特應(yīng)性皮炎夜間瘙癢與CLOCK/ BMAL1時辰過敏機制相關(guān)性的研究進展

王怡沁 馬 欣 王東明 張慧敏

上海中醫(yī)藥大學(xué)附屬曙光醫(yī)院皮膚科，上海 201210

特應(yīng)性皮炎（atopic dermatitis，AD），是一種以瘙癢、干燥為特征的慢性復(fù)發(fā)性炎癥性皮膚病，全球兒童患病率高達10%～20%[1]。瘙癢是AD 最為突出的臨床癥狀，也是重要的診斷標準之一，具有顯著的時間依賴性，以夜間加重為主，這種夜間不自控的抓撓極易誘發(fā)瘙癢與搔抓的惡性循環(huán)，導(dǎo)致皮炎加重或遷延反復(fù)，使患者生活質(zhì)量嚴重下降[2]。生物鐘是指在生理或行為上所表現(xiàn)的以約24 h 為周期的生物節(jié)律，目前許多研究表明生物鐘與AD 夜間瘙癢加重密切相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)，生物鐘基因的缺乏會導(dǎo)致小鼠白內(nèi)障和皮炎兩種年齡特異性疾病的發(fā)展[3]，其中白內(nèi)障是AD 并發(fā)癥之一，在嚴重AD 中多見[4]。治療瘙癢是控制AD 的重要基礎(chǔ)，但目前針對AD 夜間瘙癢尚缺乏有效的治療方法。最新研究顯示，通過調(diào)節(jié)生物鐘節(jié)律可改善AD 夜間瘙癢與睡眠障礙，如口服褪黑素，對緩解兒童AD 夜間瘙癢及皮疹具有一定作用[5]。可見“生物鐘”相關(guān)的時辰過敏機制與AD 的發(fā)生發(fā)展、AD 夜間瘙癢的加重和緩解均有相關(guān)性，現(xiàn)作綜述如下：

1 AD 瘙癢的晝夜節(jié)律性特征

①夜間瘙癢加重，易伴隨睡眠障礙；②瘙癢程度較強；③癢覺超敏，瘙癢閾值低下；④癢覺異化，溫?zé)帷⒏稍?、壓力、摩擦等對健康人而言非瘙癢刺激因素均可引起瘙癢；⑤嗜癖性搔抓行為；⑥抗組胺藥的止癢效果較難獲得等[2,6-7]。AD 夜間搔抓通常可分為非睡眠狀態(tài)及睡眠狀態(tài)兩種形式，前者多表現(xiàn)為擠、捏；后者則多為突然出現(xiàn)的、節(jié)律性的，提示睡眠狀態(tài)下搔抓表現(xiàn)為一種反射。現(xiàn)有臨床資料顯示，大多數(shù)AD 患者都會有夜間瘙癢加重的情況并嚴重影響睡眠質(zhì)量[8]。雖然對AD 患者夜間瘙癢加重早有認知，但其機制尚未明確。目前仍然缺少行之有效的治療方法，傳統(tǒng)的一線AD 抗瘙癢治療如保濕潤膚、局部抗炎、口服抗組胺藥物等均未能取得滿意效果。

2 生物鐘影響AD 夜間瘙癢及過敏反應(yīng)的時辰過敏機制

2.1 AD 節(jié)律性過敏反應(yīng)與生物鐘節(jié)律的相關(guān)性

過敏性疾病臨床癥狀和實驗室指標均有顯著的晝夜變化特點，節(jié)律性過敏反應(yīng)的基礎(chǔ)是生物鐘的內(nèi)部時間管理系統(tǒng)。生物鐘的破壞不但會破壞過敏反應(yīng)的晝夜節(jié)律性，而且會增加過敏反應(yīng)的嚴重程度，甚至增加過敏性疾病的易感風(fēng)險[9-10]，對“時辰過敏學(xué)”機制的進一步探索，將為治療過敏性疾病提供新的思路。

一般認為，經(jīng)皮膚水分丟失（transepidermal water loss，TWEL）在夜晚最高，致使皮膚干燥、瘙癢，且皮膚血流量在夜間出現(xiàn)高峰，使皮膚溫度升高、皮膚屏障通透性增加，導(dǎo)致瘙癢加重[11]。研究顯示，敲除時鐘基因的小鼠由于水通道蛋白3（AQP3）的功能失調(diào)，導(dǎo)致角質(zhì)層缺乏水合作用[12]，加重了皮膚的干燥和瘙癢癥狀。而生物鐘基因大腦和肌肉芳香烴受體核轉(zhuǎn)運蛋白的類似蛋白1（BMAL1）的缺失或失調(diào)會引發(fā)活性氧物種調(diào)節(jié)劑1（ROMO1）和細胞內(nèi)活性氧物種（ROS）的積累，導(dǎo)致?lián)p傷后細胞增殖和遷移減少，出現(xiàn)表皮延遲愈合[13]，增加了過敏風(fēng)險。這些研究強調(diào)了生物鐘基因在維護皮膚屏障功能中的重要性。此外，受生物鐘周期影響，血清皮質(zhì)醇水平通常在清晨達到高峰，夜晚達到谷值，故而夜間皮質(zhì)醇水平偏低也能夠部分解釋夜間瘙癢及過敏反應(yīng)加重的原因[14]。

