自噬与角质形成细胞、扁平苔藓的相关性研究

高亚丽，相文忠，宋秀祖

（安徽医科大学杭州临床学院/杭州市第三人民医院，浙江 杭州310009）

自噬是真核生物中普遍存在的生物现象，可通过溶酶体途径清除受损的细胞器及胞质成分，维持细胞稳态。近年来研究发现：自噬在多种皮肤病中发挥作用，包括银屑病、白癜风、感染性皮肤病、自身免疫性皮肤病及皮肤肿瘤等[1-2]。扁平苔藓（LP）是一种发生于皮肤黏膜的慢性炎症性疾病，其组织病理学的特征性变化是颗粒层楔形增厚、基底细胞液化变性及真皮上部淋巴细胞浸润。LP发病机制至今尚未完全明确，多数认为LP是一种T细胞介导的自身免疫性疾病，皮损早期以CD4+T细胞浸润为主，晚期以CD8+T细胞浸润为主。活化的CD4+T细胞可分泌IL-2、IL-12、INF-γ等；活化的CD8+T细胞可分泌TNF-α等细胞因子，引起角质形成细胞凋亡[3-4]。LP皮损中浸润的T细胞还可表达趋化因子受体CXCR3等，与角质形成细胞表达的配体CXCL-10、CXCL-11，MIG等相互作用，参与T细胞的自我募集，进一步导致基底细胞液化变性[5]。近年来研究发现，自噬在角质形成细胞的病理生理过程中发挥作用，参与了LP的发病，现综述如下。

1 自噬概述

自噬是真核生物细胞中普遍存在的现象，由诺贝尔奖得主克里斯汀·德·迪夫于1963年首次提出，被描述成胞质成分在溶酶体中的降解过程[2]。根据细胞内底物运送到溶酶体腔方式的不同，自噬可分为3种类型：巨自噬、微自噬、分子伴侣介导的自噬，通常所讲的自噬是指巨自噬。自噬发生时，胞浆中首先出现双层膜结构的自噬前体，自噬前体包裹变性坏死的细胞器形成自噬体，自噬体在微管运输下与溶酶体融合，形成单层膜的自噬溶酶体，加工降解其中内容物。因此，自噬过程可主要分为以下步骤：自噬发生，自噬体延长与成熟，自噬体与溶酶体融合，自噬溶酶体降解[6]。基础水平的自噬可清除细胞内衰老或受损的细胞器以及异常聚集的蛋白质，维持细胞内环境稳态。在应激条件下，细胞自噬水平增加，这被认为是细胞的自我保护性反应，有助于细胞的适应和存活[7-8]。

2 自噬与角质形成细胞（KC）

2.1 自噬参与KC的分化 Aymard等[9]在用低糖高钙M199培养基诱导角质形成细胞（KC）分化的过程中，检测到β1整合素表达明显减少，分化蛋白外皮蛋白、角蛋白10（K10）表达增加；加入自噬抑制剂3-甲基腺嘌呤（3-MA）后，β1整合素的表达增加，外皮蛋白、K10表达减少。进一步研究发现：在KC分化过程中，SIRT1和AMPK磷酸化表达增加，抑制了mTOR活化；自噬相关基因Atg5-Atg12，LC3-II及Beclin-1表达明显升高，这些均表明自噬信号通路参与了KC的分化过程。Yoshihara等[10]将自噬相关基因Atg7缺失的小鼠皮肤移植到有免疫缺陷的小鼠背部，表皮出现棘层肥厚，角化过度，角化相关蛋白及自噬标记蛋白LC3表达均下降，进一步证实：自噬在表皮分化过程中发挥重要作用。细胞核的退化是KC终末分化的重要过程，核降解障碍可导致KC终末分化异常。自噬可通过激活AKT1途径，促进细胞核的降解，有助于正常KC的终末分化；银屑病皮损中表皮角化不全与KC的自噬障碍有关[11-12]。

2.2 自噬参与KC衰老及死亡 细胞老化是指随着端粒消耗和氧化应激，细胞最终出现了停滞状态，并最终导致死亡。用百草枯或UVA照射诱导Atg7缺陷KC与正常KC的衰老，发现Atg7缺陷的KC出现更明显的DNA损伤、细胞周期紊乱和衰老标记物增加等现象，推测自噬可能参与KC的衰老[13]。近年来研究表明：自噬参与了自噬性程序性细胞死亡[14]。Deruy等[15]研究发现老化的细胞中有大量氧化受损的线粒体和自噬体在细胞核聚集，这种自噬体可以被自噬抑制剂3-MA阻断，用siRNA抑制Atg5表达也可以阻断自噬体的聚集。Gosselin等[16]在未发现凋亡标记的老化KC中，观察到Beclin-1等自噬相关蛋白的表达改变。老化的KC里包含了大量的自噬体囊泡、损伤的细胞核和线粒体；应用3-MA可以延迟老化KC的死亡。因此推测，老化KC的死亡是高水平自噬体吞噬重要细胞器所致。

