表皮极性及极性蛋白在银屑病中研究进展

赵丽阳+张艳飞+郑瑞

【摘要】 表皮极性的建立是角质形成细胞增殖、分化的重要环节，其丧失和紊乱是一些病理生理过程产生的生物学基础。银屑病是一种常见的由遗传背景控制的、慢性炎症性、免疫性、良性增殖性疾病，具有病程长、易反复等特点，这些与其发病机制复杂关系密切。本文综述了与银屑病相关的极性蛋白研究进展，目前的研究可能会引起银屑病方面的突破。

【关键词】 极性蛋白； 紧密连接； 银屑病

细胞极性是因细胞内物质和细胞器等不对称分布而造成的细胞形态和结构的不对称性。近些年来越来越多的研究表明，细胞极性在细胞分裂、增殖中起着重要的调控作用，其丧失也极可能是癌症病理发病和特定发育不良的生物学基础。作为一种表皮良性增殖性疾病-银屑病，其发病机制是否与表皮极性的改变有关，目前就有关国内外极性蛋白在银屑病的研究做一综述，为开辟新的治疗途径提供相应依据。

1 表皮细胞极性及相关极性蛋白

细胞极性是因细胞内物质和细胞器等不对称分布而造成的细胞形态和结构的不对称性，是包括不对称和对称分裂、迁移、细胞免疫、神经传导等众多重要细胞活动的基础。上皮细胞极性主要是随着紧密连接在内的细胞连接的形成逐渐产生。紧密连接将细胞分隔成顶端和底部两大结构域，蛋白质和脂类等物质在这两个结构域中存在不对称分布，因此紧密连接在细胞极性形成过程中起到了重要作用。

在单层上皮和内皮中关于紧密连接和极性蛋白的研究比较多，而关于表皮紧密连接和极性蛋白方面的研究直到近些年才出现。首次描述是1998年在哺乳动物小鼠表皮中，2001年在人类表皮中发现了紧密连接结构及相关蛋白Occludin、ZO-1（zonula occludens-1）[1-2]。随后大量极性蛋白在表皮中被发现，例如tricellulin、Claudin家族、JAM-A以及一些紧密连接斑块蛋白（紧密连接受体蛋白ZO-2；MUPP-1和一些与紧密连接相关的一些细胞极性蛋白aPKC，Par3和Par6）[3]。

表皮作为上皮的一种类型，由复层鳞状上皮构成，细胞之间主要依靠粘附连接（桥粒和半桥粒）相互连接[4]。桥粒使角质形成细胞之间相互连接，半桥粒则将基底细胞固定在基底膜带上，也是表皮与真皮之间的连接。然而在表皮细胞颗粒层发现大量极性蛋白聚集，形成了典型的紧密连接，这些极性蛋白也分布在表皮附属器和真皮血管[5-6]。对角质形成细胞进行高钙培养（诱导细胞间连接的形成）也发现细胞间形成良好的紧密连接。

构成表皮极性重要结构基础的紧密连接具有将细胞联合成整体的机械作用，加强细胞间的连接，使细胞不易受破坏。一方面，具有调控离子、溶液、免疫细胞、肿瘤细胞等从细胞一侧扩散到另一侧的屏障作用；另一方面，连续地环绕细胞顶端，阻止了细胞膜顶端和基底侧面成分的相互混合，对保持细胞极性有重要作用[7]。极性蛋白除了构成紧密连接、保护细胞免受破坏的作用外，近些年研究发现其与细胞增殖分化有关。极性蛋白参与传递和接收细胞内信号，因此可调节上皮分化和增值[8]。JAM-A缺陷的小鼠小肠上皮增殖和凋亡率明显上升，表明其可能与细胞增殖有密切关系[9]。在皮肤鳞状细胞癌中ZO-1，Claudin和JAM-A的表达水平异常，提示这些蛋白可能与表皮肿瘤细胞的异常增殖有关[10]。

