神經酰胺與相關皮膚病的研究進展

劉韻祎 張嘉文 劉子菁 王小燕 劉乙萱 姜沛彧 許 陽

南京醫科大學第一附屬醫院皮膚科，南京，210029

神經酰胺是皮膚中一種重要的生理性脂質，由長鏈鞘氨醇堿基和脂肪酸組成，是皮膚物理屏障的重要組成部分，也參與皮膚免疫與其他多種細胞生物學過程，其合成與代謝異常與多種皮膚疾病密切相關，而添加了神經酰胺的護膚品已被用于多種皮膚疾病的輔助治療。

1 神經酰胺概況

神經酰胺由板層小體合成和分泌，與膽固醇、游離脂肪酸一起構成細胞間脂質，參與維持皮膚屏障功能。目前發現，皮膚角質層中有16種不同亞型神經酰胺，其中12種為游離可提取亞型，另外4種與細胞角質套膜連接，難以單獨提取和測定。

目前神經酰胺有兩種命名系統(表1)：方法一是根據色譜遷移排列次序為神經酰胺1～8，以及之后按發現時間次序命名，按序為神經酰胺9～11；方法二則是按分子結構命名，末位字母為鞘氨醇基團，包括S(鞘氨醇，sphingosine)、 dS(二氫鞘氨醇，sphinganine)、P(植物鞘氨醇，phytosphingosine)和H (6-羥基鞘氨醇，6-hydroxy sphingosine)，前面字母代表酰基鏈：包括N (無羥基，non-hydroxy)、A(α-羥基，α-hydroxy)和EO(亞油酸酯化的ω-羥基)。

表1 兩種命名系統的16種亞型神經酰胺

16亞型神經酰胺中，ω-羥基化的四種鞘氨醇(OdS、OS、OP和OH)與細胞角質套膜連接，常規化學洗脫法無法檢測到，另EOdS含量極其稀少，也較難檢測。故既往文獻通常是11種亞型神經酰胺含量的相關數據，不同亞型神經酰胺在角質層中所占比例存在差別，有文獻報道其中NP 占22.10%，NH占14.50%，而AH、NDS、AS、AP和NS分別占10.80%、9.80%、9.60%、8.80%和7.40%[1]。不同亞型神經酰胺中因碳鏈長短不同又可進一步細分為不同分子量神經酰胺，有文獻報道檢測到11種亞型中的342種不同分子量大小的神經酰胺[2]。

對于神經酰胺測定方法大多為定性半定量或是對于部分神經酰胺亞型的定量，Farwanah等[3]使用高效薄層色譜測定7 名健康受試者前臂內側皮膚部分神經酰胺亞型含量，其中AH(14.1±1.7)μg/cm2、AP(7.5±1.3)μg/cm2、NH+AS(20.7±1.3)μg/cm2、EOH(7.6±1.3)μg/cm2、NP(16.5±1.4)μg/cm2、NS(19.9±1.5)μg/cm2、EOS(13.7±1.2)μg/cm2。近有研究團隊在7個中國健康受試者前臂皮膚采用氰基丙烯酸酯粘合法取材后行高效液相色譜串聯質譜分析，檢測到12種亞型神經酰胺，每個人神經酰胺平均含量分別為33.63、27.59、108.57、220.75、149.20、43.06和22.78 μg/mL，但無單一亞型含量具體數據結果[4]。

2 神經酰胺在皮膚中的生物學效應

2.1 參與組成皮膚屏障 皮膚屏障包括物理、化學、免疫和微生物屏障，而其中物理屏障主要由角質層與細胞間連接構成。角質層中細胞及細胞間脂質參與構成“磚墻結構”，細胞間脂質主要包括神經酰胺、脂肪酸以及膽固醇。神經酰胺的兩親特性使得屏障脂質形成膜狀細胞間脂質層，而其親水性基團可促進表皮水合，防止過度經皮水分丟失。

