黑素细胞研究的进展

张琳西　综述　郭树忠　审校

人类黑素细胞(Melanocyte 简称MC)起源于胚胎神经嵴，在胚胎发 育第7周进入表皮。在胚胎移行中，有少数成黑素细胞(Melanoblast 简称MB)中途停滞或转 化为无黑素静止的黑素细胞^〔1，2〕，胚胎时期的黑素细胞不合成黑素。阴部和乳头 部的色素沉着是由于母体内对皮肤的特异性类固醇刺激的结果。移行入表皮的黑素细胞最终 定居在基底膜上，每一个黑素细胞与其毗邻约36个角朊细胞(Keratinocyte 简称KC)在形态 和功能上密切关联构成"表皮黑素单元"。近年来对黑素细胞的生长、分化、移行、信号转 导及与其它细胞的关系等进行了多方面的研究，现将有关问题综述如下。

1 黑素细胞储库

在胚胎发育中，停滞或迷失的黑素细胞看起来无意义，但最近研究发现毛囊外毛 根鞘静止黑素细胞能从外毛根鞘重新移行到脱色区表皮，积极参与白癜风色素脱失斑复色， 黑素细胞从无活性状态慢慢成熟为有活性状态^〔3〕。因此，有人提出：毛囊附近真 皮内是否有一个成黑素细胞库? Ortonne^〔4〕等对4例白癜风患者采用光化学疗法(PU VA)治疗后，发现皮损区色素恢复，且首先出现在毛囊开口处。进一步研究发现在色素恢复 斑中心的毛囊下部及边缘的表皮中可能存在着肥大的黑素细胞，这些黑素细胞有丝分裂消失 ，活性高，该作者认为毛囊中可能存在着黑素细胞储库。Arrunategui^〔5〕等用毛囊 下1/3段作自体移植治疗白癜风，35%的毛囊周围黑素形成。他也认为毛囊下1/3处存在着黑 素细胞储库。这些事实表明皮肤表皮的黑素细胞在某种条件下可相互补充或转化。

2黑素细胞与角朊细胞

Gordon^〔6〕发现体外培养的角朊细胞能释放一些因子，刺激黑素细胞和树 突生长以及黑素的合成。经过超微过滤，证明近一半促黑素细胞生长，促树突生长及促黑素 合成因子为低分子，高分子仅刺激黑素细胞生长。Boyce^〔7〕研究则认为表皮是一个 内分泌器官，许多炎症介质和细胞因子都可由角朊细胞产生。表皮的角朊细胞以旁分泌方式 调节黑素细胞的形态和功能。角朊细胞可释放一些因子如碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)、 前列腺素F₂(PGF₂)、白介素1(IL-1)、干细胞因子(SCF)、白三烯B4等调节黑素细胞生 长，树突形成和黑素生成。Rook^〔8〕研究表明表皮黑素细胞的位置和分化受角朊细 胞影响，无角朊细胞培养的黑素细胞不活跃，只有与角朊细胞发生直接联系时才变成树突状 。Stierner^〔9〕对21例健康病人行紫外线照射，发现照射部位和非照射部位皮肤黑 素细胞均明显增殖，认为紫外线为一外源性刺激细胞分裂因素。Imokawa^〔10〕研究 发现中波紫外线可使角朊细胞分泌内皮素-1、IL-1a增加，它们是与中波紫外线相关的黑素 细胞激活过程中的主要细胞因子。用ELISA法发现长波紫外线照射后人角朊细胞介质中IL-6 、IL-8、GM-CSF(粒/巨细胞集落因子)明显增加，该介质可引起培养人的黑素细胞DNA合成显 著增加。用抗GM-CSF抗体可抑制这种作用，说明角朊细胞分泌的GM-CSF在维持表皮黑素细胞 增殖和长波紫外线引起的色素形成中起主要作用。

