白藜芦醇对皮肤组织抗炎作用通路及机制研究

肖碧环，吴严，高兴华

（中国医科大学附属第一医院，辽宁 沈阳110001）

白藜芦醇（Resveratrol，RES），即 3，4，5-三羟基-1，2-二苯乙烯，包括亚甲基桥分开的2个苯环，其分子式为C14H12O3，相对分子质量228.25，为一种非黄酮类天然的多酚复合物，外观呈无色针状晶体，易溶于有机溶剂，难溶于水，多种植物中含有，葡萄中含量丰富。RES的生物利用度比较低，其血浆代谢物仍具有活性。最初是作为一种植物抗毒素，1997年发现RES作为强效的化疗药物，抑制肿瘤的发生、发展，此外还具有抗炎、免疫调节、保护心脏、抗氧化、抗老化的特性[1-2]。目前被广泛地应用于人类的保健生活之中。

RES可在炎症抑制方面发挥作用，从而减少疾病的发病风险。本文对RES抗炎作用通路及机制研究予以综述。

RES发挥抗炎作用的共同点在于，可以抑制基因转录过程中的因子，如丝裂原活化蛋白激酶（Mitogen-activated protein kinase，MAPK）、激活子蛋白-1（Activator protein 1，AP-1）和 NF-κB[3]。炎症信号通路涉及核转录因子kappa B（Nuclear transcription factor kappa B，NF-κB）及下游的炎症因子等[4]。

研究表明RES可直接抑制很多组织的炎症因子，如肿瘤坏死因子（TNF）-α、白细胞介素（IL）-1、IL-6、单核细胞趋化蛋白-1（MCP-1）、干扰素（IFN）-α、IFN-β等的释放[5-7]，并可促进抗炎及抗自身免疫的因子如IL-10的释放[8-9]。而RES直接抑制炎症是通过作用于多个直接的靶点，包括环氧酶（Cyclooxygen-ase，COX），过氧化物酶体增殖物激活受体（Peroxisome proliferator-activated receptor，PPAR），内皮型一氧化氮合酶（Endothelial nitric oxide synthase，eNOS）和去乙酰化酶 1（Sirtuin 1，SIRT1）[2，10]实现的。

1 RES激活AMPKα-SIRT1通路

哺乳动物Sir2家族或者叫Sirtuins是一群高度保守的诱发烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD）-依赖的组蛋白去乙酰化酶活性的蛋白质，家族共同拥有一个高度保守的中央区域，即催化核心，靶向物质为组蛋白和非组蛋白底物，包括酶、转录调节因子、肿瘤抑制基因、细胞信号蛋白和DNA修复蛋白。Sirtuins在与皮肤结构及功能相关的多个细胞通路中发挥作用，包括光老化、炎症、肿瘤、皮肤感染[11]。一些证据确实表明Sirtuins在NAD+、烟酰胺腺嘌呤二核苷酸和/或烟酰胺的浓度发生变化时通过代谢途径发挥作用。7种人Sirtuins被识别，命名为SIRT1-7，在人表皮及真皮细胞均有表达[12]。SIRT1基因的mRNA主要定位于细胞核，而蛋白则因细胞类型、细胞状态和分子间相互作用的不同位置不同，可存在于细胞核和/或细胞质内。