2 银屑病

银屑病俗称“牛皮癣”，是一种以表皮过度增生和真皮炎症为特征的常见皮肤病。在一定遗传背景的基础上，多种致病因子刺激机体免疫系统引起以T细胞为主的细胞免疫功能紊乱，炎症细胞移行到表皮并在局部浸润，造成局部炎症和角质形成细胞异常增生，导致银屑病皮损病理改变。临床症状以皮疹上覆盖银白色鳞屑、剥开后有薄膜现象和点状出血为主要特征，部分患者伴有关节病变。

银屑病属于高发病种，全球患病率为2.7%，呈逐年增高趋势[11]。银屑病治愈率低、易反复发作，严重影响了患者的生活质量，这与其发病机制复杂关系密切。银屑病发病机制复杂，有多基因遗传背景，涉及到免疫、炎症、细胞增殖与凋亡、神经介质等多方面因素。基因方面：发现了许多银屑病易感基因HLA-C基因、CDSN基因、CMRF35等；免疫方面：参与银屑病皮损部位免疫反应的细胞主要涉及淋巴细胞、角质形成细胞、抗原递呈细胞等，细胞因子、趋化因子（如IL-1、2、10、27）也起到了重要作用[12]。越来越多的证据表明，细胞极性在细胞分裂、增殖中起着重要的调控作用，其丧失也极可能是癌症病理发病和特定发育不良的生物学基础。表皮极性的建立是角质细胞增殖、分化的重要环节，作为一种表皮良性增殖性疾病-银屑病，其发病机制是否与表皮极性的改变有关，目前这方面的研究还有很大空间。

3 与银屑病相关的极性蛋白

细胞极性的建立和维持对胚胎发生和个体发育是必需的。然而，这些不对称性并非一成不变，在发育过程和正常的生理条件下它们之间能发生转换，在病理条件下，这些极性转变失控会造成对机体严重危害[13-14]。银屑病是以表皮过度增生，局部炎症细胞浸润为特征的非恶性增殖性皮肤病，其发病是否跟表皮极性紊乱有关，学者们进行了相关的研究，见表1。

2001年Pummi等[2]发现ZO-1在正常皮肤组织中位于颗粒层及棘细胞层上部，而在寻常型银屑病表皮组织中则分布于表皮全层，其mRNA水平也较正常组织明显增多；2003年Zhou等[15]在寻常型银屑病组织中对E-Cadherin、T-Cadherin、P-Cadherin进行检测E-Cadherin在正常组织和寻常型银屑病患者皮损中的定位不同，T-cadherin在正常组织表达水平明显高于寻常型银屑病患者皮损组织，P-cadherin在银屑病患者皮损中分布于表皮全层其蛋白表达水平明显高于正常组织。2007年Pelonen等[13]发现主要定位在正常表皮颗粒层Occludin分布在寻常型银屑病组织表皮全层，在正常组织的表达水平明显低于寻常型银屑病患者皮损组织。Claudin家族也逐渐在寻常型银屑病组织中检测到，家族中蛋白有各自不同的变化。与正常组织相比，寻常型银屑病组织不仅发生了极性蛋白的变化，完整的紧密连接结构也发生了变化[16]。2009年Nina等提出这样一个理论：表皮紧密连接蛋白的变化是寻常型银屑病发病的一个早期事件，这种定位变化在斑块型银屑病患者得到缓解后又会恢复到正常定位[17]。这一观点的提出更新了银屑病发病机的研究，使银屑病的发病机制不在局限于遗传、免疫等方面。endprint

Occludin是第一个被发现并被克隆的紧密连接跨膜蛋白，人类Occludin蛋白基因定位于5q13.1[18]。上皮细胞通过Occludin蛋白封闭细胞间隙，并与ZO-1等结合形成紧密连接的基础结构。在表皮Occludin蛋白主要位于颗粒层，最初也被认为是角质形成细胞紧密连接形成的标志，后来发现Occludin并不仅仅是紧密连接形成所必需结构蛋白，更是紧密连接形成过程中的调控蛋白[19-20]。上皮细胞通过Occludin蛋白封闭细胞间隙，并与ZO-1等结合形成TJ的基础结构。

