角質(zhì)形成細胞與白癜風發(fā)病機制的相關研究進展

鄒雪蓮　胡 雯　康曉靜

[關鍵詞]白癜風;角質(zhì)形成細胞;細胞因子;氧化應激;細胞免疫

[中圖分類號]R758.4+1? ? [文獻標志碼]A? ? [文章編號]1008-6455（2021）12-0178-04

Research Progress of Keratinocytes and the Pathogenesis of Vitiligo

ZOU Xue-lian1，2，HU Wen1，2，KANG Xiao-jing1，2

[1.Department of Dermatology，People’s Hospital of Xinjiang Uygur Autonomous Region，Urumqi 830001，Xinjiang，China;2.Xinjiang Key Laboratory of Dermatology Research（XJYS1707），Urumqi 830001，Xinjiang，China]

Abstract： Vitiligo is the most common pigmented disorder in dermatology， and its etiology and pathogenesis are still unclear. At present， vitiligo is considered to be an autoimmune disease related to oxidative stress. In recent years， studies have shown that keratinocytes can secrete a variety of cytokines， which affect the normal survival and melanin synthesis of melanocytes through paracrine. When they are in a state of oxidative stress， keratinocytes can act as innate immune cells to initiate the immune response of the body and participate in the pathogenesis of vitiligo. That article will review the role of keratinocytes in the occurrence and development of vitiligo from three aspects： cytokines， oxidative stress and cellular immunity， in order to provide new ideas for the pathogenesis and treatment of the disease.

Key words： vitiligo; keratinocyte; cytokines; oxidative stress; cellular immunity

白癜風是一種選擇性黑素細胞破壞導致表皮色素減退或脫失的常見疾病，全球平均發(fā)病率0.5%～2.0%，印度地區(qū)最高發(fā)病率可達8.8%[1-2]。其病因及發(fā)病機制尚不明確，目前多認為白癜風是一種氧化應激相關的自身免疫性疾病，即在一定的遺傳背景及內(nèi)外因素作用下，患者氧化-抗氧化穩(wěn)態(tài)失衡，過多的活性氧簇（Reactive oxygen species，ROS）作用于角質(zhì)形成細胞（Keratinocyte，KC）和黑素細胞（Melanocyte，MC），引發(fā)機體的T細胞免疫反應，導致MC功能障礙或凋亡[3-4]。KC是表皮中最主要的細胞，占表皮細胞的80%以上，一個MC可通過其樹枝狀突起向周圍10～36個KC提供黑素，KC與MC的這種直接接觸被認為是MC代謝或黑素轉移的重要途徑。近年來研究表明，KC不僅可以通過受體識別模式進行信號轉導，在受到刺激時，還可以分泌和誘導多種細胞因子的產(chǎn)生，參與白癜風的發(fā)生和發(fā)展[5]。本文將從細胞因子、氧化應激以及細胞免疫三個方面探討KC在白癜風發(fā)生發(fā)展中的作用。

1? 角質(zhì)形成細胞分泌異常參與白癜風的發(fā)生

KC可合成并分泌多種細胞因子，包括生長因子如干細胞因子（Stem cell factor，SCF）、堿性成纖維細胞生長因子（Basic fibroblast growth factor，bFGF）、內(nèi)皮素-1（Endothelin-1，ET-1）和促炎細胞因子如腫瘤壞死因子α（Tumor necrosis factor-α，TNF-α）、白細胞介素1（Inter leukin-1，IL-1）和IL-6，通過旁分泌作用與特異性受體結合后，直接或間接地對MC的增殖、黑素合成和轉運等活動進行調(diào)節(jié)，從而影響白癜風的發(fā)病。

SCF與多種細胞的存活及生長相關，Wang等[6]報道SCF是介導MC存活、分化和遷移必不可少的成分，參與維持表皮MC的正常數(shù)量及成熟的過程，提示白癜風患者皮損部位的SCF合成減少是疾病發(fā)生的重要環(huán)節(jié)。bFGF和ET-1均是MC的天然有絲分裂原，對MC增殖、樹突形成和黑素合成具有很強的調(diào)節(jié)作用，Pang等[7]用不同劑量的ET-1處理原代綿羊MC，結果發(fā)現(xiàn)ET-1能夠顯著增加MC的數(shù)量和黑色素含量。此外，由KC分泌的α-黑素細胞刺激素（α-melanocyte-stimulating hormone，α-MSH）可通過上調(diào)酪氨酸酶及酪氨酸酶相關蛋白1/2的表達來增加黑色素合成。Wan等[8]發(fā)現(xiàn)α-MSH預處理可保護MC免受過氧化氫造成的傷害，維持MC的樹突完整性，而MC的樹突在黑色素的運輸過程中起著關鍵作用，樹突損傷可能是除了MC凋亡外的另一個導致白癜風發(fā)生的原因。上述生長因子在白癜風患者皮損部位的含量均少于正常，提示KC分泌異常在白癜風患者的皮膚脫色過程中發(fā)揮作用。

