S1P 信號通路在皮膚病中作用的研究進展

解天賜 吳黎明

S1P（sphingosine-1-phosphate，鞘氨醇-1-磷酸）是一種具有生物活性的脂質類分子，其通過與一類G 蛋白偶聯受體（S1P 1-5）結合從而發揮生理作用。它在調節細胞生長和增殖、上皮和內皮的屏障功能、淋巴細胞轉運、腫瘤轉移以及血管生成等多種生物學過程中發揮著重要作用。由于S1P 信號通路參與多種免疫反應，因此S1P 受體調節劑可能有助于治療免疫性或炎癥性疾病。研究發現，S1P 信號通路與特應性皮炎、銀屑病等皮膚病之間存在密切聯系。故本文對S1P 信號通路在皮膚病中作用的最新研究進展以及在皮膚病中的治療研究進行了綜述。

1 S1P 的代謝過程與信號通路

S1P 是一種具有多效應性的第二信使，主要產生于內皮細胞、血小板細胞、紅細胞等細胞的細胞膜上。其他細胞也具備分泌S1P 的功能，如肥大細胞、樹突狀細胞、巨噬細胞等，但是其分泌量相對較少[1]。S1P 已被認為是一種促炎介質，能促進白細胞的聚集，促進免疫反應，最顯著的是調節白細胞從組織進入血液循環[2]，也可以通過調節角質形成細胞的分化和遷移、黑色素生物合成、皮膚成纖維細胞生物合成活性來維持皮膚穩態，其還參與宿主的防御功能。

神經酰胺通過神經酰胺酶去乙酰化為鞘氨醇，然后通過兩種同工酶鞘氨醇激酶1 和2（SPHK1/2）磷酸化鞘氨醇為S1P。在細胞內S1P 通過兩種S1P特異性磷酸酶（SPP1/2）去磷酸化而恢復為鞘氨醇，在細胞外則被3 種磷酸酶（脂質磷酸酶1-3）降解[3]。另外，S1P 可以被S1P 裂解酶水解為十六烯醛和乙醇胺磷酸鹽，從而被不可逆地降解。S1P 通過自分泌和旁分泌影響多種細胞功能，S1P 可抑制細胞凋亡并促進細胞增殖，在調節細胞生長和增殖、上皮和內皮的屏障功能、淋巴細胞轉運、腫瘤轉移以及血管生成等多種生物學過程中發揮著重要作用[4]，而其前體物質神經酰胺和鞘氨醇通常具有相反的作用。因此，這三種物質在細胞生長發育過程中起著關鍵作用。

S1P 作為配體與5 種G 蛋白偶聯受體家族（S1P 1-5）結合，這些受體以前被稱為內皮分化基因蛋白家族[3]，每種類型的S1P 受體都與不同的Gα 蛋白組合相連，如細胞外信號調節激酶（ERK）、磷脂酶C（PLC）、磷脂酰肌醇-3-激酶（PI3K）、c-Jun 氨基末端激酶（JNKs）和Rho 激酶等，調節下游信號通路，產生激活或抑制作用。由于不同細胞類型上受體表達差異，因此S1P 信號通路的生物學作用可能各有差異。比如，角質形成細胞表達所有五種S1P 受體（S1P1-5），S1P1 激活刺激細胞生長，S1P2 抑制角質形成細胞生長并介導皮膚屏障的構成，S1P1、S1P2 和S1P3觸發釋放細胞因子，S1P3 促進角質形成細胞分化。而肥大細胞表達三種S1P 受體，即S1P1、S1P2 和S1P4，但不表達S1P3 和S1P5。S1P1 激活肥大細胞趨化性，S1P2 則相反，S1P2 和S1P3 促進肥大細胞脫顆粒和細胞因子產生[5]。藥物Fingolimod（FTY720）作為S1P 受體的非選擇性調節劑，是第一個獲得FDA 批準的S1P 受體調節劑，它被用作治療復發-緩解型多發性硬化癥的一線用藥。Fingolimod 主要通過引起受體內化來抑制S1P1，但也作用于S1P3-5。它抑制淋巴細胞從次級淋巴組織（如淋巴結）轉出，從而降低周圍組織和中樞神經系統的炎癥反應[6]。此外，Fingolimod 的局部應用也能通過抑制樹突狀細胞遷移來減輕過敏性接觸性皮炎[7]。