SIRT1从细胞生存到凋亡信号的一系列细胞过程中发挥作用，与多种疾病的发病相关，是细胞内信号转导网络的关键节点，受到多种应激因素和物质的调节，对SIRT1的基因调控和药物干预有望成为临床干预的药物靶点。SIRT1在皮肤病的研究日益受到人们的重视。2种皮肤损伤的关键因素紫外线及H2O2均可下调皮肤角质形成细胞中SIRT1的表达[13]。RES通过SIRT1，特异性的使组蛋白末端的赖氨酸去乙酰化诱导转录沉默。SIRT1也可使非组蛋白去乙酰化，如p53、核接受器核心抑制器（SM－RT/NCOR）、过氧化物酶体增殖物激活受体γ辅助激活因子-1α（PPARγcoactivator-1α，PGC-1α）[14]。以往有研究表明，p53蛋白对白癜风白斑病灶周围的角质形成细胞凋亡和死亡起到关键的作用，而激活的p38和NF-κB诱导p53聚集[15]。而RES可激活紫外线刺激的角质形成细胞中SIRT1表达，导致p53介导的凋亡下降[13，16]。最近的研究表明，SIRT1促进保护分子的表达，如含锰超氧化物歧化酶，硫氧还蛋白-1（Trx1）和B-cell lymphoma-extra large（Bcl-xL），同时也下调促凋亡效应表达[如Bcl-2相关 X 蛋白（Bcl-2 Associated X Protein，Bax）等][17]。实际上，SIRT1调节外源性应激包括氧化损伤情况下的细胞死亡的临界值、与p53相互作用、通过去乙酰化Ku70抑制Bax诱导的凋亡、调节其他与细胞死亡和细胞抗氧化活性相关联的靶点[15，18]。SIRT1通过对抗NF-κB介导的巨噬细胞合成炎症细胞因子而抑制固有免疫应答[19]。此外，SIRT1基因消耗也可以抑制固有免疫应答及狼疮样自身免疫综合征的进展[20]。SIRT1去乙酰化NF-κB的p65亚基的Lys310，减少NF-κB转录诱导的凋亡[21]。RES可以利用Sirtuin样活性和激活SIRT1表达，直接或间接达到抑制炎症的作用[22]。

RES可进一步增加AMP活化蛋白激酶α（AMP-activated protein kinasea，AMPKα） 磷酸化及SIRT1的量，从而抑制NF-κB通路的过度激活。如果将AMPKα或者SIRT1抑制，会明显降低RES对NF-κB通路过度激活的改善作用。RES可通过MAPK通路起调节作用。MAPK家族包含细胞外调节蛋白激酶（Extracellular regulated protein kinases，ERK）、p38、c-jun氨基末端激酶（c-jun N-terminal kinases，JNK）等多个成员，不同成员生物学作用不同。有研究证明抗氧化剂通过RAS/ERK激酶（MEK）/ERK-SIRT1这一通路发挥抗凋亡作用，Ras是整个通路的激活蛋白，MEK是用于激活ERK，SIRT1是ERK下游的分子。通过特异的抑制剂，发现JNK和p38激酶促进细胞凋亡，而ERK发挥抗细胞凋亡作用。在白癜风白斑病灶周围皮肤的角质形成细胞中发现JNK和p38活化，RES可通过减少磷酸化而起到控制作用[23]。研究发现siRNA介导的角质形成细胞SIRT1敲除促进紫外线诱导的JNK活化，并且这种效应可通过RES逆转，提示SIRT1保护细胞对抗紫外线诱导的JNK活化[13]。

2 RES抑制NF-κB通路

NF-κB是负责参与炎症反应的许多基因的表达的核心转录因子。一些与肿瘤发生、转移和炎症相关的基因受NF-κB调控。不同的炎症因子可能通过一些重叠和不重叠的步骤激活NF-κB。因此RES对这个通路的研究最多。NF-κB激活后可防止接触细胞因子，如TNF后导致的激活的T细胞死亡[24]。通过抑制NF-κB和AP-1转录因子的激活，可使T细胞介导的免疫应答妥协，NF-κB和AP-1转录因子与可促进T细胞增殖的IL-2的产生有关[20，25]。RES 可以利用 Sirtuin 样活性，使 NF-κB 去乙酰化，抑制NF-κB激活，而达到抑制炎症的作用[22]。也有研究报道RES通过抑制IκBα激酶达到阻止NF-κB迁移进细胞核[26]。RES确实是一种抑制TNF诱导的NF-κB激活的强效剂，非细胞特异性，在正常细胞和肿瘤细胞都有这种抑制作用。除了TNF，RES也阻断各种各样的其它炎症剂诱导的NF-κB活化。大多数NF-κB活化抑制剂，如姜黄素和水飞蓟素，通过抑制IκBα磷酸化、降解而发挥作用[27-28]。但是，RES并不阻止IκBα磷酸化或降解。RES对NF-κB蛋白与DNA结合无影响，可阻断TNF诱导的NF-κB P65亚单位易位（抑制P65磷酸化）及报告基因转录。RES可抑制TNF诱导的细胞毒和Caspase的激活，但NF-κB的激活已被证明具有抗凋亡的作用，因此RES抑制细胞凋亡可能是矛盾的。然而，NF-κB激活不阻止所有物质诱导的细胞凋亡[29]。提示TNF诱导的细胞凋亡和NF-κB的活化机制非常相似。

