Th1、Th2及Th17細胞相關炎性細胞因子對黑素細胞的影響

姚云竹 雷鐵池

黑素細胞是神經外胚層的樹突狀細胞，表皮中的黑素細胞被角質形成細胞包圍，共同組成“表皮-黑素單位”，參與表皮的黑素生成。大量證據表明，人表皮的黑素細胞具有免疫活性，在皮膚免疫系統中起著積極的作用,黑素細胞表現出與巨噬細胞相似的吞噬和抗原遞呈功能，促進了局部的免疫反應[1]。黑素細胞通過產生或多或少的黑素(形成色素沉著或色素減退)來對表皮中的炎癥事件做出反應，炎癥后皮膚色素沉著或色素沉著減退是臨床上常見的癥狀。越來越多的研究表明，各種炎性細胞因子對黑素細胞的增殖和黑素生成的調節起作用。

T淋巴細胞是細胞因子的主要來源，其細胞表面有抗原特異性受體，可以識別外來病原體。T淋巴細胞根據細胞表面分子CD4和CD8的表達分為兩個亞群，表達CD4的T淋巴細胞也被稱為輔助T細胞(helper T cell，Th細胞)，它們被認為是細胞因子生產者。Mossman等[2]描述了CD4+Th細胞亞群，并基于它們產生的不同細胞因子分別命名為Th1和Th2細胞。Th1細胞在細胞免疫應答中發揮重要作用，Th2細胞在體液免疫應答中起關鍵作用。Th17細胞是以產生白細胞介素-17(interleukin-17，IL-17)為代表的新的T淋巴細胞亞群，Th17細胞有助于宿主防御細胞外細菌和真菌。Th細胞已被證實在皮膚疾病中起重要作用，介導了各種皮膚的炎癥性疾病。本文主要就Th1、Th2及Th17細胞相關炎癥性疾病中細胞因子對黑素細胞的作用做一綜述。

一、黑素細胞的功能

眾所周知，黑素細胞的主要功能是產生黑素，黑素小體內的酪氨酸底物經過一系列嚴格的基因調控生成黑素，然后轉移至周圍的角質形成細胞。黑素小體的功能需要一些特定的酶和結構蛋白來維持，酪氨酸酶(tyrosinase，TYR) 和酪氨酸酶相關蛋白2(tyrosinase related protein 2，TYRP2)是影響黑色素數量和質量的關鍵酶，而黑素小體特異性蛋白Pmel17和T淋巴細胞識別的黑色素瘤抗原MART1是關鍵結構蛋白。黑素的生成由許多信號通路和轉錄因子啟動和調節，包括酪氨酸激酶受體KIT、KIT配體SCF以及小眼畸形相關轉錄因子(melanocyte inducing transcription factor,MITF)。

有研究表明，黑素細胞也具有免疫作用。黑素細胞內的黑素小體在正常的人類皮膚黑素細胞中起著特殊的溶酶體細胞器的作用，其內含有豐富的溶酶體酶包括α-甘露糖苷酶、酸性磷酸酶、β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶、β-半乳糖苷酶、酸性脂肪酶和其他參與細菌和其他組織降解的酶，黑素細胞和黑素小體具有抗原加工所必需的吞噬和酶促機制，極有可能是皮膚免疫防御系統的組成部分。黑素本身可能也具有免疫調節的功能，黑素能有效抑制單核細胞產生IL-1β、IL-6、IL-10和腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor,TNF)等，同時還能抑制人成纖維細胞和內皮細胞產生IL-6[3]。黑素細胞在形態上呈樹突狀，細胞表面已被發現具有多種Toll樣受體(toll-like receptors，TLR)，黑素細胞上的TLR與配體結合后，激活核因子-κB途徑，能調節細胞因子的產生，參與皮膚中的炎性反應[4]。某些黑素細胞細胞系還能夠表達組織相容性復合體Ⅱ分子，以及細胞間黏附分子，如細胞間黏附分子-1(intercellular cell adhesion molecule-1，ICAM-1)和CD40[5]。