2 S1P 信號通路與皮膚病

皮膚表皮由基底層、棘層、顆粒層、透明層和角質層構成，角質層由細胞外脂質組成，如膽固醇、神經酰胺和游離脂肪酸，它們形成脂質基質包圍著角質形成細胞。神經酰胺約占角質層細胞內脂質成分的40%～50%，是組織的脂膜形成的必要物質，脂膜可形成皮膚屏障防止表皮過度失水。鞘磷脂在維持和調節生物和結構功能方面起著不可或缺的作用[8]，除了是表皮的重要結構成分外，鞘磷脂還是重要的信號分子，它們參與角質形成細胞的分化、增殖和凋亡的調控[9]。

在各種炎癥性皮膚病如特應性皮炎、銀屑病和魚鱗病等中都觀察到表皮內神經酰胺水平的降低[3]和鞘脂代謝失調[9]，這可能表明鞘脂代謝失調是疾病進展和嚴重程度的一個促成因素。S1P 水平的升高和降低與疾病和功能障礙有關，因此S1P 及其前體物質的動態平衡對于維持皮膚的正常生理功能和健康至關重要。S1P 信號通路與某些皮膚病之間存在密切聯系，如S1P1 在一些炎癥性皮膚病領域發揮著重要的作用，在特應性皮炎患者的血清中觀察到S1P 水平異常升高等[10]。由于S1P 信號通路參與多種免疫反應，使用Fingolimod 或其他靶向S1P-S1PRs 軸的物質，可能有助于治療其他自身免疫性或者炎癥性疾病。現介紹S1P 信號通路在幾種皮膚病中的作用研究。

2.1 特應性皮炎 特應性皮炎是一種以瘙癢為特征的慢性復發性炎癥性皮膚病，好發于兒童期，部分可持續發展到成年期。特應性皮炎病因可能與遺傳、免疫異常、環境因素、皮膚屏障功能異常有關。特應性皮炎是在遺傳因素的基礎上，變應原進入人體和微生物皮膚定植，導致皮膚免疫異常反應和炎癥，引發皮疹和瘙癢，而搔抓和過度洗滌等不良刺激可進一步加重皮膚炎癥[11]。

神經酰胺是構成皮膚物理性屏障的重要成分之一，神經酰胺的缺失會損害皮膚的屏障功能，引起皮膚通透性增加和水分丟失增多，導致皮膚干燥、脫屑，進而變應原、病原體容易經過皮膚進入人體，從而誘發或加重免疫反應和炎癥。由于鞘氨醇具有抗菌作用，特應性皮炎患者角質層中鞘氨醇的水平的下降，也會導致皮膚容易被微生物定植，產生免疫反應和炎癥[12]。

S1P 及其受體與特應性皮炎有關。特應性皮炎皮損中浸潤的嗜酸性粒細胞增多是大多數特應性皮炎患者的一個重要特征，抗原提呈細胞激活T 細胞會導致產生增強嗜酸性粒細胞功能的Th2 細胞因子[13]。S1P1 是一種生理調節因子，其可調節淋巴組織與血液之間的淋巴細胞再循環，S1P1 受體的結合和內化可能會使淋巴細胞滯留在淋巴組織內，從而減少炎癥部位的淋巴細胞數量，減輕炎癥反應。Fingolimod或S1P1 特異性激動劑SEW2871 的全身給藥通過抑制嗜酸性粒細胞從骨髓和淋巴組織的流出，減少了對半抗原2，4，6-三氯苯過敏的小鼠模型中的皮膚炎癥，揭示了嗜酸性粒細胞運輸取決于S1P1[14]。S1P1表達降低會中斷淋巴細胞的正常運輸，并在淋巴結和胸腺中保留自身反應性淋巴細胞[15]。Etrasimod（APD334）作為一種S1P1 調節劑，已被證明可以調節淋巴細胞從淋巴結的流出和樹突狀細胞的運輸。已在開發治療多種免疫介導的炎癥性疾病，其中包括特應性皮炎的臨床試驗[16]。Yoon 等[17]進行的小鼠特應性皮炎模型動物試驗研究中，S1P1 和神經鞘氨醇磷酸膽堿拮抗劑KRO-105714 顯著減輕了試驗小鼠的特應性皮炎癥狀。局部和全身應用特異性S1P2拮抗劑JTE-013 也已被證明可以緩解2，4-二硝基氯苯誘導的特應性皮炎癥狀，而在S1P2 敲除小鼠中特應性皮炎的炎癥反應則顯著改善[18]。特應性皮炎的臨床試驗數據表明，針對S1P 的治療與抗炎作用具有相關性，這表明其可能是一種治療特應性皮炎的新方法。最近幾年研究也發現特應性皮炎患者的血清S1P 水平顯著升高，并與嚴重程度成正相關性，特別是濕疹面積和嚴重程度指數（EASI）≥16 的患者，而且血清S1P 水平也與EASI 評分成正相關性[10]。這些研究顯示出針對S1P-S1PRs 的調節劑對特應性皮炎的治療具有重大的意義，或許是未來治療特應性皮炎的重要手段之一，但是仍需進一步研究S1PS1PRs 在特應性皮炎中的具體作用機制。