除生長因子外，KC還可產(chǎn)生促炎細胞因子，通過影響黑色素生成及MC存活，促進白癜風的發(fā)生。TNF-α作為一種經(jīng)典的促炎細胞因子，可影響細胞增殖、分化和凋亡，其在低濃度時抑制細胞凋亡，高濃度時促進細胞凋亡。一般認為白癜風患者體內(nèi)高水平的TNF-α可誘導MC凋亡，但Jimbo等[9]研究發(fā)現(xiàn)，處于高濃度的TNF-α對MC凋亡具有抑制作用，這可能與其復雜的作用機制有關。IL-1β和IL-1α的生物學活性相似，在細胞黏附及細胞增殖中具有重要作用，前者在進展期白癜風患者皮損中的表達水平明顯升高。Dong等[10]發(fā)現(xiàn)其他促炎細胞因子（IL-22）可促進KC分泌IL-1β，從而抑制黑色素生成、MC遷移，并誘導凋亡，參與白癜風的發(fā)病。IL-36γ是一種主要在KC中表達的促炎細胞因子，其在先天免疫及后天免疫之間可能具有中央放大作用，Pyo等[11]用IL-36γ處理人原代表皮MC，發(fā)現(xiàn)其能直接抑制MC的黑素合成，并下調(diào)黑色素生成途徑中關鍵酶的轉錄。

2? 角質(zhì)形成細胞氧化應激參與白癜風的發(fā)生

皮膚是人體的屏障，是氧化應激的主要靶器官之一，而氧化應激是白癜風發(fā)病的始動環(huán)節(jié)。氧化應激是指在外源因素如環(huán)境污染、紫外線、化學物質(zhì)等刺激下，機體內(nèi)氧化還原狀態(tài)失衡，引發(fā)炎癥反應及組織損傷，而炎癥反應和組織損傷促進內(nèi)源性氧化劑生成，形成惡性循環(huán)。KC作為表皮中最主要的細胞成分，亦發(fā)生氧化應激，但KC受到刺激后在白癜風發(fā)病過程中如何發(fā)揮作用及其可能的作用機制尚未明確。

當KC處于氧化應激狀態(tài)時，可啟動機體對自身表皮MC的免疫反應。Li等[12]發(fā)現(xiàn)氧化應激可激活KC中具有調(diào)節(jié)先天免疫作用的NOD樣受體蛋白3（NOD-like receptor 3，NLRP3）炎癥小體，從而使KC作為天然免疫細胞加重破壞MC的皮膚T細胞反應，導致白癜風皮損出現(xiàn)。Chen等[13]發(fā)現(xiàn)氧化應激可激活KC中的核因子κB（Nuclear factorκB，NF-κB），促進IL-15的表達及反式遞呈，從而活化CD8+T細胞，啟動白癜風的自身免疫。另有研究表明氧化應激促進高遷移率族蛋白B1（High mobility group box-1 protein，HMGB1）的釋放，從而促進KC分泌趨化因子（C-X-C基元）配體16[Chemokine（C-X-C motif）ligand16，CXCL16]，誘導白癜風患者CD8+T細胞遷移至表皮[14]。因此，KC發(fā)生氧化應激損傷后，可作為免疫細胞和特殊的抗原提呈細胞激活機體的免疫反應，從而促進白癜風的發(fā)生。

氧化應激不僅可以啟動KC的免疫功能，還可進一步影響KC的分泌功能和細胞內(nèi)外狀態(tài)，影響MC的正常存活，促進白癜風皮損的出現(xiàn)。Suo等[15]用PM2.5誘導健康人角質(zhì)形成細胞系HaCaT氧化損傷后，能夠顯著抑制細胞內(nèi)SCF和bFGF的分泌，提示處于氧化應激狀態(tài)的KC可通過旁分泌影響MC的存活和功能。另有研究表明氧化應激使KC細胞外三磷酸腺苷（Adenosine-triphosphate，ATP）濃度升高，高濃度的ATP誘導MC產(chǎn)生ROS，最終導致細胞死亡[16]。這提示細胞外高濃度ATP是白癜風發(fā)生的一種危險信號。Kim等[17]發(fā)現(xiàn)氧化應激時KC的磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B（Phosphatidylinositol 3 kinase/protein kinase B，PI3K/Akt）途徑激活受損，核因子E2相關因子2（Nuclear factor-erythroid 2-related factor 2，Nrf2）水平降低，更易受到高水平ROS產(chǎn)生的化學物質(zhì)的影響而發(fā)生凋亡，繼而影響MC的存活，促進白癜風的發(fā)生。提示抑制皮膚的氧化應激及開展新的、有效的抗氧化治療對阻止疾病的進展尤為重要。

3? 角質(zhì)形成細胞聯(lián)合自身免疫參與白癜風的發(fā)生

盡管氧化應激被認為是白癜風發(fā)病的始動環(huán)節(jié)，疾病的進展期主要表現(xiàn)為免疫反應和炎癥。自身免疫在表皮功能性MC壞死或凋亡中起著重要作用，KC作為特殊的抗原提呈細胞，可調(diào)控皮膚的免疫微環(huán)境。目前認為KC可以通過多種細胞因子和趨化因子與自身免疫相互作用，促進白癜風的發(fā)生和發(fā)展。近年來為尋找新的治療方法或可能的治療靶點，相關細胞因子及通路成為研究熱點。

