Hippo信號通路與皮膚組織細胞修復研究進展

李晶晶 曹衛紅

[摘要]皮膚組織相關干細胞的增殖與分化受多種細胞信號通路的網絡化調節，其關鍵性的信號通路尚未明確。Hippo信號通路最早發現于果蠅體內，在哺乳動物中Hippo信號通路主要調控組織細胞的增殖、分化及器官發育和再生。近年來也有研究提示，Hippo信號通路在皮膚組織的修復與再生以及某些皮膚相關性疾病方面也發揮重要作用。尤其是在腫瘤細胞的增殖與分化方面起著重要的調控作用，本文就Hippo信號通路與皮膚組織細胞修復的研究進展綜述如下。

[關鍵詞]Hippo信號通路;組織損傷;YAP;修復;再生

[中圖分類號]R622 ? ?[文獻標志碼]A ? ?[文章編號]1008-6455（2020）01-0162-04

Advances in Hippo Signaling Pathway and Skin Tissue Cell Repair

LI Jing-jing，CAO Wei-hong

（Department of ?Plastic Surgery，Zhejiang Provincial ?Taizhou Hospital，Linhai 317000，Zhejiang，China）

Abstract： The proliferation and differentiation of skin tissue-related stem cells are regulated by a variety of cellular signaling pathways， among which the key signaling pathways are not yet clear. Hippo signaling pathway was first found in Drosophila melanogaster. In mammals， Hippo signaling pathway mainly regulates the proliferation and differentiation of tissue cells and organ development and regeneration. Recent studies suggest that Hippo signaling pathway also plays an important role in skin tissue repair and regeneration and some skin-related diseases， especially in regulation of the proliferation and differentiation on cancer cells.

Key words： Hippo signaling pathway; tissue damage; yap;repair;regeneration

表皮干細胞及毛囊干細胞的增殖與分化是決定皮膚組織損傷修復的關鍵因素[1-4]，這些干細胞可進一步分化為表皮基底層細胞及各種表皮細胞，并形成汗腺、皮脂腺等皮膚附屬器官。而這一過程中又受到調控干細胞增殖與分化的多種細胞信號途徑的調控，近年來的研究表明Hippo信號通路在細胞的增殖與分化中有重要的調控作用。為此，本文就Hippo信號通路與皮膚組織修復的相關研究進行整理分析，現綜述如下。

1 ?Hippo信號通路與組織細胞增殖分化

組織器官的發育是細胞增殖與分化的結果，在這一過程中wts（Warts）、sav（Salvador）及hpo是陸續發現的幾個關鍵基因，它們在組織器官發育方面共同發揮調控作用，此即Hippo信號通路[5-7]。在哺乳動物細胞中，轉錄輔助因子YAP/TAZ被認為是Hippo信號通路中信號傳遞的關鍵調控因子[8-9]，圍繞YAP/TAZ的相關研究表明MST1/2、SAV1、LAST1/2、MOB1構成了Hippo信號通路的核心激酶鏈[10-11]。Hippo信號通路屬于Ste20蛋白激酶家族，借助其下游的關鍵調控因子即轉錄激活因子TAZ/YAP，它幫助促進組織器官中干細胞的增殖與分化，使得組織器官不斷發育，諸如心臟、肝臟及腎臟還有皮膚組織等[12]。Hippo信號通路運作的基本機理為通過對細胞骨架蛋白形成刺激，使得細胞的分布和細胞間的密度產生改變，即促進細胞的增殖分化;再者Hippo信號通路的活躍也可能導致細胞產生癌變，因為輔助因子YAP在此過程中受到活化，進而使得細胞增殖速率加快，凋亡速率減緩，產生腫瘤[13-14]。Hippo信號通路是一條激酶鏈，但它并不是完全獨立存在的，有相關研究結果表明，在Hippo信號通路傳導路徑中，經典Wnt/β-Catenin通路、生長因子超家族TGF-β等都與其有密切聯系[15]。