2.2 銀屑病 銀屑病是一種慢性、免疫性、炎癥性皮膚病，以免疫細胞浸潤表皮和真皮，角質形成細胞異常增殖，皮膚出現紅斑、丘疹、鱗屑等為特征，全球發病率約為1%～3%。盡管銀屑病的發病機制目前尚未完全清楚，但已有研究表明淋巴細胞浸潤在銀屑病中起到重要作用。

S1P1 調節劑已經在幾種動物模型中被證明可以緩解銀屑病癥狀。S1P1 調節劑Syl930 在十二烷基硫酸鈉（SDS）誘導的銀屑病小鼠模型中減少了背部皮損皮膚的增厚，并在口服普萘洛爾誘導的豚鼠銀屑病模型中產生了強大的抗炎和抗增殖作用，如改善基底層增厚和角化不全，以及改善表皮增厚等[19]。一項研究表明口服S1P1 調節劑IMMH002 顯著減少了大鼠的外周血淋巴細胞數量，減輕了SDS 誘導的小鼠皮膚刺激性，也減輕了普萘洛爾對豚鼠銀屑病模型的損害[20]。除了動物模型的發現外，在一項對銀屑病患者進行的隨機、雙盲、安慰劑對照試驗中，選擇性S1P1 調節劑Ponesimod 減少患者的血液循環中淋巴細胞數量，以及銀屑病皮損面積和嚴重程度指數（PASI）評分顯著改善[21-22]。近年來，S1P1 調節劑在銀屑病中的治療也在開展更深入的研究。

2.3 黑色素細胞瘤 黑色素細胞瘤是黑色素細胞來源的一種高度惡性的腫瘤，多發生于皮膚，約占全部腫瘤的3%。惡性黑色素細胞瘤的病因尚未完全明確，可能與種族、遺傳、創傷、刺激、日光、免疫等多方面的因素有關。惡性黑色素細胞瘤除早期手術切除外，缺乏特效治療，且預后較差。

近年來，研究顯示鞘脂代謝在黑色素細胞瘤從開始發生到轉移、擴散以及黑色素細胞瘤的適應性、免疫反應性和治療耐藥性中有重要影響，越來越多的證據表明黑色素瘤細胞中神經酰胺代謝存在改變。例如，黑素細胞和黑素瘤細胞中主要的長鏈神經酰胺（C16-神經酰胺）[23]，會損害丙酮酸激酶等酶的活性，從而改變細胞糖酵解過程，抑制黑色素瘤進展[24]。