綜上，生物鐘可以調(diào)控過敏反應(yīng)，所以探索能夠調(diào)節(jié)生物鐘基因表達周期、時相和幅度的活性成分可能是治療AD 新藥的研發(fā)策略。

2.2 AD 夜間瘙癢與肥大細胞晝夜節(jié)律性活化的相關(guān)性

肥大細胞是過敏性疾病的主要效應(yīng)細胞。研究顯示，急性期AD 皮損中，肥大細胞功能活化，而慢性期皮損中，肥大細胞數(shù)量顯著上升，尤其是在真皮乳頭層[15]。肥大細胞缺失小鼠在急性AD 模型中未出現(xiàn)搔抓行為，提示急性期AD 瘙癢與肥大細胞存在相關(guān)性[16]。

過敏反應(yīng)的時間依賴性與肥大細胞生物鐘有著密切聯(lián)系。某些過敏性疾病如AD、哮喘、蕁麻疹等，存在癥狀相對加重和減輕的“時間帶”，多于活動時（白晝）癥狀較輕，休息時（夜晚清晨）癥狀較重。最近的研究顯示，這些“時間帶”與肥大細胞節(jié)律性分泌炎癥因子相關(guān)。夜間，活化的肥大細胞活性達到峰值，其分泌的相關(guān)介質(zhì)及細胞因子濃度增高[17]。有研究通過小鼠被動皮膚過敏反應(yīng)（passive cutaneous anaphylactic，PCA）發(fā)現(xiàn)，生物鐘基因通過調(diào)控肥大細胞表面FcεRIβ 亞基的表達，來控制肥大細胞的活化，使其表現(xiàn)出周期性的活躍，夜間不活躍，而在白天表現(xiàn)活躍（注：小鼠為夜行動物），當人為破壞小鼠生物鐘基因后，這種周期性活躍消失，肥大細胞始終處于活躍狀態(tài)[18]。

組胺是肥大細胞釋放的介導(dǎo)速發(fā)型變態(tài)反應(yīng)瘙癢的主要介質(zhì)。除組胺外，肥大細胞活化產(chǎn)生的其他介質(zhì)如白細胞介素（IL）-4、IL-13、IL-31 等細胞因子均可通過各自受體激活皮膚感覺神經(jīng)引起瘙癢[19-20]。因此，生物鐘可通過調(diào)控肥大細胞活性和瘙癢介質(zhì)釋放，誘導(dǎo)或加重AD 組胺依賴性和組胺非依賴性瘙癢。

2.3 生物鐘基因調(diào)控肥大細胞晝夜節(jié)律性活化的相關(guān)機制

哺乳動物的生物鐘系統(tǒng)由中央和外周時鐘組成，中央時鐘存在于下丘腦視交叉上核（suprachiasmatic nucleus,SCN），而外周時鐘幾乎存在于SCN 以外的所有外周器官和大腦區(qū)域。中央時鐘通過視網(wǎng)膜-下丘腦束感受環(huán)境光，通過下丘腦-垂體-腎上腺軸和自主神經(jīng)系統(tǒng)將時間信號傳遞至外周時鐘[21]。核心分子時鐘則由時鐘基因之間的轉(zhuǎn)錄-翻譯反饋環(huán)組成。Period（Per）基因、Crytochrome（Cry）基因、生物鐘基因、BMAL1 是核心回路的主要組成基因，其中BMAL1 與CLOCK 形成異二聚體，通過與Cry、Per 基因啟動子部位的E-box 結(jié)合，激活這些基因的轉(zhuǎn)錄。而形成的PER及CRY蛋白復(fù)合物又穿梭回細胞核，通過和與E-box結(jié)合的CLOCK/BMAL1 異二聚體結(jié)合，抑制自身轉(zhuǎn)錄[22]。CLOCK/BMAL1 就是通過這種核心反饋循環(huán)來調(diào)節(jié)生物節(jié)律的產(chǎn)生。