3黑素细胞移行的分子机制

1994年，Herlyn^〔11〕提出黑素细胞可能存在一个由未分化基底层角朊细 胞、角朊细胞衍生细胞因子、基底膜成分、细胞粘附分子和细胞外基质(ECM)等多种因素构 成的特定复杂的微环境中，其增殖、移行、存活、黑素形成等行为可能受到这一局部微环境 多种细胞或分子水平的调节。

KIT基因编码一种有酪氨酸激酶活性的跨膜蛋白。c-kit基因在胚胎移行的成黑素细胞高度表 达，直到成黑素细胞在皮肤定植发育，成人正常黑素细胞也有一定水平c-kit基因表达。c-k it基因突变主要影响KIT受体胞内ATP结合区，使受体自身特定区域酪氨酸的磷酸化障碍，阻 断信息传递。同时与细胞生长、分化、移行、存活有关的功能蛋白磷酸化也可能障碍。Spri tz^〔12〕等用人工合成KIT基因反义寡脱氧核苷酸在体外与正常人MC共同孵育，结果 是该反义DNA链能显著抑制MC增殖。Norris^〔13〕等人发现正常成人黑素细胞也有一 定水平kit基因表达。这可能与保持正常黑素细胞缓慢分裂潜能有关，kit表达减少很可能会 导致黑素细胞生存缺陷，成为白癜风皮损黑素细胞丢失一个主要原因。

SCF(肥大细胞生长因子或干细胞因子)在胚胎期由皮肤成纤维细胞(Fb)表达产生，SCF作用具 有多效应，延长细胞存活时间，影响细胞骨架装配，通过调节黑素细胞表面整合素表达与整 合素受体亲合力来调控黑素细胞在细胞外基质配基上的粘附与移行。除直接调节黑素细胞整 合素表达外，SCF还能通过影响其Kit配基酪氨酸激酶活性来调节对整合素亚单位翻译后的磷 酸化，改变整合素受体亲合力^〔14〕。

整合素是细胞粘除分子中一个复杂家族。整合素参与黑素细胞与细胞外基质的动态粘着以及 诱导细胞骨架装配与拆卸，与黑素细胞扩展移行密切相关。增殖态黑素细胞对基底膜粘附减 低，而对纤维粘连蛋白(FN)粘连增加，黑素细胞很容易自基底膜游离并在纤维粘连蛋白表面 移行参与伤口愈合后皮肤色素恢复^〔15〕。Zambruno^〔16〕发现α5β1、

αvβ3两种整合素对黑素细胞扩展和移行至关重要。

既往研究表明细胞外基质不仅影响黑素细胞形态和数目，而且对黑素细胞运动以及酪氨酸酶 活性都有显著影响。Morelli^〔17〕等在体外系统评估IV型胶原、LN(层粘连蛋白)、F N对黑素细胞运动的影响，发现IV型胶原能增强黑素细胞移行，这种作用可被a2、a3整 联蛋白抗体所阻滞。

一些炎症介质和细胞因子可促进黑素细胞迁移。Morelli^〔17〕等用金颗粒技术和72 小时时缩显微电影拍摄术，定量分析单个黑素细胞移动，发现白三烯C4和转化生长因子- α是体外人黑素细胞迁移的刺激因子，进一步研究发现黑素细胞的有丝分裂原可诱导黑素细 胞的化学激活和化学趋化性，如白三烯C4、bFGF、SCF、内皮素-1、神经生长因子。Horik awa^〔18〕认为这些因子通过诱导毛囊外根鞘的黑素细胞增殖和迁移，对治疗白癜风 有效。

4与黑素细胞增殖和黑素生成有关的信号转导

自1982年Eisinger 成功地培养黑素细胞以来，在体外添加天然生长因子肽不但能 促进体外黑素细胞增殖，而且大多数还刺激酪氨酸酶活性，使黑素细胞高度色素化。许多学 者认为这此因子很可能通过黑素细胞表面的相关受体进入细胞内，经下游信号转导来调控相 应靶点，调节黑素细胞增殖和分化。目前对4条信号转导途径研究比较清楚：DAG/PKC(二酯 酰甘油/蛋白激酶C)、NO/cGMP/PKG(一氧化氮/环磷酸鸟苷/蛋白激酶G)、MAPK(丝裂原激活的 蛋白激酶)级联途径和cAMP/PKA(环磷酸腺苷/蛋白激酶A)^{〔19，20〕}。

