自噬在皮肤氧化应激和色素代谢中的作用

贾肖肖，宋秀祖（.浙江中医药大学，杭州 30009；.杭州市第三人民医院，杭州 30009）

自噬在皮肤氧化应激和色素代谢中的作用

贾肖肖1，宋秀祖2
（1.浙江中医药大学，杭州 310009；2.杭州市第三人民医院，杭州 310009）

自噬是真核细胞特有的生命现象，在机体的氧化应激反应中发挥重要的作用。研究证实，自噬可以调节黑素细胞和角质形成细胞的氧化应激反应，在皮肤色素代谢中具有重要的作用。自噬和氧化应激在皮肤色素代谢中的作用表现为：影响黑素小体的合成和成熟，影响角质形成细胞中黑素小体的降解，参与角质形成细胞的分化过程，但在黑素小体转运中的作用尚不清楚。另外，自噬可以调节毛发和表皮的角化，但不影响皮肤的屏障功能。本文综述了自噬在皮肤氧化应激和色素代谢中的作用，可能为临床上难治性色素障碍性皮肤病如白癜风、黄褐斑以及黑素瘤的发病机制和靶向治疗提供方向。

自噬；氧化应激；角质形成细胞；黑素细胞

自噬是一种在真核细胞内依赖溶酶体的降解途径，细胞可以通过自噬和溶酶体降解受损、变性、衰老和失去功能的细胞器和变性的蛋白质与核酸等生物大分子，为细胞的重建、再生和修复提供必需的原料。自噬在机体氧化应激过程中也发挥重要保护作用。自噬既可以保护细胞，又可以引起细胞死亡的双重作用已经得到证实［1］。近年研究表明：自噬在多种色素性皮肤病如白癜风、黑素瘤中发挥作用，参与了皮肤色素代谢的过程［2-3］。

1　自噬在皮肤氧化应激中的作用

自噬是真核细胞特有的生命现象，相较于主要降解短寿蛋白的泛素-蛋白酶体途径，自噬主要降解大多数长寿蛋白和一些细胞器［4］。依据细胞内底物运送到溶酶体方式不同，自噬主要分为3种：巨自噬、微自噬和分子伴侣介导的自噬，通常所说的自噬即巨自噬［5］。自噬最初被认为是非选择性的降解过程，但目前研究认为自噬可优先降解胞内过多的细胞器即选择性自噬，如过氧化物酶体自噬、内质网自噬和线粒体自噬等，从而在各种应激过程中发挥重要作用［6］。自噬过程受到多种相关基因、蛋白的调节。p62/SQSTMl（简称p62）是自噬的选择性作用靶点，其蛋白成分可反映细胞内自噬水平；同时作为一种多功能的泛素化结合的衔接蛋白，其在自噬、蛋白酶体通路等多条信号通路中发挥重要作用［7-8］。

在皮肤色素代谢中研究较多的是氧化应激有关的Nrf2信号途径。Keapl/Nrf2是目前公认的细胞应对氧化应激的防御机制。Keapl是一个与胞浆肌动蛋白结合的多肽，可与Nrf2结合。在生理状态下，Nrf2与Keapl结合使活性处于相对抑制的状态。当与亲核剂或氧化剂作用时，Keapl的半胱氨酸残基受到修饰而失活，导致Keapl与Nrf2解偶联，Nrf2转移入核，经一系列反应启动抗氧化应激蛋白基因的转录，提高细胞的抗氧化应激能力［9］。Nrf2可转录上调自噬过程中的p62表达，而p62的累积可通过与Nrf2竞争结合Keapl，有利于Nrf2的核转位［10］。表明自噬在氧化应激中发挥重要的作用。

自噬还参与了氧化应激导致的蛋白质聚集体的清除和氧化磷脂的降解。Zhao等［11］发现UVA可诱导角质形成细胞中磷脂的氧化，使氧化脂质的水平提高。UVA和UVA-氧化磷脂可激活角质形成细胞中的自噬，而自噬在降解紫外线诱导改变的蛋白质和脂质方面具有关键的作用，并且能限制角质形成细胞中的Nrf2活性。此外，研究还发现在自噬相关蛋白ATG7基因敲除导致自噬不足的角质形成细胞中，氧化应激可导致含有自噬适配蛋白p62的高分子质量蛋白质聚集体的大量聚集以及Nrf2目标基因表达的上调。进一步证实自噬参与了氧化应激反应的调节。