Claudin家族蛋白是继Occludin后被发现的第二类紧密连接跨膜蛋白，它属于一个多基因家族，到目前为止，已有24种Claudin成员被发现[21]。Claudin家族有4个疏水跨膜区，两个细胞外环形结构和位于胞质中的羧基端、氨基端。细胞外结构域对于紧密连接条带形成和离子通透选择性具有重要作用，相邻的Claudin的细胞结构域可以相互作用，封闭细胞间隙。Claudin-1、Claudin-7分布在皮肤全层。Claudin-1被认为是角质形成细胞紧密连接的骨架蛋白。在动物水平上Claudin-1全敲除的老鼠是胚胎致死的，致死的原因是由于幼鼠无法形成正常的皮肤组织，在胚胎中流失大量水分而死亡[22]。在皮肤组织中，Claudin-6过表达小鼠表现为角质细胞过度增殖及表皮和毛囊分化异常，表明Claudin-6与表皮细胞增殖分化密切相关[23]。值得注意的是表皮鳞状细胞癌以细胞增殖和分化异常为特点，被检测为Claudin-1蛋白下调，这表明Claudin-1可能引起了细胞增殖和分化的异常[8]。

ZO-1是1986年发现的与紧密连接相关的蛋白。近年来发现其与维持和调节上皮细胞之间的连接和屏障功能有关，还参与调节细胞物质转运、维持上皮极性、细胞增殖分化、肿瘤细胞转移等重要过程。由于ZO-1结构和功能与紧密连接其他成员密切相关，多数情况下只要ZO-1受到破坏，紧密连接的功能多随之变化，故ZO-1常被用来作为观察各种组织紧密连接屏障功能和通透性功能的指标。ZO-1能与其同源体ZO-2、ZO-3一起，为紧密连接的许多跨膜蛋白和细胞紧密连接蛋白搭建具有连接作用的脚手架样平台[2]。

Cadherin是细胞表面的跨膜糖蛋白超家族，在钙离子参与下，黏附于相邻细胞，参与机体内许多生物过程，其功能主要包括调节钙离子介导的细胞黏附、细胞极性及形态形成，参与细胞间的识别和信号传导机制，肿瘤形成过程中也常伴有Cadherin异常表达。Cadherin家族中的不同分子在皮肤组织中有着不同的表达，它们在皮肤生理和病理过程中起到不同的作用[24]。Philippova等[25]发现T-cadherin在鳞状细胞癌及其癌前病变光化性角化症患者表达均显著下调，T-cadherin作为一个独特的钙黏蛋白在介导细胞黏附抑制恶性增殖性疾病（如肿瘤）生长等多个环节发挥重要作用。P-cadherin在表皮的功能可能与基底层角质形成细胞的黏附和组织发育有关[26]。在高分化鳞状细胞癌细胞表面P-cadherin表达增多且在肿瘤组织外层细胞比内层表达多，而肿瘤外层细胞增殖活性要高于内层，提示P-cadherin与细胞增殖功能有关。

JAMs是被发现的一种紧密连接跨膜蛋白，包含四个成员JAM-A，JAM-B，JAM-C和JAM-L。JAMs蛋白不仅表达在上皮细胞中，在其他细胞如内皮细胞、白细胞和血小板中也存在表达，在表皮组织JAM-A分布于表皮的全层[27]。在皮肤鳞状细胞癌中JAM-A的表达水平显著增高，提示JAM-A可能与表皮肿瘤细胞的异常增殖有关[10]。

4 展望

不同的极性蛋白在寻常型银屑病中的变化不同，这些已经报道的极性蛋白大部分是一些结构蛋白，然而它们上游的一些调节蛋白在银屑病中还没有太多相关报道。这些上游的极性调节蛋白在细胞紧密连接过程中也起到了非常重要的作用，当其受到异常刺激，将引起上皮细胞增殖、细胞极性改变、细胞不对称分裂及细胞迁徙性等改变[28]。在银屑病中一部分极性蛋白改变的原因目前还需要进一步的研究，这些将使人们对银屑病病因和发病机制产生新的认识。

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（收稿日期：2013-11-11） （本文编辑：黄新珍）endprint

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