肥大細胞表面存在多種細胞因子受體[23]，如IL-33 受體ST2。IL-33 在先天和獲得性免疫反應(yīng)中扮演重要的角色[24]，通過IL-1 受體樣蛋白ST2，強烈刺激先天免疫細胞，如肥大細胞、嗜堿性細胞和2 型固有淋巴細胞，產(chǎn)生各種細胞因子與趨化因子，包括IL-6、IL-13 和腫瘤壞死因子（TNF）-α 等[25]。研究顯示，AD患者皮損中伴有表皮IL-33 的表達上調(diào)及真皮ST2 陽性細胞的浸潤[26]。Shimizu 等[27]探討了AD 與ST2 基因多態(tài)性的關(guān)系，提示IL-33/ST2 信號通路在AD 發(fā)生發(fā)展中起著關(guān)鍵作用。

研究顯示，由腹腔注射IL-33 所誘導(dǎo)的肥大細胞活化具有晝夜節(jié)律性，而在生物鐘基因敲除小鼠體內(nèi)，這種時間相關(guān)性消失[28]。白天，受生物鐘基因的調(diào)控，ST2 基因轉(zhuǎn)錄量少，夜晚則表達增多，形成晝夜節(jié)律[29]。由于ST2 受體表達與肥大細胞節(jié)律性分泌高度一致，且通過抑制生物鐘基因表達可降低ST2 的表達。故生物鐘基因可通過調(diào)控ST2 受體表達，誘導(dǎo)IL-33活化的肥大細胞晝夜節(jié)律性地分泌炎癥因子和瘙癢介質(zhì)[30]。炎癥因子和致癢介質(zhì)通過神經(jīng)末梢表面的相關(guān)受體刺激神經(jīng)細胞活化，誘導(dǎo)AD 夜間瘙癢加重。

3 基于時辰過敏機制的AD 夜間瘙癢治療

3.1 分子時鐘的調(diào)節(jié)因子

3.1.1 酪蛋白激酶1（CK1）ε 或δ 晝夜節(jié)律的維持需要時鐘蛋白的有序合成、翻譯、修飾和降解。在哺乳動物中，CK1 ε 或δ 可通過調(diào)控PER2 磷酸化，從而調(diào)節(jié)生物鐘周期，如已有的CK1ε/δ 抑制劑PF670462，可通過上調(diào)PER2 水平，抑制FcεRI 信號傳導(dǎo)，從而抑制肥大細胞活化[31]。

3.1.2 REV-ERBα REV-ERBα 參與了CLOCK/BMAL1核心反饋循環(huán)，是生物鐘周期的轉(zhuǎn)錄抑制物。研究發(fā)現(xiàn)[32]，野生小鼠腹腔注射LPS 后，血清IL-6 水平出現(xiàn)晝夜節(jié)律性變化，而Rev-ERBα 基因缺陷的小鼠以及體外培養(yǎng)的巨噬細胞則不存在晝夜節(jié)律性的應(yīng)答。合成的REV-ERBα 配體，可有效調(diào)節(jié)促炎癥細胞因子IL-6 的產(chǎn)生和釋放?？梢奟EV-ERBα 是一種關(guān)聯(lián)生物鐘與免疫反應(yīng)的橋梁。

3.2 糖皮質(zhì)激素

糖皮質(zhì)激素可有效地同步中央與外周生物鐘節(jié)律一致[11]，從而起到對過敏性疾病的治療作用。另外，與CK1 ε/δ 抑制劑PF670462 類似，糖皮質(zhì)激素在肥大細胞或嗜堿性細胞中，可通過上調(diào)PER2 水平來抑制肥大細胞活化[31]。

3.3 褪黑激素

褪黑激素可直接作用于SCN、降低核心體溫[33]，對AD 患者睡眠、免疫調(diào)節(jié)和抗氧化能力調(diào)節(jié)具有多重作用。在一項隨機臨床研究中，口服褪黑素能有效縮短AD 患兒的睡眠潛伏期，并減輕夜間瘙癢癥狀[34]。在NC/Nga 小鼠中，褪黑素可通過抑制CD4+T 細胞從而抑制AD 樣皮炎的發(fā)生[35]。

上文就目前生物鐘相關(guān)的時辰過敏機制與AD夜間瘙癢相關(guān)性的國內(nèi)外研究進展作了詳細闡述，提示生物鐘基因可通過調(diào)控ST2 受體表達，誘導(dǎo)IL-33活化肥大細胞，使肥大細胞呈現(xiàn)晝夜節(jié)律性活化，并釋放瘙癢介質(zhì)，引起夜間瘙癢。同時，AD 夜間瘙癢所致的睡眠障礙又會影響生物鐘的正常節(jié)律[36]，進一步加重病情，故可見CLOCK/BMAL1 時辰過敏機制與AD的發(fā)生發(fā)展、AD 夜間瘙癢的加重和緩解均有相關(guān)。通過調(diào)控生物鐘基因的表達，可以調(diào)節(jié)激素晝夜分泌水平、抑制肥大細胞活化、減少瘙癢相關(guān)細胞因子的釋放，為探索AD 新型抗瘙癢藥物提供了新的方向。