神經酰胺可促進絲聚蛋白(filaggrin, FLG)的合成，而FLG不僅是重要的結構蛋白，也是保濕因子的主要來源。FLG單體聚合形成角蛋白束，參與維持角質層的結構和完整性，絲聚蛋白經酶催化后分解為游離氨基酸及其他天然保濕因子，包括尿素、吡咯烷酮羧酸鈉、乳酸等。對比來源于AD患兒皮損皮膚及正常兒童皮膚原代角質形成細胞的研究顯示神經酰胺能在RNA水平和蛋白水平增加FLG的表達，改善角質細胞分化異常，改善AD患者皮膚物理屏障[5]。Jiang等[6]研究表示，在人角質形成細胞中神經酰胺可能通過促進半胱天冬酶14的表達，從而進一步促進FLG合成。另有研究發現神經酰胺可使新生兒包皮分離培養的角質形成細胞內鈣離子水平升高，且可使胞外信號調節激酶和c-Jun氨基末端激酶的磷酸化增加，從而增加FLG的表達[7]。

2.2 參與信號轉導 細胞內神經酰胺可作為信使神經酰胺在各種生物過程中充當第二信使。信使神經酰胺與非信使神經酰胺來源類似，且化學結構無明顯差異，包括表皮特有的ω-O-酰基-超長鏈神經酰胺。但非信使神經酰胺的大部分前體(葡萄糖基神經酰胺)均在板層小體內，不能直接進入細胞漿內而無法參與信號傳導。

除了作為生物膜的基本結構部分之外，包括鞘脂在內的脂質越來越多地被認為是許多重要細胞過程(包括自噬)的重要調節因子[8]。細胞自噬在生理及病理狀態下都是維持細胞自我穩定和更新的重要機制。其中，神經酰胺作為脂代謝核心分子參與調控細胞自噬。神經酰胺誘導自噬的主要機制包括：(1)抑制絲/蘇氨酸蛋白激酶(silk/threinine protein kinase, Akt)活性及表達，Akt是一種自噬抑制劑，在正常生理條件下，通過激活哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin, mTOR)激酶抑制自噬。神經酰胺能負性調節磷酸肌醇-3-激酶(PI3K)/Akt途徑，從而誘導自噬；(2)促進自噬相關基因Beclin 1表達及功能。神經酰胺可直接促進Beclin 1基因表達，也可通過活化蛋白激酶c-Jun氨基末端蛋白激酶(c-Jun N-terminal kinase,JNK)，抑制Bcl-2與Beclin 1的BH-3結合，增加Beclin 1表達，從而誘導自噬產生[9]。

神經酰胺作用的下游信號眾多，包括了多種蛋白激酶和蛋白磷酸酶:蛋白激酶C(protein kinase C, PKC)、Jun氨基酸末端激酶(C-Jun N-terminal Kinase, JNK)、Ras激酶抑制劑(kinase suppressor of Ras, KSR)、蛋白磷酸酶1(protein phosphatase 1, PP1)和蛋白磷酸酶2A(protein phosphatase 2A, PP2A)等。神經酰胺通過多種直接或間接機制來激活這些靶分子,如神經酰胺在富含半胱氨酸的結構域結合并直接激活PKCζ，也可以通過Rac-1、PKCζ等活化JNK。JNK介導的信號傳遞通路主要與細胞生長抑制及凋亡有關。ERK(extracellular signal-regulated kinase)介導的途徑主要與細胞增殖相關，生長因子與鞘氨醇等可激活ERK而促進細胞生長。PP2A可負調控PKC、Akt等促生長激酶，也可通過抑制Bcl-2等在細胞凋亡通路中發揮抗凋亡作用。

神經酰胺的代謝與其信號轉導間也存在著密切聯系。紫外線UVA通過激活轉錄因子AP2導致ICAM-1表達增加，促進神經酰胺的產生，使其誘導角質細胞凋亡，這些增加的神經酰胺又能激活神經酰胺從頭合成途徑中的限速酶—絲氨酸棕櫚酰轉移酶，促進神經酰胺合成[10]。