3 RES抑制凋亡通路

RES可抑制TNF诱导的细胞毒及凋亡蛋白酶。Caspase是一个在细胞凋亡过程中起重要作用的蛋白酶家族。Caspase依赖的诱导凋亡的途径依赖于Caspase-3的激活。Caspase-3的激活是经典的细胞凋亡途径的生物化学基础，也是细胞凋亡过程中的一个关键酶，在细胞核凋亡过程中也起到了关键作用，包括染色质固缩、DNA片段化等。目前，Bax和Caspase-3已成为细胞凋亡研究的热点。在实验中，RES抑制了DNA片段化、Bax和裂解Caspase-3的表达，说明RES在一定程度上抑制了细胞凋亡的发生。RES提高直接与Bax相互作用的Bcl-2，发挥抗凋亡作用[30]。

4 结语

RES主要通过上述机制发挥抗炎作用，在皮肤组织参与保护性防御反应。但是目前的研究数据有限，待更多的深入研究。

[1] Orihuela-Campos RC,Tamaki N,Mukai R,et al.Biological impacts of resveratrol,quercetin,and N-acetylcysteine on oxidative stress in humangingivalfibroblasts[J].JClinBiochemNutr,2015,56：220-227.

[2] Baur JA,Sinclair DA.Therapeutic potential of resveratrol：the in vivo evidence[J].Nat Rev Drug Discov,2006,5：493-506.

[3] Manna SK,Mukhopadhyay A,Aggarwal BB.Resveratrol suppresses TNF-induced activation of nuclear transcription factors NF-kappa B,activator protein-1,and apoptosis：potential role of reactive oxygen intermediates and lipid peroxidation[J].J Immunol,2000,164：6 509-6 519.

[4] Gruben N,Shiri-Sverdlov R,Koonen DP,et al.Nonalcoholic fatty liver disease：A main driver of insulin resistance or a dangerous liaison?[J].Biochim Biophys Acta,2014,1 842：2 329-2 343.

[5] Yen GC,Chen YC,Chang WT,et al.Effects of polyphenolic compounds on tumor necrosis factor-alpha （TNF-alpha）-induced changes of adipokines and oxidative stress in 3T3-L1 adipocytes[J].J Agric Food Chem,2011,59：546-551.

[6] Ji G,Wang Y,Deng Y,et al.Resveratrol ameliorates hepatic steatosis and inflammation in methionine/choline-deficient diet-induced steatohepatitis through regulating autophagy[J].Lipids Health Dis,2015,14：134.

[7] Liu Z,Jiang C,Zhang J,et al.Resveratrol inhibits inflammation and ameliorates insulin resistant endothelial dysfunction via regulation of AMP-activated protein kinase and sirtuin 1 activities[J].J Diabetes,2016,8：324-335.

[8] Inoue H,Kishimoto A,Ushikoshi-Nakayama R,et al.Resveratrol improves salivary dysfunction in a non-obese diabetic（NOD）mouse model of Sjögren's syndrome[J].J Clin Biochem Nutr,2016,59：107-112.

[9] Sabat R,Grütz G,Warszawska K,et al.Biology of interleukin-10[J].Cytokine Growth Factor Rev,2010,21：331-344.

[10]Nakata R,Takahashi S,Inoue H.Recent advances in the study on resveratrol[J].Biol Pharm Bull,2012,35：273-279.

[11]Serravallo M,Jagdeo J,Glick SA,et al.Sirtuins in dermatology：applications for future research and therapeutics[J].Arch Dermatol Res,2013,305：269-282.