鞘脂代謝在黑色素細胞瘤中具有以下作用：（1）鞘脂代謝是黑色素細胞瘤適應性的決定因素之一。有報道稱鞘脂代謝與黑色素細胞瘤表型轉換之間存在緊密聯系，包括轉錄因子如：MITF、EMT-TFs、TEADs 和基本信號通路如：Wnt、TGF-β 和Hippo。（2）鞘脂代謝能調節黑色素瘤細胞的黏附。鞘脂的改變會影響腫瘤細胞的黏附，特別是e 鈣粘蛋白的丟失，從而促進黑色素瘤的進展[24]。（3）鞘脂代謝是黑色素瘤侵襲性的主要調節因子，黑色素瘤的侵襲性取決于其增殖潛能和遷移/侵襲性特性之間的平衡。S1P 主要由黑色素瘤細胞中的SPHK1 產生，與惡性細胞及其鄰近細胞上的G 蛋白偶聯受體家族（S1P 1-5）結合后，作為細胞內的第二信使傳遞致癌信號[25-26]。鞘脂代謝改變將神經酰胺代謝轉向S1P 或GD3 的產生，可以促進黑色素細胞瘤細胞增殖和藥物反應下的存活[24]。

研究顯示，S1P 與S1PRs 結合激活或抑制黑色素瘤細胞的遷移。事實上，盡管S1P 抑制了細胞遷移，同時抑制Rac 和刺激RhoA[27]，但在表達S1P2 的B16F10 細胞中，它刺激了過度表達S1P1 細胞的遷移，顯示了S1P 對黑色素瘤細胞的受體亞型具有特異性作用。最近研究證實，在BRAF 抑制劑Vemurafenib（維莫非尼）作用下黑色素瘤細胞的自主存活是由S1P1 和S1P3 介導的[26]。這些研究表明鞘脂代謝和S1P 信號通路與黑色素細胞瘤之間存在密切關系，以此對黑色素細胞瘤進行靶向治療，或許可以改善黑色素細胞瘤患者的預后。

2.4 皮膚傷口愈合和瘢痕形成 S1P 通過增加血管生成和炎癥細胞的募集促進皮膚傷口的愈合，從而減少疤痕的形成。Aoki 等人[28]進行的一項動物試驗研究顯示，小鼠損傷后SPHK1 表達水平高，轉染SPHK1 的質粒產生高內源性S1P 加速了傷口閉合，減少瘢痕形成，轉化生長因子（TGF）-β1 和S1P 受體-2（S1P2）信號通路的相互作用在其中發揮關鍵作用。SPHK1/S1P 軸通過增加血管生成、T 細胞和巨噬細胞的募集來促進傷口愈合，這些細胞分泌各種傷口相關因子，促進了S1P 信號的抗纖維化作用，抑制瘢痕形成。這表明，SPHK1 質粒誘導的無瘢痕愈合是由S1P-S1PRs 信號在傷口愈合早期起到抗纖維化作用，這反過來又限制了細胞外基質的沉積，從而在上皮化時產生很少的肉芽組織和非常微小的瘢痕。S1P與S1PRs 結合也能保留炎癥組織中的炎癥細胞，從而產生高水平的S1P，S1P 作用于真皮成纖維細胞抑制了膠原蛋白的產生，而這種作用可被S1PRs 抑制劑逆轉。這些發現提示SPHK1/S1P 軸可能是一種新的治療靶點，S1P 可作為一種在手術、創傷和慢性傷口治療中具有抗瘢痕作用的新型治療分子，有助于抑制術后和創傷后的瘢痕形成和慢性傷口的治療。但是，還需要通過進一步的研究來闡明SphK1/S1P軸在傷口愈合和瘢痕形成中的作用，確定其真正的臨床價值，以便以后在臨床上的正式應用。

3 小結與展望

綜上所述，現有研究對S1P 信號通路以及S1P前體物質在皮膚病中的病理生理作用有了嶄新的了解，針對神經酰胺-S1P-S1PRs 調節軸的藥物也在不斷研發和實踐中。但是，S1P 作為小分子物質，如何在分子水平具體調節哪一類型皮膚病的發生和發展，具體調節哪一類型的S1PRs 表達和活動，哪類基因在受體激活或是抑制中起到關鍵作用等，這些問題仍有待進一步的研究闡釋。選擇特定的S1PRs 調節劑作為治療藥物，研發具有高度選擇性，副作用小而作用精準的S1PRs 調節劑治療與之相關的皮膚病，對皮膚病的臨床治療和新藥物開發具有重要意義，可能將是未來S1P 信號通路在皮膚病領域研究的熱點之一。