二、Th1細胞相關細胞因子

Th1細胞可以產生細胞因子γ-干擾素(interferon-γ，IFN-γ)、TNF、粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子(granulocyte-macrophage colony stimulating factor，GM-CSF)、白細胞介素-2等。IFN-γ是免疫和炎癥中最重要的內源性介質之一，除了Th1細胞，抗原遞呈細胞、B淋巴細胞和自然殺傷T淋巴細胞等也可以分泌IFN-γ。Th1細胞相關的細胞因子IFN-γ和TNF-α在白癜風的發病機制中有重要作用，IFN-γ是一種主要參與增殖抑制、凋亡和免疫調節過程的細胞因子，可直接誘導黑素細胞的凋亡，其通過下調黑素生成相關蛋白的mRNA表達來抑制原代培養的正常人黑素細胞(normal human melanocyte，NHM)的黑素生成[6]。IFN-γ和TNF-α還通過破壞E-鈣黏蛋白來誘導黑素細胞脫離基底層，從而導致黑素細胞的凋亡[7]。Wang等[8]研究認為，IFN-γ通過誘導黑素細胞衰老，從而增強皮膚免疫能力，導致白癜風易感環境。Natarajan等[9]研究發現，IFN-γ通過IFN調節因子-1調節色素沉著基因來阻斷黑素小體的成熟，從而影響黑素生成，IFN-γ通過上調信號轉導與轉錄激活因子1(signal transducerand activator of transcription 1，STAT1)磷酸化來抑制黑素生成，這種抑制作用可被酪氨酸激酶1(janus kinase1，JAK1) 抑制劑所阻斷。IFN-γ還能夠通過抑制MITF表達來抑制基礎和黑素細胞刺激素(a-melanocyte stimulating hormone,a-MSH)誘導的黑素生成，其在a-MSH誘導的黑素生成中的抑制作用可能與通過cAMP反應元件結合蛋白(cyclic-AMP response binding protein，CREB)結合蛋白(CREB binding protein，CBP)和STAT1之間的結合而抑制CBP和CREB的結合有關，提示IFN-γ可能參與調控皮膚炎癥引起的色素沉著[10]。

TNF是一種同源三聚體細胞因子，主要由單核-吞噬細胞以及角質形成細胞、樹突狀細胞等分泌。TNF是一種促炎性細胞因子，通過與腫瘤壞死因子受體1(tumor necrosis factor receptor1，TNFR1)和腫瘤壞死因子受體2(tumor necrosis factor receptor2，TNFR2)結合而發揮作用，TNF與TNFR1結合通過激活TNFR1相關死亡結構域(TNFR1-associated death domain protein，TRADD)和FAS相關死亡結構域(Fas-associating protein with a novel death domain，FADD)促進細胞凋亡[11]。TNF與TNFR2結合動員轉錄因子核因子-κB，促進促生存基因的轉錄[12]。黑素細胞膜上也存在TNFR1與TNFR2，在應激狀態下，黑素細胞膜上TNFR1和TNFR2表達上調[13]。白癜風患者的皮損中，TNF-α表達明顯增加，研究發現TNF-α作用于NHM后通過樹突脫落、下調MITF和TYR表達減少黑素生成，同時黑素細胞TNFR1、IL-6和ICAM-1表達增加而TNFR2表達不變，NHM暴露于TNF-α48h后誘導了細胞凋亡[14]。抗TNF-α生物制劑已被用于臨床抗白癜風治療，但關于白癜風患者抗TNF治療的使用，有一些相互矛盾的報道。既往研究報道患者在使用抗TNF-α生物制劑后發生白癜風[15]。然而，一些研究表明，抗TNF治療可能會在患有其他自身免疫性疾病的患者中誘發新發白癜風[16]。長期應用抗TNF生物制劑可能會導致細胞因子失衡，Karolina等[17]研究發現，使用抗TNF-α生物制劑治療的患者表現出IFN-γ表達上調，這可能解釋抗TNF制劑對白癜風的誘導。

GM-CSF可誘導體外培養的小鼠黑素細胞增殖和分化[18]。Wu等[19]研究認為，對于培養的自體黑素細胞移植(transplantation of cultured autologous melanocytes, TCAM)治療的白癜風患者，血清GM-CSF水平升高可作為預測TCAM預后的血清生物學標志物。