[12]Benavente CA,Schnell SA,Jacobson EL,et al.Effects of niacin restriction on sirtuin and PARP responses to photodamage in human skin[J].PloS one,2012,7：e42 276.

[13]Cao C,Lu S,Kivlin R,et al.SIRT1 confers protection against UVB-and H2O2-induced cell death via modulation of p53 and JNK in culturedskinkeratinocytes[J].JCellMolMed,2009,13：3632-3643.

[14]Guarente L.Franklin H.Epstein Lecture：Sirtuins,aging,and medicine[J].N Engl J Med,2011,364：2 235-2 244.

[15]Becatti M,Prignano F,Fiorillo C,et al.The involvement of Smac/DIABLO,p53,NF-kB,and MAPK pathways in apoptosis of keratinocytes from perilesional vitiligo skin：Protective effects of curcuminandcapsaicin[J].AntioxidRedoxSignal,2010,13：1309-1321.

[16]Chen ML,Li J,Xiao WR,et al.Protective effect of resveratrol against oxidative damage of UVA irradiated HaCaT cells[J].Zhong Nan Da Xue Xue Bao Yi Xue Ban,2006,31：635-639.

[17]Hsu CP,Zhai P,Yamamoto T,et al.Silent information regulator 1 protects the heart from ischemia/reperfusion[J].Circulation,2010,122：2 170-2 182.

[18]Cohen HY,Miller C,Bitterman KJ,et al.Calorie restriction promotes mammalian cell survival by inducing the SIRT1 deacetylase[J].Science,2004,305：390-392.

[19]Schug TT,Xu Q,Gao H,et al.Myeloid deletion of SIRT1 induces inflammatory signaling in response to environmental stress[J].Mol Cell Biol,2010,30：4 712-4 721.

[20]Zhang J,Lee SM,Shannon S,et al.The type III histone deacetylase Sirt1 is essential for maintenance of T cell tolerance in mice[J].J Clin Invest,2009,119：3 048-3 058.

[21]Yeung F,Hoberg JE,Ramsey CS,et al.Modulation of NF-kappaB-dependent transcription and cell survival by the SIRT1 deacetylase[J].EMBO J,2004,23：2 369-2 380.

[22]Howitz KT,Bitterman KJ,Cohen HY,et al.Small molecule activators of sirtuins extend Saccharomyces cerevisiae lifespan[J].Nature 2003,425：191-196.

[23]Becatti M,Fiorillo C,Barygina V,et al.SIRT1 regulates MAPK pathways in vitiligo skin：insight into the molecular pathways of cell survival[J].J Cell Mol Med,2014,18：514-529.

[24]Hayashi T,Faustman D.NOD mice are defective in proteasome production and activation of NF-kappaB[J].Mol Cell Biol,1999,19：8 646-8 659.

[25]Chen J,Zhou Y,Mueller-Steiner S,et al.SIRT1 protects against microglia-dependent amyloid-beta toxicity through inhibiting NF-kappaB signaling[J].J Biol Chem,2005,280：40 364-40 374.

[26]Holmes-McNary M,Baldwin AS Jr.Chemopreventive properties of trans-resveratrol are associated with inhibition of activation of the IkappaB kinase[J].Cancer Res,2000,60：3 477-3 483.

[27]Singh S,Aggarwal BB.Activation of transcription factor NF-kappa B is suppressed by curcumin（diferuloylmethane）[corrected][J].J Biol Chem,1995,270：24 995-25 000.

[28]Jobin C,Bradham CA,Russo MP,et al.Curcumin blocks cytokinemediated NF-kappa B activation and proinflammatory gene expression by inhibiting inhibitory factor I-kappa B kinase activity[J].J Immunol,1999,163：3 474-3 483.

[29]Manna SK,Zhang HJ,Yan T,et al.Overexpression of manganese superoxide dismutase suppresses tumor necrosis factor-induced apoptosis and activation of nuclear transcription factor-kappaB and activated protein-1[J].J Biol Chem,1998,273：13 245-13 254.

[30]Pan S,Li S,Hu Y,et al.Resveratrol post-treatment protects against neonatal brain injury after hypoxia-ischemia[J].Oncotarget,2016,7：79 247-79 261.