2.3 自噬参与缓解KC的炎症 Toll样受体（TLR）是固有免疫的重要识别分子，既可激活NF-κB通路参与炎症反应，也可促进自噬的发生。Lee等[17]用TLR激动剂MALP-2处理人原代KC，活化TLR2/6和TLR4受体，观察到LC3表达增加，自噬激活；阻断自噬可导致P62表达上调，炎症因子表达增加；通过siRNA沉默P62，NF-κB和炎症因子表达均下降。因此推测，KC的自噬可以负调控P62表达，避免KC产生过度炎症。进一步研究也发现：皮肤炎症过程中伴随着P62过度表达，激活自噬可下调P62表达，从而抑制KC的炎症反应。AP1S3基因可编码参与自噬体形成的相关蛋白，AP1S3基因敲除可导致KC自噬障碍，引起P62聚集和NF-κB激活；脓疱型银屑病患者出现AP1S3基因突变，可导致自噬异常，炎症介质表达增加。以上进一步证实自噬参与KC的炎症反应[18]。

2.4 自噬参与KC中黑素颗粒降解 KC可通过溶酶体途径降解细胞中的黑素颗粒。Murase等[19]用正常人KC与分离的黑素小体共培养，观察黑素颗粒的降解情况。结果发现：抑制自噬相关蛋白Atg7表达，自噬标记蛋白LC3-Ⅱ活化减少，黑素相关蛋白PMEL17表达增加，表明黑素降解受到抑制；Atg13和抗紫外线辐射相关基因UVRAG敲除，也可发现类似的PMEL17蛋白聚集和大量p62累积。因此推测:自噬可通过溶酶体自噬机制参与KC中黑素颗粒的降解。

2.5 自噬参与KC的微生物防御 KC的自噬参与宿主防御外源性病原体的入侵及消除细胞内病毒和微生物感染。研究表明:PI3K/Akt/mTOR途径的激活，参与人类乳头瘤病毒16型（HPV16）感染的早期信号转导；阻断该通路激活自噬，可明显抑制HPV16感染；用3-MA或Atg7基因敲除抑制自噬，则又加剧HPV16感染，延迟HPV16衣壳蛋白的降解[20-21]。由此证实：自噬在KC的病毒防御中发挥重要作用。此外，自噬还参与真菌感染过程，真菌产生的毒性因子如棒曲霉素，可抑制KC的自噬体降解途径，导致P62聚集和大量活性氧产生，诱导KC凋亡[22]。

3 自噬与LP

自噬在KC中的作用参与多种皮肤病的发生发展。LP皮损也出现明显的KC异常，主要表现为角化过度，颗粒层楔形增厚，棘层增生，基底细胞液化变性。近年来有研究表明LP的KC存在自噬功能障碍。对皮损进行免疫组化研究发现：与正常的口腔黏膜相比，LP表皮中自噬相关蛋白p-mTOR、LC3B的表达水平明显增加；此外正常表皮中，自噬基因Atg5、Atg7主要在棘层细胞中表达，而在LP患者中，Atg5、Atg7可在表皮全层均有表达，且阳性染色增强[23-24]。以上均表明KC的自噬异常可能参与了LP的发病机制。且自噬与LP发病的多方面密切相关。

3.1 临床表型 从口腔扁平苔藓（OLP）患者的外周血T细胞中提取RNA进行自噬基因表达研究，发现自噬相关基因IGF1表达显著增加，与男性或其他年龄组相比，中年女性OLP患者的IGF1表达更高。IGF1是自噬重要调节因子，可以控制应激状态下自噬过度活化，调节外周淋巴细胞增殖和分化。IGF1在中年女性患者中的高表达与OLP好发于中年女性的临床特征是一致的。进一步研究也发现：OLP患者T细胞中Atg9B表达下降，且在非糜烂型OLP患者中的表达比糜烂型OLP患者中更低，这均表明OLP患者T细胞中存在自噬功能障碍，并且与临床表型相关[25]。

3.2 疾病严重程度 Zhang等[23]研究发现，OLP患者皮损和局部 T细胞中 p-Akt，p-mTOR，ULK1，LC3的表达均增加，且LC3表达水平与OLP疾病评分呈负相关。LC3在非糜烂型OLP患者皮损中表达比在糜烂型OLP患者中更高，表明自噬途径的激活在OLP发病中发挥重要作用，且LC3水平可作为OLP疾病严重程度的一个监测指标。

3.3 预防恶变 常珍等通过免疫组化方法检测Atg5、Atg7在正常口腔黏膜、糜烂型OLP和口腔鳞状细胞癌组织中的表达，结果发现：Atg5、Atg7在3种组织中均呈阳性表达，与正常口腔黏膜相比，在糜烂型OLP组织中表达升高，在口腔鳞状细胞癌组织中表达下降。推测：自噬一方面通过降解受损的蛋白质和细胞器等减少毒性产物蓄积，减少细胞损伤缓解慢性炎症；另一方面作为程序性细胞死亡的方式可以抑制细胞过度增殖进而抑制肿瘤发生。因此可推测自噬在OLP的恶变过程中起到保护性作用[24]。

4 小结

自噬参与多种自身免疫性皮肤病的发病，如银屑病、系统性红斑狼疮、系统性硬皮病、白癜风等。LP被认为是一种自身免疫性疾病，研究发现多个自噬相关基因及蛋白在LP中表达增加，表明自噬参与了LP的发病。角质形成细胞的自噬机制参与了维持皮肤稳态，角质形成细胞的自噬异常在LP发病中的具体作用机制尚未明确。完善自噬与LP的相关研究可进一步阐明LP的发病机制，为LP的治疗提供新的思路。