三、Th2細胞相關細胞因子

Th2細胞在體液免疫應答中起關鍵作用，分泌IL-3、IL-4、IL-6、GM-CSF等細胞因子。Th2細胞參與了多種自身免疫性疾病的發生，如特應性皮炎。Th1/Th2的平衡對于維持機體免疫狀態具有重要作用，白癜風的發病涉及多種因素，越來越多的證據表明，Th1/Th2失衡在白癜風的疾病發展中發揮作用。IL-4是一種主要由Th2細胞分泌的細胞因子，嗜堿性粒細胞、嗜酸性粒細胞和肥大細胞也可產生。IL-4在超敏反應和炎癥誘導的主要介質免疫球蛋白E的產生中起著關鍵作用，有助于機體的自身免疫。Imran等[20]研究發現，與對照組比較，白癜風患者的IL-4表達增加。IL-4能通過JAK2/STAT6信號通路下調MITF、TYRP-1和TYRP- 2的表達，從而抑制黑素細胞的黑素生成，這種作用能被JAK2抑制劑抑制[21]。

IL-6可由角質形成細胞、表皮細胞、成纖維細胞和內皮細胞分泌，參與調節各種生物反應，包括免疫反應、造血和腫瘤發生等。Singh等[22]研究發現，IL-6在白癜風患者的皮膚及血清中表達均升高，IL-6以劑量依賴性降低NHM活力。既往研究已證明，IL-6能降低NHM酪氨酸酶活性和黑素生成，Singh等[22]也證實了IL-6可以通過下調黑色素瘤細胞中的MITF和TYR表達來抑制黑素生成。

四、Th17細胞相關細胞因子

Th17細胞主要分泌IL-17、IL-6、IL-22和TNF-α等細胞因子參與某些炎癥性皮膚病的發生，如IL-23、IL-17/Th17被認為是銀屑病發病機制的中心[23]。近年來越來越多的證據顯示，斑塊型銀屑病皮損中MC數目較正常皮膚明顯增加，高度提示銀屑病表皮炎癥微環境可直接刺激黑素細胞增殖[24]。IL-17與TNF-α單獨作用于黑素細胞無促進細胞增殖作用，但IL-17和TNF-α可刺激角質形成細胞產生黑素瘤生長因子IL-8。IL-8可通過與黑素細胞上IL-8的高親和力受體趨化因子受體2(CXC chemokine receptor 2，CXCR2)結合來促進黑素細胞的增殖，但其對黑素細胞的促增殖作用有限，當IL-8與TNF-α同時作用時，這種促黑素增殖作用明顯增強。Norgauer等[25]研究認為，TNF-α能通過上調黑素細胞上CXCR2的表達來增強IL-8的促黑素增殖作用。IL-17和TNF-α協同作用可抑制色素相關信號轉導和黑色素生成，并誘導角質細胞產生β-防御素-3，其實黑素皮質素1受體的拮抗劑[26]。多項研究發現，在使用生物制劑治療銀屑病后出現斑塊皮損部位的色素沉著，可能是由于解除IL-17或TNF-α對于黑素生成的抑制作用后，增多的黑素細胞使皮損部位出現色素沉著[27]。Cesare等[28]研究發現，與對照組比較，銀屑病患者發生黑色素痣的概率下降，在生物制劑治療后，痣的發生率增加，這可能與銀屑病炎癥環境中炎性細胞因子對黑素細胞的作用有關。

五、展 望

在正常情況下，表皮黑素細胞增殖緩慢，并且由于B淋巴細胞瘤-2基因(B cell lymphoma-2，Bcl-2)的高表達，它們對凋亡具有相當的抵抗力，多種炎性細胞因子通過不同的機制促進或抑制黑素細胞的黑素生成與細胞增殖，提示各種炎性細胞因子或許可以成為色素性皮膚病治療的新思路和新靶點，低劑量的細胞因子調節炎癥與免疫反應，已被證明對白癜風的治療有效[29]。與T淋巴細胞亞群相關的炎性細胞因子失衡在各種皮膚疾病的發生、發展中起著重要作用，黑素細胞也逐漸被發現在其他自身免疫性疾病的發病機制中發揮重要作用，如銀屑病[30]。研究T淋巴細胞亞群相關炎性細胞因子對黑素細胞的作用也有利于更好地理解這些疾病的發病機制。細胞因子的失衡對黑素細胞的作用仍需要進一步的研究予以證實。