極其重要的作用。皮膚角質層是由老化的角質細胞和角化包膜(cornified envelopes)構成“磚墻”結構，LB通過分泌脂質前體和脂質加工酶到KC間隙，參與了角化包膜形成過程，提供了表皮滲透性屏障的物質基礎[13]。LB分泌的酸性磷酸酯酶A2，可以將磷脂分解為甘油和游離脂肪酸，游離脂肪酸維持皮膚pH值在4.0～6.0，構成正常皮膚酸性環境[14]。LB通過分泌激肽釋放酶5和激肽釋放酶7等蛋白酶及其抑制劑，參與調控脫屑過程[15]。此外，LB含有重要的抗菌肽，如人類β防御素-2和Cathelicidins(LL-37)，后者能趨化免疫細胞，使皮膚成為固有免疫的第一道防線[16]。

LB具有多態性。LB的形態隨外界環境刺激發生變化，其形態特征反映了LB的功能狀態。鳥類表皮上存在LB的同源物-多顆粒小體(multigranular bodies, MGBs)具有雙重調節屏障功能，形態可以根據外界環境刺激發生變化，達到保護機體的目的。研究發現在干旱缺水環境中，鳥類通過增加MGBs數量減少TEWL，當環境濕度增加后，MGBs開始在原位退化成脂滴[17]。類似現象在實驗小鼠中也觀察到，將屏障修復功能受損的小鼠直接暴露于寒冷環境，其表皮在新生成的非層狀結構的LB中穿插著層狀結構的LB，一旦停止寒冷暴露，這種變化就會消失[18]。

3 LB異常與相關皮膚病

3.1 Refsum病 Refsum病，又稱遺傳性運動失調性多發性神經炎，為一種罕見的常染色體隱性遺傳性疾病。患者體內因缺乏植烷酸α羥化酶導致植烷酸氧化障礙，體內植烷酸大量積累引起中樞神經系統病變，皮膚呈魚鱗病表現，屏障功能受損。體內積累的植烷酸主要聚集在LB和脂肪細胞內。患者表皮內LB密度正常，但呈扭曲狀，或為非層狀結構。部分甚至完全缺乏層狀物質，而呈現出均勻的電子致密物質[19]。Refsum病患者表皮內LB形態會隨著血液中植烷酸水平的變化而變化。患者診斷為該病后均采用無植烷酸飲食療法，其血液中植烷酸水平較低，表皮內LB呈現為“典型”的層狀結構。但是，在某些特殊情況下，如患者出現體重減輕，儲存在脂肪細胞中的植烷酸被釋放到血液循環中，表皮內LB顯示出溶酶體樣形態，角質層細胞間脂質內出現非層狀物質。據此，研究者推測Refsum病患者體內累積的植烷酸很可能先貯存在表皮內LB中，再以一種溶酶體樣的方式排泄到皮膚表面，從而排出體外。

3.2 Chanarin-Dorfman綜合征 Chanarin-Dorfman綜合征是一種中性脂質貯存異常疾病，以魚鱗病、白細胞脂質空泡、多臟器受累為特征，皮膚滲透屏障受損和角質層完整性異常，其發病與脂質水解酶CGI-58/ABHD5突變有關。患者表皮有大量的異常LB、細胞間層狀結構紊亂和脂質空泡。在Chanarin-Dorfman綜合征患者的表皮LB中存在一種脂質微包裹體(lipid microinclusions)，這種脂質微包裹體被LB分泌到角質層細胞間隙形成一種非層狀結構，據此推測該病患者可以通過LB將中性脂質等有毒物質排泄到表皮外[20]。

3.3 特應性皮炎 特應性皮炎患者皮膚存在脂質缺乏，特別是表皮內LB分泌的神經酰胺和游離脂肪酸。有研究者在特應性皮炎的動物模型上使用LB模仿系統(lamellar body mimetic system)，發現可以有效降低TEWL、表皮厚度以及淋巴細胞浸潤，減輕皮膚炎癥，修復皮膚屏障[21]。分子遺傳學研究表明特應性皮炎是由角質層結構蛋白基因突變所致，最常見的是絲聚蛋白(filaggrin, FLG)，其余還有FATP4、TMEM79、SPINK5等[22]。這些突變會影響LB的裝載和分泌。FLG單個等位基因缺失會導致KC內細胞骨架異常，進而導致LB裝載異常，出現空泡狀LB，分泌功能受損，部分LB被潴留在細胞內，在顆粒層細胞間出現非層狀物質堆積。此外，FLG突變會導致多元羧酸減少，表皮pH上升，引起LB分泌后處理過程延遲。最終引起AD患者皮膚脂質分泌受損，KC外雙層脂質結構紊亂，皮膚屏障功能受損。

3.4 其他疾病 銀屑病患者皮損處LB數量和神經酰胺酶分泌較正常人顯著減少，且LB更多地呈現空泡或部分片狀形態，而非皮損處則以正常的層狀結構為主[17]。其他如多形性日光疹[23]、激素依賴性皮炎[24]等伴皮膚屏障受損的皮膚病中均存在LB數量明顯減少，密度降低，排列紊亂，板層脂質分泌減少。白癜風皮損KC間隙增大，KC內出現空泡和無形電子致密物，推測也可能與LB異常分泌有關[25]。

4 總結

綜上所述，LB是一種在皮膚多種屏障中起重要作用的分泌性細胞器，其合成和分泌的調控機制復雜，受基因及細胞外環境等因素影響。表皮內LB異常使得皮膚屏障受損，是特應性皮炎、魚鱗病綜合征等多種皮膚病的可能發病機制之一。對其進行深入研究，可為皮膚屏障功能受損相關性皮膚病的發病機制提供新的線索。