角质形成细胞和成纤维细胞对白癜风发病和治疗的影响

李媛媛 佘慧慧 钱龙宝 韦士才

白癜风是一种常见的皮肤或黏膜色素脱失性疾病，其病因复杂，目前认为在多基因遗传基础上、各种内外因子的激发使免疫功能紊乱，导致表皮黑素细胞(melanocyte, MC)功能破坏，最终使色素脱失[1]。目前对白癜风发病机制及治疗方法的研究大多关注于MC，但MC不是独立存在的，表皮和真皮中的多种细胞均可影响MC的功能，参与MC的生长、分化、转运、凋亡。近年有研究证明，白癜风患者的MC凋亡前后，皮损及皮损周围表真皮均发生形态、功能和分子结构上的改变，尤其是角质形成细胞和真皮成纤维细胞，因此白癜风应被视为一种皮肤全层的病变而不仅仅是MC的凋亡[2]。本文主探讨角质形成细胞和成纤维细胞等非黑素细胞对白癜风发病的影响，以期为白癜风的发病和治疗研究提供新思路。

1 角质形成细胞对白癜风发病的影响

角质形成细胞(keratinocyte, KC)是表皮中最主要的细胞之一，与MC在生理、病理上有密切的联系。一个表皮MC及其邻近的36个KC所组成的具有在结构和功能上有合作关系的小单位被称为表皮黑素单位，黑素的代谢均通过表皮黑素单位来完成；KC和MC释放的可溶性介质共同维持着皮肤旁分泌和自分泌通路的稳定状态，二者的失衡会导致细胞因子分泌的紊乱及氧化应激增强，继而又影响KC和MC的分化，形成恶性循环并加速色素异常性皮肤病的进展[3]。有研究将MC单独移植与MC和KC共同培养混合移植治疗节段型白癜风临床疗效进行比较，得出MC和KC共培养混合移植治疗效果优于MC单独移植，证明了KC对MC的生长存活起着重要作用，并认为基底层KC可分泌一些生长因子及细胞外基质，直接或间接地参与MC的生理病理活动、调节其形态功能，可获得色素恢复和皮损愈合的双重功效[4]。

1.1 KC与细胞因子 KC能够分泌种类繁多的细胞因子，从而影响MC功能及白癜风的发病，包括干细胞因子(SCF)、碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)、内皮素-1(ET-1)和抑制因子(如TNF-α、IL-1 和 IL-6等)。其中SCF是与多种细胞的存活和生长相关的细胞因子，其合成减少可使皮肤KC及MC分化减少甚至凋亡，是白癜风发病的重要一环[5]。bFGF在血管形成、促进创伤愈合与组织修复中起着十分重要的作用，且bFGF和ET-1均为MC的有丝分裂原。有研究表明，bFGF可通过下调氧自由基水平、增加Bcl2蛋白、以及下调Cyt.C水平抑制氧化应激[6]，当bFGF功能受损则机体对抗氧化应激能力降低，从而影响白癜风的发病。TNF-α是一种常见的肿瘤出血坏死标记物，又是一种促炎症的细胞因子。在白癜风患者体内，高水平的TNF-α可导致NF-kB活性减低，造成磷脂酰肌醇3-肌酶/蛋白激酶B(PI3K/AKT)信号通路异常、激活受损，从而导致KC凋亡和角化过程的改变，并影响MC的增殖[7]。

1.2 KC与氧化应激 除了细胞因子数量及功能的改变，氧化应激亦是KC及MC损伤的重要原因。氧化应激是指机体在遭受各种有害因素刺激下，体内高活性分子如活性氧自由基(ROS)产生过多，氧化程度超出氧化物的清除，氧化-抗氧化系统失衡，从而导致组织损伤[8]。ROS中，过氧化氢(H2O2)能够穿过细胞膜和核膜，与多种金属离子发生反应并产生具有危害性的羟自由基，继而损伤脂质、核酸、氨基酸、糖类等，造成表皮细胞突变甚至死亡。H2O2还可使KC分泌的细胞因子发生改变，如TNF-α应答加强可抑制黑素合成[9]。此外氧自由基作用于脂质发生过氧化反应的终产物-丙二醛，会引起蛋白质、核酸等生命大分子的交联聚合，产生细胞毒性。以上病理变化一方面攻击MC，另一方面可使表皮KC上的谷胱甘肽S-转移酶缺陷及抗氧化能力降低，并且KC出现线粒体功能障碍、半胱天冬酶3激活等细胞凋亡的特征，导致KC钙摄取减少、寿命缩短、衰老标记物表达改变，继而使MC着色异常，影响白癜风的发病[10]。此外，氧化应激导致维生素E、泛醇、磷脂多不饱和脂肪酸等非酶类抗氧系统的破坏亦危害KC的功能，继而影响MC的存活及白癜风的进展[11]。

