板层小体与相关皮肤病研究进展

2020-01-08丁雨薇乔建军

中国麻风皮肤病杂志 2020年1期

丁雨薇乔建军方红

浙江大学医学院附属第一医院皮肤科，浙江杭州，310003

板层小体(lamellar bodies，LB)，又名角质小体、Odland小体、被膜颗粒或板层颗粒，是一种椭圆形，内部为层状结构的分泌性细胞器。1957年，Selby在电子显微镜下首次发现LB。LB存在于表皮、肺、羊水、口腔等部位。表皮内LB形成于角质形成细胞(keratinocyte，KC)分化过程中，位于棘层上部和颗粒层之间，参与形成皮肤屏障。随着电子显微镜技术的不断发展，LB的研究逐步加深。本文综述LB的来源、合成与分泌调控、屏障功能以及其异常与相关皮肤病等方面的研究进展。

1 LB

1.1 LB的来源目前关于LB的来源尚不明确。有研究认为LB从反面高尔基体网状结构(trans-Golgi network，TGN)膜泡中释放而来。证据如下：(1)聚焦离子束扫描电子显微镜观察发现，LB是由TGN衍生而成的管状囊泡结构，TGN、LB和最上层颗粒层细胞的细胞膜是相同的连续膜结构[1]；(2)用聚焦离子束扫描电子显微镜观察并重建LB的3D结构显示，LB在第二层颗粒层细胞内由囊泡状转变为网状，而且TGN在该层细胞的胞浆内呈分支状或管状结构和LB相连[2]；(3)LB和TGN上存在很多相同的生物标记物，如ABAC12、葡萄糖基神经酰胺转移酶等。

也有学者提出LB是一种溶酶体相关细胞器(lysosome-related organelle, LRO)。通过蛋白质组学比较LB和其他LRO，发现LB上60%的蛋白质存在于其他LRO中[3]。此外研究发现LB可能通过细胞自噬形成。LRRK2(leucine-rich repeat kinase 2)是一种参与细胞自噬和溶酶体途径的蛋白激酶，LRRK2基因敲除小鼠中LB体积显著增大，脂类分泌减少[4]。LRRK2基因敲除后细胞自噬过程受损，导致LB成熟受限，与细胞膜融合减少。更有学者直接观察到LB在自噬泡中聚集[5]。自噬是溶酶体依赖的物质降解过程，因此LB可能与溶酶体存在相关。

1.2 LB合成与分泌的调控 LB合成、装载和分泌的调控机制十分复杂，尚未完全阐明。高尔基pH调节器(Golgi pH regulator，GPHR)是高尔基体正常酸化所必需的阴离子通道，是调控LB合成的主要因素。 GPHR基因敲除小鼠表现为皮肤色素减退、脱毛和鳞屑增多，经皮水分丢失(transepidermal waterloss, TEWL)增加；电镜观察显示KC产生异常的LB[6]。此外，LB标记物抗体TGN46和激肽释放酶7以及组织杀菌素相关抗菌肽，在GPHR基因敲除小鼠皮肤中的表达均较野生型小鼠减少[6]。这些结果均表明，GPHR对表皮的稳态包括LB的形成和屏障功能至关重要。

与鱼鳞病相关的基因也会影响LB的合成、装载和分泌，具体机制不明。ABCA12是一种通过LB转运脂质的跨膜脂质转运蛋白，因ABCA12基因突变导致的丑角样鱼鳞病(harlequin ichthyosis)表现为角质层脂质转运障碍，影响LB内葡萄糖基神经酰胺聚集[7]。关节痉挛-肾功能损害-胆汁淤积综合征(ARC综合征)皮肤呈鱼鳞病样改变，引起该病的相关基因VPS33B和 VIPARV会影响LB装载和分泌，在这两个基因敲除小鼠表皮中，LB的装载物密度降低，脂质存储减少，LB呈气球样形态，在表皮上分泌也更分散[8]。

参与囊泡转运的蛋白质基因Rab11a沉默会导致角质层外脂质减少，颗粒层内LB密度降低，LB分泌区域减少，且LB内装载物异常使得LB通过溶酶体途径被降解[9]。敲除参与微管束生成和连接固定的Ninein蛋白小鼠表皮中发现LB合成正常，但仅分泌少量且形态较小的LB[10]。

LB的分泌还受角质层细胞外环境的影响。用-0.5 V电位处理离体的人皮肤标本2小时后，发现与未处理皮肤对照相比，LB分泌加快，细胞外脂质域更广泛[11]，表明皮肤外负电位可以刺激皮肤LB分泌。皮肤局部应用果糖或木糖醇后，最上层颗粒层LB分泌增加，促进脂质释放，加快表皮渗透性屏障恢复[12]。