白癜風皮損邊緣是疾病最活躍的部位，這與皮損周圍細胞毒性T細胞（Cytotoxic T lymphocyte，CTL，通常稱CD8+T細胞）的浸潤密切相關[18-19]。趨化因子是一組具有趨化作用的小分子蛋白質(zhì)，在特定條件下可調(diào)節(jié)細胞的運輸，KC可合成多種趨化因子并表達一些趨化因子受體。γ干擾素（interferon γ，IFN-γ）可誘導KC產(chǎn)生CXCL9、CXCL10等，這些趨化因子使CD8+T細胞在皮膚中募集，靶向殺傷MC，導致白癜風的發(fā)生[20]。有研究表明，白癜風患者MC表面趨化因子受體表達增加，而IFN-γ/CXCL10通路在皮膚色素脫失過程中起著關鍵作用[21]。提示阻斷這一通路是一種可行的治療策略。該研究還指出CXCL10可激活人MC表面趨化因子受體-3亞型B（CXCR3B）的下游通路，誘導MC凋亡，提示CXCL10與疾病的嚴重程度相關。CXCL9被認為是白癜風活動的重要生物標志物[22]，主要負責T細胞的招募。

除CD8+T細胞外，輔助性T細胞（Helper T-cells，Th，通常稱CD4+T細胞）也在皮損及皮損周圍少量增加。在病理情況下，Th1細胞參與包括白癜風在內(nèi)的許多自身免疫病的發(fā)生和發(fā)展，當這些細胞在應激條件下培養(yǎng)時，能夠產(chǎn)生IFN-γ，誘導KC產(chǎn)生趨化因子，從而在皮膚中募集大量靶向殺傷MC的CD8+T細胞。此外，KC分泌的轉化生長因子-β（Transforming growth factor-β，TGF-β）和IL-6參與誘導CD4+T淋巴細胞向Th17細胞分化，后者分泌的IL-17可通過ROS/NLRP3/Caspase1通路正反饋促進KC分泌IL-1β、IL-6、IL-8和TNF-α，抑制黑色素生成的同時誘導MC死亡[23]。另有研究表明，分布于腸道、肺臟等黏膜處的固有淋巴細胞在過氧化氫誘導下可產(chǎn)生更多的IFN-γ，刺激KC產(chǎn)生CXCL9或CXCL10等趨化因子，進一步吸引和激活CD8+T細胞[24]。綜上所述，KC可作為自身免疫中的一環(huán)，參與白癜風的發(fā)生。

4? 臨床應用

自體表皮移植同時包含KC和MC，是一種取代單純MC移植治療穩(wěn)定期白癜風的更受認可的手術方法。Liu等[25]對41例MC和KC混懸液移植術后的白癜風患者進行隨訪，發(fā)現(xiàn)65.8%的患者復色面積超過75%，且隨訪病例中14歲以下患兒均達到了復色面積超過75%的效果。呂靜等[26]分別對20例穩(wěn)定期節(jié)段型白癜風患者皮損區(qū)進行MC懸液、MC和KC混懸液的移植治療，結果發(fā)現(xiàn)MC和KC共培養(yǎng)混合移植治療的有效率及痊愈率明顯高于MC單獨移植治療。此外，Esmat等[27]將18例節(jié)段型白癜風患者隨機分為兩組，給予自體MC-KC混懸液移植治療，其中實驗組培養(yǎng)基中添加生長因子bFGF和cAMP，對照組不予添加，結果發(fā)現(xiàn)實驗組白癜風皮損面積縮小率明顯高于對照組。以上研究均說明KC在白癜風的復色治療中發(fā)揮了重要作用。

5? 結語與展望

綜上所述，KC在維持MC的正常數(shù)量和黑色素合成的正常生理過程以及表皮微環(huán)境穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮關鍵作用，與白癜風發(fā)病密切相關。但KC在白癜風發(fā)生發(fā)展中具體如何發(fā)揮作用仍需進一步明確。氧化應激作為白癜風發(fā)病的初始步驟，是否可以通過控制或阻斷這一環(huán)節(jié)的發(fā)展以達到阻止白癜風皮損的出現(xiàn)或治療白癜風的目的，還有待進一步研究。KC分泌的多種細胞因子及趨化因子也參與白癜風的發(fā)病，但目前生物制劑治療白癜風的效果不甚理想。因此，進一步探索KC與白癜風發(fā)病的分子網(wǎng)絡，尋找新的治療靶點，發(fā)現(xiàn)新的生物免疫治療方法，從而控制甚至逆轉該疾病，具有十分重要的理論意義和臨床價值。

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[收稿日期]2020-12-17

本文引用格式：鄒雪蓮，胡雯，康曉靜，等.角質(zhì)形成細胞與白癜風發(fā)病機制的相關研究進展[J].中國美容醫(yī)學，2021，30（12）：178-181.