經典的Wnt信號通路主要依賴于β-鏈蛋白（ β-Catenin）途徑[16-17]，其發揮作用主要基于β-Catenin 是穩定于細胞質內還是發生核移位[18]，一旦入核后，就可以激活轉錄因子T細胞因子/淋巴細胞增強因子（TCF/LEF），并促進下游基因的轉錄。TGF-β超家族其中包括轉化生長因子β（transforming growth factor-βs，TGF-βs）、激活素、骨形態發生蛋白（bone morphogenetic proteins，BMPs）及其他相關蛋白等。其中TGF-βs與細胞增殖、分化及調控干細胞等功能密切相關。有研究表明，Hippo通路與TGF-β通路之間存在關聯，并且這種關聯不僅存在于腫瘤中，還存在于胚胎干細胞和間充質干細胞中。

2 ?YAP在皮膚組織損傷修復中的作用

通過Hippo信號通路的傳導，YAP得到活化后能對組織干細胞的細胞增殖與分化速率產生調控作用，包括表皮、毛囊處的干細胞[18]。研究表明，YAP相關蛋白的表達水平在這兩處組織間有一定差距，其在表皮濾泡附近的表達水平明顯要高于毛囊外毛根鞘處。YAP在皮膚組織中的分布和表皮基底細胞的角蛋白分布大體相同，研究人員通過調節小鼠角質形成細胞中YAP的表達，并以正常野生鼠作為對照組，發現YAP過表達的突變鼠的角質形成細胞增生速率高于野生鼠，且皮膚損傷時傷口的愈合速度較快，這是過表達的YAP激活了β連環蛋白的結果，而角質形成細胞中剔除了YAP的突變鼠的細胞增生速率明顯減緩，其表皮不斷萎縮，且傷口愈合速度很慢，由此可見YAP相關蛋白對于促進傷口愈合有著重要作用。我國研究人員研究觀察兔耳瘢痕的結果表明，YAP蛋白的表達對促進傷口的愈合有一定功效。兔耳瘢痕表皮細胞的YAP表達主要集中在細胞質中，兔耳真皮成纖維細胞的YAP表達在細胞質和細胞核中都有分布，但在瘢痕細胞增生期間，YAP表達更多地集中于成纖維細胞的細胞核內，且YAP蛋白的表達量與傷口的創面大小有相關性，創面越大，YAP蛋白的表達越多，隨著傷口的不斷愈合，YAP蛋白的表達量也出現由多至少的變化。由此可知，YAP蛋白參與并促進了傷口愈合，此外還有與YAP蛋白旁系同源的TAZ蛋白也對傷口愈合起一定作用，TAZ蛋白主要分布于真皮細胞的細胞質內，YAP蛋白則分布于表皮細胞、毛囊細胞的細胞質和細胞核中，在皮膚組織出現傷口時，角質形成細胞中的YAP蛋白及TAZ蛋白均呈現活躍表達的情況，使得細胞的增殖及再生能力提高，隨著瘢痕愈合的演進，YAP蛋白及TAZ蛋白的分布開始產生變化。TAZ蛋白在瘢痕愈合的第1天開始在真皮細胞的細胞核中形成分布，在2～7d內，YAP蛋白也出現于真皮細胞的細胞核內，此時真皮細胞的細胞核內存在有YAP及TAZ兩種蛋白，它們在細胞核中的不斷表達促進了傷口的快速愈合。YAP蛋白及TAZ蛋白還具有其他作用：根據上述的突變鼠實驗可知，角質形成細胞中敲除YAP、TAZ蛋白的傷口愈合速度有所延遲，且轉錄生長因子β1的表達也有所減少，此外，在TGFβ1信號通路的構成中也有YAP和TAZ蛋白的參與。在Hippo信號通路的傳導中，受到真皮細胞極性調控蛋白的作用影響，YAP會在基底柱狀細胞增殖過程中從細胞核向細胞質移動，而鱗狀上皮細胞對于YAP蛋白表達的調節則是通過其他機制來進行的。在細胞核中的非磷酸化YAP通過與TEAD轉錄因子的結合讓目標基因轉錄，進而起到促進細胞增殖分化的作用，此外，細胞中YAP蛋白的敲除則會導致細胞增殖的速率放慢，最終導致細胞的凋亡，這也從側面反映了YAP對細胞增殖的作用。YAP蛋白的表達可以調節細胞的分布、細胞間的密度，改變細胞的增殖與分化速率，并對表皮細胞穩態具有一定影響，細胞內缺乏YAP蛋白的表達則不利于維持表皮細胞的穩態，綜上所述，YAP在皮膚組織受損修復方面具有促進傷口的愈合、瘢痕增生及實現皮膚再生等作用[19]。