2 LB的功能

LB中装载多种内容物，主要包括蛋白质如酶类、蛋白酶抑制剂、抗菌肽等，以及多种脂质如葡萄糖基神经酰胺、胆固醇、脂肪酸、磷脂等。这些丰富的内容物使得LB在形成皮肤多种屏障中起了极其重要的作用。皮肤角质层是由老化的角质细胞和角化包膜(cornified envelopes)构成“砖墙”结构，LB通过分泌脂质前体和脂质加工酶到KC间隙，参与了角化包膜形成过程，提供了表皮渗透性屏障的物质基础[13]。LB分泌的酸性磷酸酯酶A2，可以将磷脂分解为甘油和游离脂肪酸，游离脂肪酸维持皮肤pH值在4.0～6.0，构成正常皮肤酸性环境[14]。LB通过分泌激肽释放酶5和激肽释放酶7等蛋白酶及其抑制剂，参与调控脱屑过程[15]。此外，LB含有重要的抗菌肽，如人类β防御素-2和Cathelicidins(LL-37)，后者能趋化免疫细胞，使皮肤成为固有免疫的第一道防线[16]。

LB具有多态性。LB的形态随外界环境刺激发生变化，其形态特征反映了LB的功能状态。鸟类表皮上存在LB的同源物-多颗粒小体(multigranular bodies, MGBs)具有双重调节屏障功能，形态可以根据外界环境刺激发生变化，达到保护机体的目的。研究发现在干旱缺水环境中，鸟类通过增加MGBs数量减少TEWL，当环境湿度增加后，MGBs开始在原位退化成脂滴[17]。类似现象在实验小鼠中也观察到，将屏障修复功能受损的小鼠直接暴露于寒冷环境，其表皮在新生成的非层状结构的LB中穿插着层状结构的LB，一旦停止寒冷暴露，这种变化就会消失[18]。

3 LB异常与相关皮肤病

3.1 Refsum病 Refsum病，又称遗传性运动失调性多发性神经炎，为一种罕见的常染色体隐性遗传性疾病。患者体内因缺乏植烷酸α羟化酶导致植烷酸氧化障碍，体内植烷酸大量积累引起中枢神经系统病变，皮肤呈鱼鳞病表现，屏障功能受损。体内积累的植烷酸主要聚集在LB和脂肪细胞内。患者表皮内LB密度正常，但呈扭曲状，或为非层状结构。部分甚至完全缺乏层状物质，而呈现出均匀的电子致密物质[19]。Refsum病患者表皮内LB形态会随着血液中植烷酸水平的变化而变化。患者诊断为该病后均采用无植烷酸饮食疗法，其血液中植烷酸水平较低，表皮内LB呈现为“典型”的层状结构。但是，在某些特殊情况下，如患者出现体重减轻，储存在脂肪细胞中的植烷酸被释放到血液循环中，表皮内LB显示出溶酶体样形态，角质层细胞间脂质内出现非层状物质。据此，研究者推测Refsum病患者体内累积的植烷酸很可能先贮存在表皮内LB中，再以一种溶酶体样的方式排泄到皮肤表面，从而排出体外。

3.2 Chanarin-Dorfman综合征 Chanarin-Dorfman综合征是一种中性脂质贮存异常疾病，以鱼鳞病、白细胞脂质空泡、多脏器受累为特征，皮肤渗透屏障受损和角质层完整性异常，其发病与脂质水解酶CGI-58/ABHD5突变有关。患者表皮有大量的异常LB、细胞间层状结构紊乱和脂质空泡。在Chanarin-Dorfman综合征患者的表皮LB中存在一种脂质微包裹体(lipid microinclusions)，这种脂质微包裹体被LB分泌到角质层细胞间隙形成一种非层状结构，据此推测该病患者可以通过LB将中性脂质等有毒物质排泄到表皮外[20]。

3.3 特应性皮炎特应性皮炎患者皮肤存在脂质缺乏，特别是表皮内LB分泌的神经酰胺和游离脂肪酸。有研究者在特应性皮炎的动物模型上使用LB模仿系统(lamellar body mimetic system)，发现可以有效降低TEWL、表皮厚度以及淋巴细胞浸润，减轻皮肤炎症，修复皮肤屏障[21]。分子遗传学研究表明特应性皮炎是由角质层结构蛋白基因突变所致，最常见的是丝聚蛋白(filaggrin, FLG)，其余还有FATP4、TMEM79、SPINK5等[22]。这些突变会影响LB的装载和分泌。FLG单个等位基因缺失会导致KC内细胞骨架异常，进而导致LB装载异常，出现空泡状LB，分泌功能受损，部分LB被潴留在细胞内，在颗粒层细胞间出现非层状物质堆积。此外，FLG突变会导致多元羧酸减少，表皮pH上升，引起LB分泌后处理过程延迟。最终引起AD患者皮肤脂质分泌受损，KC外双层脂质结构紊乱，皮肤屏障功能受损。

3.4 其他疾病银屑病患者皮损处LB数量和神经酰胺酶分泌较正常人显著减少，且LB更多地呈现空泡或部分片状形态，而非皮损处则以正常的层状结构为主[17]。其他如多形性日光疹[23]、激素依赖性皮炎[24]等伴皮肤屏障受损的皮肤病中均存在LB数量明显减少，密度降低，排列紊乱，板层脂质分泌减少。白癜风皮损KC间隙增大，KC内出现空泡和无形电子致密物，推测也可能与LB异常分泌有关[25]。