2　自噬在色素代谢中的作用

2.1对黑素细胞活性的影响Zhang等［12］证实了自噬在黑素细胞氧化应激中发挥作用，其采用Atg7（f/f Tyr：Cre）基因敲除小鼠模型可有效地抑制黑素细胞中的自噬，缺失自噬的黑素细胞中可发现过度累积的p62，进一步引起Nrf2的持续活化。然而，这并没有引起活性氧的水平降低，反而导致过氧化脂质的增加。缺失自噬的黑素细胞虽然激活了氧化还原反应但仍可导致氧化损伤产物的累积。Lionaki等［13］发现与正常黑素细胞相比，自噬缺陷的黑素细胞在体外培养的早期就停止生长，并且具有形态学的衰老以及显著表达的p16ink4mRNA和蛋白质，表明自噬可调节黑素细胞的寿命，从而在黑素细胞存活和增殖中发挥重要作用。目前认为，自噬调节黑素细胞寿命的机制可能与线粒体活性氧的水平和氧化应激损伤有关［14］。

2.2对黑素小体合成的影响众所周知，在色素代谢中黑素细胞的主要功能是合成黑素小体，并通过树突转移到邻近的角质形成细胞。有学者提出假设：自噬可能参与黑素小体的合成和成熟［15］。然而，Zhang等［12］研究表明不论黑素细胞的自噬功能是否缺失，在小鼠尾部的黑素细胞和角质形成细胞中都含有成熟的黑素小体，其研究认为自噬在黑素小体的合成、成熟过程中不是必需的。Ho等［16］研究证实长期抑制自噬相关蛋白18（WIPI1）的表达会导致黑素小体的数量减少，说明某些自噬基因在调节黑素小体的合成过程中可能发挥作用。但如果自噬直接调节黑素小体的合成，那么由饥饿应激引起的自噬应该会引起黑素含量的变化。但其研究发现饥饿状态下虽然足以引起自噬小体的合成，但不能够引起黑素累积，因此说明自噬本身并不调节黑素小体的合成。推测调节黑素小体合成的可能是自噬途径中的某些成分：如囊泡形成的调节剂，参与自噬体膜回收成分的蛋白质等。

2.3对黑素小体转运的影响目前自噬在黑素小体转运过程中的作用尚不明确。Rab27a是Rab GTP酶的膜家族成员，其参与了细胞内膜运动时囊泡的运动和融合。Rab27a表达于成熟黑素小体的表面，通过连接蛋白Mlph介导动力蛋白Myosin-Va结合在黑素小体上，从而使黑素小体的双向移动可以在富含肌动蛋白的树突外围部位终止，完成黑素小体转运［17］。既往研究已证实：自噬形成的过程与囊泡转运过程存在多处交汇，推测Rab蛋白作为分子“开关”在调节囊泡转运的同时也可能参与了自噬过程［18］。然而，自噬影响黑素小体转运的机制目前尚未见研究报道。

2.4对黑素小体降解的影响Murase等［19］将正常表皮角质形成细胞与分离的黑素小体一起培养，分析黑素小体的累积情况。其研究用特异性siRNA抑制ATG7表达可显著提高PMEL17的水平，同时伴有LC3-II蛋白的减少。PMEL17是一种黑素小体蛋白，LC3-II蛋白是自噬小体的标志，这证实了自噬在角质形成细胞中的黑素小体降解过程中发挥作用。另外，下调ATG13表达对于PMEL17的调节也得到相似结果，同时伴有p62累积。其研究还发现白种人角质形成细胞自噬活性比黑种人高，自噬通过调节角质形成细胞中黑素小体的降解可以决定皮肤颜色。Rossiter等［20］发现具有角质形成细胞自噬缺陷的小鼠其毛发和皮肤的颜色相同，进一步证实了此观点。Ho等［15］认为选择性自噬可能对异常的黑素小体有一定的作用，就如过氧化物自噬能够清除有缺陷的过氧化物一样，且白癜风患者的黑素细胞中可以发现异常的黑素小体。

2.5对其他的影响目前研究证实，角质形成细胞中的自噬现象参与了细胞分化、肿瘤、炎症及色素细胞中巨大黑素小体形成等多种病理、生理过程［21］。研究表明，缺失Atg7的小鼠表现毛发生长障碍、外毛根鞘增厚，角化透明颗粒的数量和直径减少，角化相关蛋白如丝聚蛋白、兜甲蛋白等减少，但未影响皮肤的屏障功能，提示自噬可以控制毛发和表皮的角化［22］。

3　结语

目前，虽然自噬是在医学各个领域都有了较深入的研究，但在皮肤色素代谢方面的研究尚较少。深入研究自噬在皮肤氧化应激及色素代谢方面的作用，可能为临床上难治性色素障碍性皮肤病如白癜风、黄褐斑以及黑素瘤的发病机制和靶向治疗提供方向。

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R758.4

A

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宋秀祖，E-mail：songxiuzu@sina.com

2015-08-29）