1.3 KC与表皮细胞毒性T细胞 近期亦有研究发现，白癜风发病中MC死亡与表皮细胞毒性T细胞(Tc细胞)的浸润有关，Tc细胞是一组由初始CD8+T细胞活化后分化而成的具有细胞毒性的效应细胞[12]，而KC是皮损中T细胞聚集趋化因子的主要来源。I型Tc细胞(Tc1)可分泌γ干扰素(IFN-γ)，IFN-γ可刺激巨噬细胞和神经胶质细胞产生CXCL9、CXCL10、CXCL16等趋化因子 。其中CXCL9、CXCL10与白癜风的进展有关[13]，CXCL16可促进皮肤CD8+T活动及增强氧化应激水平，继而加重皮损[14]。因此，KC中出现表皮细胞毒性T细胞或IFN-γ是白癜风发病或进展的危险信号，白癜风皮损周围激活的T细胞浸润可导致KC的凋亡，并对MC产生毒性反应[15]。

2 成纤维细胞对白癜风发病的影响

2.1 成纤维细胞与细胞因子/信号通路 皮肤成纤维细胞(fibroblast, FB)是真皮的主要细胞，在MC代谢及皮肤着色上有重要作用。可分泌大量的细胞因子、蛋白质和生长因子，并与特殊的受体结合来调节多种MC相关性细胞内信号通路，包括MAPK/ERK, cAMP/PKA, Wnt/b-catenin, PI3K/Akt等，参与MC生长、迁移和存活。FB分泌的细胞因子有SCF，可与MC的c-kit受体结合，激活MAPK/ERK信号通路，可增加MC的增殖和分化。FB分泌的蛋白质有dickkopf1(DKK1),分泌型曲卷相关蛋白(sFRP),Semaphorin7a(Sema7a),高半胱氨酸血管生成诱导因子(CCN),成纤维细胞活化蛋白-α(FAP-α)。其中DKK-1可阻断Wnt共同受体Lrp5和6，从而影响Wnt/b-catenin信号通路，亦可通过减少酪氨酸酶、多巴色素互变异构酶等来抑制正常MC生长[16]。sFRP可使Wnt蛋白与Frizzled受体结合调节Wnt/b-catenin信号通路，曾有研究认为sFRP加速了白癜风发病[17]，但是近年来多种研究证实了sFRP2对皮肤黑素功能及皮肤着色有重要意义[18]。Sema7a可以通过Plexin C1受体调节树突状细胞生长，亦可通过β1-整合素激活MAPK/ERK信号通路，并刺激MC增殖[19]。CCN通过连接细胞表面和细胞外基质(ECM)调节生物过程，其虽然没有特定的受体，但可通过整合蛋白和蛋白多糖影响MC功能。FAP-α有选择性的在FB中表达，其在接受UVR治疗后有大量分泌，故推测FAP-α与白癜风皮损复色有密切联系[20]。FB分泌的生长因子有角质细胞生长因子(KGF),肝细胞生长因子(HGF),bFGF,内皮素-3(NT-3), 神经调节素1(NRG-1), 转化生长因子-β(TGF-β)。FB在UVB 照射后亦可分泌KGF，在cAMP、铁传递蛋白、ET-1和bFGF的配合下，可促进树突状细胞伸展和黑素小体的运转，亦可诱发皮损复色[21]。HGF可与MC受体c-MET结合，激活MAPK和PI3K-Akt信号通路，调节MC增殖运转。bFGF通过跨膜受体FGFR2影响MC的旁分泌系统和MAPK信号通路[22]。NT-3主要对神经细胞及神经脊来源细胞-MC的生长至关重要，可以与Trk受体结合，调节细胞内MAPK和PI3K- Akt信号通路，影响MC成活。NRG-1影响神经脊细胞的存活，并与ERBB3和 ERBB4受体结合，并激活MAPK和PI3K-Akt信号通路。TGF-β可通过下调MITF和PAX3影响MC及MC干细胞，亦可破坏HGF从而影响黑素存活；有趣的是PAX3可刺激TGFβ1和TGFβ2分泌, 但是 PAX3却能被TGFβ1抑制,可能提示TGF-β之间存在负反馈调节机制[23]。