4.1DAG/PKC有研究表明PKC主要是通过对酪氨酸酶磷酸化或改变酪氨酸酶和酪氨酸酶相 关蛋白-1(TRP-1)的组成型表达来影响黑素生成。DAG/PKC对多种生物活性物质调节细胞增殖 和生长的信号转导中起着重要作用。PKC还是以TPA(12-0-十四烷酰佛波醇-13醋酸酯)为代表 的佛波酯类化合物主要受体和靶点，TPA与DAG结构相似，取代DAG活化PKC。Mahalingam ^〔21〕研究发现经不同佛波酯处理的B16鼠黑素瘤细胞72小时后已检测不到PKC活性，TRP- 1也随之下降，几乎不能检测。

4.2NO/cGMP/PKG中波紫外线(UVB)照射是人类皮肤着色的主要生理刺激，但其对诱导皮 肤黑素生成的分子机制仍未阐明。有资料表明，NO/cGMP/PKG途径与UVB诱导的黑素生成密切 相关^〔22〕。NO通过活化可溶性鸟苷酸环化酶，导致胞内cGMP水平升高，使PKG活化 ，PKG通过磷酸化改变靶蛋白分子活性而发挥不同调节功能。Romero Graillet等^〔22〕 进一步研究发现4种外源性NO供体均能刺激酪氨酸酶活性，提高合成黑素量，而鸟苷酸环 化酶和PKG抑制剂不但能阻滞NO供体和cGMP类似物这种诱导黑素生成效应，而且还可以阻滞U VB诱导的黑素生成，作者推测黑素生成可能是通过NO/cGMP/PKG途径来介导的。

4.3MAPK级联途径如上所述，许多因子都能促进体外黑素细胞增殖，这些因子都能刺激 同一关键中间产物丝裂原激活的蛋白激酶2(MAPK2)和转子因子Ca⁺⁺/cAMP应答元件结 合蛋白，并能通过MAPK级联反应使停滞在G1期黑素细胞进入S期^〔19〕。

MAPK级联反应是转导胞外增殖信号进入胞核的一条重要信号转导途径。已发现黑素细胞对多 个生长因子配体的协同激活信号，主要是通过MAPK激酶的激酶(MAPKKK)/MAPK激酶(MAPKK/ME K)/MAPK(ERK)组成的一条共同通路来转导的^〔19〕。经受体型酪氨酸激酶介导激活

MAPK是外界信号进入细胞内的主要通导，G蛋白偶联受体途径是激活MAPK的另一条途径。

4.4cAMP/PKA许多学者如Halaban、Mahalingam、Mengeaud^{〔19,21,23〕}发现几 种能提高胞内cAMP水平的物质如霍乱毒素(CT)、双丁基环磷酸腺苷、8-溴-cAMP、异丁基甲 基黄嘌呤(IBMX)、毛喉素(forskolin)等能促使黑素细胞分裂、诱导黑素生成。毛喉素为腺 苷酸环化酶的激动剂，另外4种为PKA的激动剂，通过不同方式激活cAMP/PKA途径。但加入百 日咳毒素(抑制G蛋白活化剂)后，腺苷酸环化酶活性被抑制，cAMP水平降低抑制黑素生成。

5结语

目前，对皮肤及毛囊中黑素细胞以及胚胎发育中的成黑素细胞移行机制和调控问 题已成为研究的一个热点，对于遗传性或获得性色素障碍疾病的发病机制的认识以及调整人 们对此类疾病临床治疗方法有重要价值。参考文献

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收稿日期2000-03-17

编辑/姜如蓉