3 ?YAP在皮膚疾病中的研究

根據多項臨床上的病例研究表明，很多皮膚病的發生都和YAP有直接的關系，其中包括皮膚角質化的現象以及棘層增厚等問題。由此，開展了多方面的分析，普遍認為YAP能夠引起細胞增生，導致癌癥發生[20-21]。

3.1 YAP與皮膚腫瘤：研究表明，YAP在鱗狀細胞癌中的表達較高，高出了同類其他疾病的含量;同時，在分化鱗狀細胞癌中的高低狀態中，YAP的表達也不同，較高的是在中低化的狀態中;為了進一步研究YAP對鱗癌細胞的調節機制[22-23]，開展了一系列的研究實驗，以此來發現其在皮膚腫瘤中的作用表達;其中一項研究為在皮膚鱗狀細胞癌中消除YAP，消除之后通過觀察，其癌細胞出現了不僅生長緩慢而且在個別階段還停止了增生。并且減少了細胞調節因子的數量。從而可以表明，為了促進其遷移轉錄的能力，在G1/S期促進了癌細胞增殖，并對癌變進行了抑制;另外還可以通過AREG的表達對信號通路EGFR/RAS活化，以便帶動ERK、PI3K/AKT通路的活化，從而促進細胞發生了一系列轉變。此外，在各種皮膚病癥的分析中還發現了一種高蛋白的表達，為S100A7，此蛋白可以促進細胞的增殖，具有和YAP蛋白類似的特性，還可實現對細胞分化的抑制;為了深入分析其表征，通過在A431鱗癌細胞中研究發現，TEAD1、YAP相互作用還可以起到對S100A7抑制，兩者既有相似性，又具有一定的反向關系;通過以上的研究分析可知，為了維持細胞生長、對細胞死亡抑制，S100A7發揮了YAP蛋白的替代作用。在不同的皮膚病癥中YAP蛋白表現了不同的表達量，其中在基底細胞癌中具有高增量;除此之外還包括具有一定調節作用的兩個靶因子CCN1、CCN2;這兩種靶因子分別具有不同的功能;其中對角質細胞具有決定作用的為CCN1;對細胞外基質微環境有影響的是CCN2，通過相關的實驗研究表明，在去除了YAP蛋白的皮膚細胞中，使用CCN1能夠促進此細胞的增長，由此表明，YAP蛋白的調節和CCN1、CCN2存在一定的關系。在皮膚黑素瘤中，YAP蛋白也有明顯的表達增量;其分布的特性基本涵蓋了全部的黑色素的腫瘤細胞，只有一少部分位于表面的痣細胞，對于黑素瘤YAP蛋白具有較強的適應性，能快速融合到細胞中，因此其表達量顯著高于在正常條件下的數量，而色素痣細胞的表達受YAP蛋白的影響較小;一旦在黑素瘤中形成了YAP的過表達，一般都無法對患者治愈。在這種狀態下，極大增強了對腫瘤細胞的復制能力，加強了其擴散的速度，如果在黑素瘤細胞中去除YAP蛋白，就可以起到對腫瘤細胞抑制的作用，擴展能力也會降低。YAP蛋白的表達率在黑素瘤中的表達不僅受到其浸潤性的影響，還和其預后有關聯，其中毛母質瘤生長受到了YAP蛋白的促進，從其結構上以及產生上分析，毛母質瘤不會形成惡性腫瘤。經過大量的臨床研究發現，YAP蛋白在毛母質瘤中的表達隨著瘤體的增大而增加，同時也隨著增殖能力的降低而減少。