2.2 FB与ECM FB亦可分泌大量ECM，如胶原、纤维连接蛋白、肌腱蛋白及弹性蛋白等，起着重要的粘合作用，可加强结缔组织，影响皮肤的构架和完整性，为MC提供生存的稳定环境并调节细胞形态。近年，皮肤机械应力损伤对白癜风发病的影响受到了关注，KC、皮肤FB是构成皮肤的重要部分，处于人体最外部因而易受机械应力作用[24]。FB与细胞外基质和基底层细胞膜蛋白的结合决定着皮肤的密度和牢固性，以保护MC免受机械应力的破坏而脱落。当FB功能障碍则ECM分泌减少，则MC与周围组织的黏附力降低，继而脱落或凋亡，这可能也是关节面等皮肤较薄、FB较少的部位亦发生白癜风且较难恢复的原因之一[25]。种植现象是白癜风患者在机械损伤后出现的新皮损，其发生多数有穿过表皮或和真皮的损伤，这可能与表皮KC和真皮FB的损伤诱发的一系列连锁反应密不可分。此外ECM亦是上皮细胞信号蛋白的重要来源，影响着MC的存活和功能[26]。

2.3 FB衰老与白癜风发病 FB衰老对白癜风的发病及进展有重要作用。Rani等[27]将非节段型白癜风皮损及非皮损处FB进行培养，再用β-半乳糖苷酶染色确定其衰退程度，发现白癜风皮损处FB形态异常、体积较大并有空泡形成，即皮损处FB较非皮损处衰退明显。衰退的FB能够释放一些生长因子和细胞因子，激发或加速白癜风进程，如DKK1、HGF、ET-1和IL-6水平上调能够影响E钙粘蛋白功能，导致MC经表皮脱落，DKK1增多亦可加速MC凋亡[28]。此外，真皮FB衰老亦使部分生长因子和细胞因子减少，如KGF 、bFGF的表达和释放减少可影响MC的功能、氧化-抗氧化系统的失衡并加速白癜风的进展。

3 临床应用

近年来有大量随机对照试验证实NB-UVB光疗、二氧化碳点阵激光、针刺疗法和富血小板血浆等治疗白癜风有效。NB-UVB光疗可调节皮肤免疫，加速MC的增殖与分化，还能保护移行及增殖的MC[29]。二氧化碳点阵激光主要是利用局灶性光热作用,使皮肤产生大量的显微治疗孔，促使皮损处病理性T细胞的凋亡与清除,刺激黑素细胞的增生与移行,使皮损复色[30]。皮肤针刺是一种安全有效的真皮刺激疗法，中医认为白癜风主要由于患者肝肾不足或肌体风邪入侵所导致,因此可通过针灸达到祛风活血、疏通经脉的作用, 从而治疗白癜风[31]。PRP又名富血小板生长因子(GFs) ，是一种由全血经过高速离心获得高浓度血小板的血浆制品[32]，富含众多生物活性蛋白，包括促进皮肤和软组织愈合的生长因子、多肽和细胞因子，且无免疫排斥反应，已在整形外科、烧伤科、皮肤病治疗等领域被广泛研究和应用[33]。PRP通过其生长因子(TGF-β1、PDGF、VEGF-A、EGF、HGF、IGF-1、IGF-2)与靶细胞上的受体结合，激活组织再生的多种信号通路，从而修复损伤皮肤及MC。除了以上公认的作用机制，这些疗法均可通过刺激表皮KC或真皮FB促进皮损复色。

NB-UVB可以刺激人KC释放bFGF、白介素-1(IL-1)和酪氨酸酶等，进而促使黑素细胞增殖和分化，诱导黑色素再生[34]。CO2点阵激光所产生的微小的热损伤区，可启动皮肤的修复进程，刺激基底层MC及未损伤正常组织的外毛囊根鞘部成MC的生长、增殖、迁移[35]。此损伤修复的过程与KC和FB的活化密切相关，其产生大量生长因子及细胞因子，刺激了MC干细胞从毛囊中的迁移，也可刺激无毛发皮肤真皮中的MC干细胞生长，并且增加了MC从皮损边缘向脱色部位的迁移和接种[36]。针刺刺激真皮可引起的皮肤生物学改变，与CO2点阵激光创伤修复原理相似，通过刺激KC和FB的活化，促进皮损复色[37]。PRP可促进KC、胶原蛋白以及FB增殖分化，改善其与MC的相互作用、稳定MC[38]，其提供的生长因子可促进真皮间充质干细胞到KC的持续分化，维持皮肤的结构，亦可使间充质干细胞向MC增殖分化，从而治疗白癜风。此外，PRP可诱导抗凋亡调节因子(Bcl-2蛋白等)，减少MC和KC的凋亡[39]。

白癜风的治疗具有挑战性，尤其是在肢端和骨性突起的部位。目前对于白癜风的研究重点主要在MC，但其发病远不止是MC的病变，皮肤全层的改变始终贯穿白癜风的发病、进展及恢复过程。本文主要总结了表皮KC及真皮FB对MC功能及白癜风发病的影响，为目前存在的治疗方法提供了部分证据，也可为白癜风的治疗提供些许新思路。当然本文论述尚局限，仅为抛砖引玉，因为除了KC和FB，还有很多非MC的治疗方法及靶点等待我们研究开发。