2.3 調節皮膚免疫 皮膚脂質在免疫調節及炎癥反應中起重要作用。最早1948年一項結核桿菌相關研究發現鞘氨醇具有抗菌特性[11]。Fischer等[12]發現，鞘氨醇、二氫鞘氨醇和植物鞘氨醇對一系列革蘭陽性菌和革蘭陰性菌(包括大腸桿菌、具核梭桿菌、金黃色葡萄球菌、輕鏈球菌等)具有相似的抗菌活性。他們的研究發現這些鞘氨醇堿在細菌細胞膜內堆積并誘導細菌超微結構的損傷，具體機制可能與鞘氨醇堿插入細胞質膜(革蘭氏陽性和革蘭氏陰性細菌)和外膜內部小葉(革蘭氏陰性細菌)中的極性脂質，引起細菌細胞膜物理性質改變而失去膜功能有關[12]。

3 與神經酰胺代謝相關的皮膚疾病

神經酰胺作為表皮中重要脂質，其代謝異常與多種皮膚疾病相關，包括銀屑病、特應性皮炎、痤瘡、常染色體隱性先天性魚鱗病等。

3.1 銀屑病 目前研究表明銀屑病患者皮膚神經酰胺含量及組分均存在異常。Boradzicz等[13]發現銀屑病患者皮損區斑塊中神經酰胺含量及絲氨酸軟脂酰轉移酶(serine Palmitoyltransferase，SPT)蛋白表達水平較皮損周圍皮膚顯著降低。Nakajima等[14]發現與野生型小鼠相比，SPT基因敲除新生小鼠全身皮膚干燥，角質層中神經酰胺含量顯著減少且其持水能力降低，兩周后小鼠出現銀屑病樣皮損，組織學表現與銀屑病類似。銀屑病患者皮損部位神經酰胺亞型組成也發生改變，與周圍非皮損皮膚相比，神經酰胺EOS、NP和AP含量下降，而銀屑病皮損區神經酰胺的總量沒有明顯異常[13]。有研究認為銀屑病皮損區中含長鏈脂肪酸的神經酰胺減少，可能與患者皮膚中的干擾素降低了角質形成細胞中長鏈脂肪酸延長酶(elongase of long-chain fatty acids, ELOVL)和神經酰胺合成酶的mRNA表達有關[15，16]。

3.2 特應性皮炎(atopic dermatitis, AD) 與健康皮膚相比，AD患者皮損區角質層神經酰胺含量及成分組成均發生顯著改變，且AD的臨床嚴重程度和神經酰胺總量水平呈負相關[17]。在AD患者皮損區，大分子量神經酰胺亞型含量減少而小分子量神經酰胺亞型含量增多[18]。Macheleidt等[19]發現，健康人群表皮中與蛋白結合的ω-羥基神經酰胺重量占與蛋白質結合總脂質的46%～53%，而AD患者皮損和非皮損區域的ω-羥基神經酰胺重量僅10%～25%和23%～28%。

3.3 痤瘡 痤瘡患者皮膚中神經酰胺含量亦存在異常。Pappas等[20]針對7例男性青少年痤瘡患者和10名正常男性青少年的臨床觀察研究發現為適應冬季溫度、濕度和紫外線的改變，健康皮膚可產生更高水平的神經酰胺NH和AH，而痤瘡累及皮膚中NH、AH及EOS和EOH含量較健康皮膚中含量減少。

3.4 常染色體隱性先天性魚鱗病 常染色體隱性先天性魚鱗病主要包括：小丑魚鱗病、板層魚鱗病和先天性魚鱗病樣紅皮病，都是由于ATP結合盒轉運A12(ATP binding cassette transporter A12, abca12)基因突變引起[21]。基因abca12突變導致神經酰胺等脂質運輸障礙，角化套膜形成障礙，皮膚屏障結構所損[22]。Akiyama等[23]發現，攜帶abca12基因突變的小丑魚鱗病患者角質細胞中葡萄糖神經酰胺聚集于細胞核周圍，無法達到細胞質外部區域，而與健康皮膚相比，這些患者表皮中葡萄糖神經酰胺的定位更分散。板層魚鱗病患者皮膚中神經酰胺成分改變且神經酰胺/膽固醇比率顯著降低[24]。在大皰性魚鱗病樣紅皮病動物模型中，角蛋白-10缺陷的小鼠出現表皮神經酰胺1、3、4、5占角質層脂質總量比例減少，而神經酰胺2的含量增加[13]。