3.2 其他：研究表明，YAP蛋白在大皰性疾病中表達異常。ɑ-catenin蛋白在細胞膜中的表達會隨著YAP蛋白的過表達而降低;從而在皮膚表面形成水皰。因此，受到YAP蛋白的影響會在大皰性疾病的表皮松解發病過程中有重要作用。除了以上提及的YAP對皮膚組織修復的表達外，在促進成人T細胞白血病的生長中，信號通路Hippo中的YAP蛋白也發揮了積極作用[24]，其中Warts（WTS）基因將會引起細胞的過度增殖及多種發育缺陷癥狀。另外，有研究團隊證明，缺失Hippo（hpo）和Mats基因也會導致組織過度生長并導致細胞凋亡延遲。有關ATL的研究一方面對Tax病毒蛋白的形成進行了論述;另一方面，YAP蛋白功能受到NF-KB/P65的激勵，建立了分子機制。該研宄不僅豐富了成人T細胞白血病形成原因，也從另外的角度來分析成人T細胞白血病的治療方式，提供了不同的方案;在對細胞增殖的控制上YAP的作用比較明顯，而且各種基因要素（c-myc、survivin）不僅和患者的預后有關，也和CML的快速變化有關;不過，由于CML的病理特殊性，無法細致的分析YAP蛋白的表達影響。

4 ?小結

自從在果蠅體內發現Hippo通路以來，就廣泛應用于對信號的轉導，其主要目的是用來控制細胞的增殖率，維持內部的平衡，并對細胞的接觸線抑制進行調節，還可以對器官的體積進行控制。在通路的轉錄因子中，YAP發揮了重要作用，除自身外，還能夠和多種轉錄因子互相融合，形成新的因子，以便對下游多種基因的表達實施有效調控。在細胞間的相互作用中，YAP蛋白和位于上游的通路都發揮了決定性的功能。為此針對YAP蛋白，進行了多方位的病理研究，主要是以腫瘤為主，另外，在對各種癌癥疾病的研究中也表現出了表達的高數值，還有在一些特殊性的病癥中也發現了YAP蛋白的高表達[25-28];這些現象都充分說明YAP蛋白所起的重要作用，同時隨著YAP蛋白表達量的增加，也造成了病情的惡化和治愈難度的提升，YAP蛋白在一些皮膚疾?。ㄈ纾恒y屑病、魚鱗病、慢性濕疹、尋常疣等）以及皮膚組織修復過程也呈高表達或表達異常狀態，提示YAP蛋白在皮膚組織修復過程中有重要作用。同時相關研究也提示，在信號通路中，Hippo不是單獨存在的，是和其他通路形成了互相關聯的關系[29-30]，具有一定的復雜性，還需提高研究的深度。目前，雖然開發了一些新藥用于抑制YAP蛋白，但是還不完善，有副作用的產生，不過，也為以后的提升提供了解決的思路，具有一定的作用。

[參考文獻]

[1]Jablons D，Woodard G.MS31.03 targeting the hippo pathway[J].? ? ?JThoracic Oncology，2018，13（10）：205.

[2]Zhi L，Elizabeth G，Coles MC，et al.Quantitative methods for measuring repair rates and innate-immune cell responses in wounded mouse skin[J].Front Immunol， 2018，9：347-351.

[3]Karpowicz P，Perez J，Perrimon N.The Hippo tumor suppressor pathway regulates intestinal stem cell egeneration[J]Development，?2010，137（24）：4135-4145.

[4]Yan S，Libing D，Xiaojian L，et al.Epidermal stem cells cultured on collagen-modified chitin membrane induce in situ tissue regeneration of full-thickness skin defects in mice[J].PLoS One，2014，9（2）：e87557-e87563.

[5]Sun S，Irvine KD.Cellular organization and cytoskeletal regulation of the hippo signaling network[J].Trends Cell Biol，2016，26（9）：694-704.

[6]Meng Z，Moroishi T，Guan KL.Mechanisms of Hippo pathway regulation[J].Genes Dev， 2016，30（1）：1-17.

[7]Fu V，Plouffe，Steven W，Guan KL.The Hippo pathway in organ development， homeostasis， and regeneration[J].Curr Opin Cell Biol，2017，49：99-107.

[8]Plouffe SW，Lin KC，Moore JL，et al.The Hippo pathway effector proteins YAP and TAZ have both distinct and overlapping functions in the cell[J].J Biol Chem，2018，293：11230-11240.

[9]Qin H，Hejna M，Liu Y，et al.YAP induces human naive pluripotency[J].Cell Rep，2016，14（10）：2301-2312.

[10]Chen YA，Lu CY，Cheng TY，et al.Domain-containing proteins yap and taz in the hippo pathway as key regulators in stemness maintenance， tissue homeostasis， and tumorigenesis[J].Front，2019，9：60.

[11]Shu Z，Gao Y，Zhang G，et al.A functional interaction between Hippo-YAP signalling and SREBPs mediates hepatic steatosis in diabetic mice[J].J Cell Mol Med，2019：1-13.

[12]Sun P，Gao H.P075 Hippo-YAP pathway mediated resistance to crizotinib in ros1-positive lung cancer[J].J Thorac Oncol，2018，13（12）：S1075.

[13]Zhang S，Chen Q，Liu Q，et al.Hippo signal-ing suppresses cell ploidy and tumorigenesisthrough Skp2[J].Cancer Cell，2017，31（5）：669-684.

[14]Nguyen TH，Kugler JM.Ubiquitin-dependent regulation of the mammalian hippo pathway： therapeutic implications for cancer[J].Cancers，2018，10（4）：121.

[15]Szeto SG，Narimatsu M，Lu M，et alYAP/TAZ are mechanoregulators of TGF–beta-Smad signaling and renal fibrogenesis[J].J Am Soc Nephrol，2016，27（10）：3117-3128.

[16]陳力瑩，范餛梧，王金水，等.Wnt-1基因對人表皮干細胞的分化與增殖的影響研究[J].中華損傷與修復雜志（電子版），2012，7（1）：24-28.

[17]Bae JS，Jeon Y，Kim SM，et al.Depletion of MOB1A/B causes intestinal epithelial degeneration by suppressing Wnt activity and activating BMP/TGF-βsignaling[J]. Cell Death Dis，2018，9（11）：1083.

[18]邱虹，韓焱福，陶然.Wnt/3-catenin信號介導臍帶問充質干細胞修復糖尿病創面的應用前景[J].中華損傷與修復雜志：電子版，2016，11（2）：144-146.

[19] Liu Chittenden Y，Huang B，Shim JS，et al.Genetic and pharmacological disruption of the TEAD-YAP complex suppresses the on-cogenic activity of YAP[J]Genes Dev，2012，26（12）：1305.

[20]Markeson D，Pleat JM，Sharpe JR，et al.Scarring， stem cells， scaffolds and skin repair[J].J Tissue Engineer Regenerat Med，2015，9（6）：

649-668.

[21]Aceto N，Bardia A，Miyamoto DT，et al.Circulating tumor cell clusters ?are oligoclonal precursors of breast cancer metastasis[J]Cell，2014，158（5）：1110-1122.

[22]Cotton JL， Li Q， Ma L，et al.YAP/TAZ and hedgehog coordinate growth and patterning in gastrointestinal mesenchyme[J].Dev Cell，2017，43（1）：35-47.

[23]Pan D.Abstract IA34： Hippo signaling in development and cancer[J].Cancer Res，2013，73（19 Supplement）：IA34.

[24]Chakraborty S，Njah K，Pobbati AV，et al.Agrin as a mechanotransduction signal regulating YAP through the hippo Pathway[J].Cell Rep，2017，18（10）：2464-2479.

[25]Qin Zhang，Yanjun Guo，Hui Yu，et al.Receptor activity-modifying protein 1 regulates the phenotypic expression of BMSCs via the Hippo/Yap pathway[J].J Cell Physiol，2019，234（8）：13969-13976.

[26]Weiyi Pan，Li Yang，Jinle Li，et al.Traumatic occlusion aggravates bone loss during periodontitis and activates Hippo-YAP pathway[J].J Clin Periodontol，2019，46（4）：438-447.

[27]Alfonso L，Jun YP，Joshua Paré，et al.The Hippo pathway prevents yap/taz-driven hypertranscription and controls neural progenitor number[J]. Developmental Cell，2018，47（5）：1-16.

[28]Panciera T，Azzolin L，Cordenonsi M，et al.Mechanobiology of YAP and TAZ in physiology and disease[J].Nat Rev Mol Cell Biol，2017，18（12）：758-707.

[29]Sun S，Irvine KD.Cellular organization and cytoskeletal regulation of the hippo signaling network[J].Trends ?Cell Biol，2016，26（9）：694-704.

[30]Mya IM，Halder G.The Hippo pathway in cellular reprogramming and regeneration of different organs[J].Curr Opin Cell Biol，2016，43：62-68.

[收稿日期]2019-06-27

本文引用格式：李晶晶，曹衛紅.Hippo信號通路與皮膚組織細胞修復研究進展[J].中國美容醫學，2020，29（1）：162-165.