3.5 其他皮膚病 還有其他一些較為罕見皮膚疾病亦可出現神經酰胺代謝異常，括Dorfman-Chanarin綜合征[25]、Sj?gren-Larsson綜合征、角膜炎-魚鱗病-耳聾綜合征、Gaucher病、Netherton綜合征、少汗型外胚層發育不良、Niemann-Pick病、Fabry病及Farber病[13,26]等。

4 神經酰胺與護膚品

神經酰胺(50%)、脂肪酸(10%～20%)與膽固醇(25%)是細胞間脂質的主要成分，其含量、比例的改變都會導致皮膚屏障功能的損傷，較多化妝品已經將神經酰胺用作成分之一。諸多研究提示這類化妝品有助于上述一些疾病的臨床治療，但對于不同疾病，不同脂質配比的選擇目前仍缺乏相關研究及文獻報道。現已被用于化妝品的神經酰胺類型包括神經酰胺1、1A、2、3、6II、AP、EOS、EOP、NP和NS[27,28]。

傳統保濕劑通過滯留皮膚表面來達到保濕作用，神經酰胺通過減少TEWL及促皮膚屏障修復等生理功能發揮效應。神經酰胺作為角質層重要生理脂質，在角質層中形成網狀結構，提升皮膚電導率及鎖水功能。其次，神經酰胺增加角質層厚度，提高皮膚持水能力，增加皮膚彈性。此外，神經酰胺能降低皮膚炎癥，促進皮膚屏障修復，維持皮膚功能的穩定。

含有不同類型神經酰胺的護膚品能夠改善AD患者的皮膚含水量。Lynde等[29]在一項隊列研究中評估了男性、女性和兒童AD患者每天兩次使用含有神經酰胺潔面乳和保濕霜的有效性,6周后所有組別的SCORAD評分(特應性皮炎評分)都有顯著改善。Del Rosso等[30]研究發現，使用含有神經酰胺類似物的保濕防曬乳可降低痤瘡患者經皮水分丟失，改善角質層含水量，減少異維A酸治療過程中的一些皮膚刺激癥狀。

目前有一些護膚品相關法規規定了神經酰胺在護膚品中的安全使用濃度。美國食品藥品監督管理局備案的化妝品中，神經酰胺3濃度范圍為1.0×10-8%～0.2%，0.2%常用于唇膏和面頸部護理，神經酰胺2濃度范圍多為5×10-6%～0.2%，眼霜和面頸部護理產品使用濃度多為0.2%，其他類型神經酰胺添加濃度范圍大多類似。韓國化妝品行業委員會數據中液體狀化妝品中神經酰胺常用濃度為0.01 g/100 g～0.3 g/100 g，而乳膏狀化妝品中常用濃度為 0.01 g/100 g～0.7 g/100 g。目前未檢索到神經酰胺毒性動力學、急性和重復劑量毒性、遺傳毒性、致癌性、生殖和發育毒性相關報道。但亦需關注過敏的可能，有研究報道了一例神經酰胺誘導的過敏性接觸性皮炎，一例22歲女性對一種2型神經酰胺類似物(濃度為0.25%和0.5%)的斑貼實驗試驗結果陽性[31]。

綜上所述，神經酰胺作為角質層細胞間脂質的主要成分，對于維持細胞屏障功能至關重要。另外，神經酰胺還參與細胞自噬、炎癥反應以及皮膚免疫反應等多個生物學過程。隨著對于神經酰胺認識的不斷深入，基于其重要的生物學效應，較多護膚品已經將其用作成分之一，有效輔助皮膚病的治療以及日常皮膚的護理。