神经酰胺与相关皮肤病的研究进展

刘韵祎 张嘉文 刘子菁 王小燕 刘乙萱 姜沛彧 许 阳

南京医科大学第一附属医院皮肤科，南京，210029

神经酰胺是皮肤中一种重要的生理性脂质，由长链鞘氨醇碱基和脂肪酸组成，是皮肤物理屏障的重要组成部分，也参与皮肤免疫与其他多种细胞生物学过程，其合成与代谢异常与多种皮肤疾病密切相关，而添加了神经酰胺的护肤品已被用于多种皮肤疾病的辅助治疗。

1 神经酰胺概况

神经酰胺由板层小体合成和分泌，与胆固醇、游离脂肪酸一起构成细胞间脂质，参与维持皮肤屏障功能。目前发现，皮肤角质层中有16种不同亚型神经酰胺，其中12种为游离可提取亚型，另外4种与细胞角质套膜连接，难以单独提取和测定。

目前神经酰胺有两种命名系统(表1)：方法一是根据色谱迁移排列次序为神经酰胺1～8，以及之后按发现时间次序命名，按序为神经酰胺9～11；方法二则是按分子结构命名，末位字母为鞘氨醇基团，包括S(鞘氨醇，sphingosine)、 dS(二氢鞘氨醇，sphinganine)、P(植物鞘氨醇，phytosphingosine)和H (6-羟基鞘氨醇，6-hydroxy sphingosine)，前面字母代表酰基链：包括N (无羟基，non-hydroxy)、A(α-羟基，α-hydroxy)和EO(亚油酸酯化的ω-羟基)。

表1 两种命名系统的16种亚型神经酰胺

16亚型神经酰胺中，ω-羟基化的四种鞘氨醇(OdS、OS、OP和OH)与细胞角质套膜连接，常规化学洗脱法无法检测到，另EOdS含量极其稀少，也较难检测。故既往文献通常是11种亚型神经酰胺含量的相关数据，不同亚型神经酰胺在角质层中所占比例存在差别，有文献报道其中NP 占22.10%，NH占14.50%，而AH、NDS、AS、AP和NS分别占10.80%、9.80%、9.60%、8.80%和7.40%[1]。不同亚型神经酰胺中因碳链长短不同又可进一步细分为不同分子量神经酰胺，有文献报道检测到11种亚型中的342种不同分子量大小的神经酰胺[2]。

对于神经酰胺测定方法大多为定性半定量或是对于部分神经酰胺亚型的定量，Farwanah等[3]使用高效薄层色谱测定7 名健康受试者前臂内侧皮肤部分神经酰胺亚型含量，其中AH(14.1±1.7)μg/cm2、AP(7.5±1.3)μg/cm2、NH+AS(20.7±1.3)μg/cm2、EOH(7.6±1.3)μg/cm2、NP(16.5±1.4)μg/cm2、NS(19.9±1.5)μg/cm2、EOS(13.7±1.2)μg/cm2。近有研究团队在7个中国健康受试者前臂皮肤采用氰基丙烯酸酯粘合法取材后行高效液相色谱串联质谱分析，检测到12种亚型神经酰胺，每个人神经酰胺平均含量分别为33.63、27.59、108.57、220.75、149.20、43.06和22.78 μg/mL，但无单一亚型含量具体数据结果[4]。

2 神经酰胺在皮肤中的生物学效应

2.1 参与组成皮肤屏障 皮肤屏障包括物理、化学、免疫和微生物屏障，而其中物理屏障主要由角质层与细胞间连接构成。角质层中细胞及细胞间脂质参与构成“砖墙结构”，细胞间脂质主要包括神经酰胺、脂肪酸以及胆固醇。神经酰胺的两亲特性使得屏障脂质形成膜状细胞间脂质层，而其亲水性基团可促进表皮水合，防止过度经皮水分丢失。

神经酰胺可促进丝聚蛋白(filaggrin, FLG)的合成，而FLG不仅是重要的结构蛋白，也是保湿因子的主要来源。FLG单体聚合形成角蛋白束，参与维持角质层的结构和完整性，丝聚蛋白经酶催化后分解为游离氨基酸及其他天然保湿因子，包括尿素、吡咯烷酮羧酸钠、乳酸等。对比来源于AD患儿皮损皮肤及正常儿童皮肤原代角质形成细胞的研究显示神经酰胺能在RNA水平和蛋白水平增加FLG的表达，改善角质细胞分化异常，改善AD患者皮肤物理屏障[5]。Jiang等[6]研究表示，在人角质形成细胞中神经酰胺可能通过促进半胱天冬酶14的表达，从而进一步促进FLG合成。另有研究发现神经酰胺可使新生儿包皮分离培养的角质形成细胞内钙离子水平升高，且可使胞外信号调节激酶和c-Jun氨基末端激酶的磷酸化增加，从而增加FLG的表达[7]。

2.2 参与信号转导 细胞内神经酰胺可作为信使神经酰胺在各种生物过程中充当第二信使。信使神经酰胺与非信使神经酰胺来源类似，且化学结构无明显差异，包括表皮特有的ω-O-酰基-超长链神经酰胺。但非信使神经酰胺的大部分前体(葡萄糖基神经酰胺)均在板层小体内，不能直接进入细胞浆内而无法参与信号传导。

除了作为生物膜的基本结构部分之外，包括鞘脂在内的脂质越来越多地被认为是许多重要细胞过程(包括自噬)的重要调节因子[8]。细胞自噬在生理及病理状态下都是维持细胞自我稳定和更新的重要机制。其中，神经酰胺作为脂代谢核心分子参与调控细胞自噬。神经酰胺诱导自噬的主要机制包括：(1)抑制丝/苏氨酸蛋白激酶(silk/threinine protein kinase, Akt)活性及表达，Akt是一种自噬抑制剂，在正常生理条件下，通过激活哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin, mTOR)激酶抑制自噬。神经酰胺能负性调节磷酸肌醇-3-激酶(PI3K)/Akt途径，从而诱导自噬；(2)促进自噬相关基因Beclin 1表达及功能。神经酰胺可直接促进Beclin 1基因表达，也可通过活化蛋白激酶c-Jun氨基末端蛋白激酶(c-Jun N-terminal kinase,JNK)，抑制Bcl-2与Beclin 1的BH-3结合，增加Beclin 1表达，从而诱导自噬产生[9]。

神经酰胺作用的下游信号众多，包括了多种蛋白激酶和蛋白磷酸酶:蛋白激酶C(protein kinase C, PKC)、Jun氨基酸末端激酶(C-Jun N-terminal Kinase, JNK)、Ras激酶抑制剂(kinase suppressor of Ras, KSR)、蛋白磷酸酶1(protein phosphatase 1, PP1)和蛋白磷酸酶2A(protein phosphatase 2A, PP2A)等。神经酰胺通过多种直接或间接机制来激活这些靶分子,如神经酰胺在富含半胱氨酸的结构域结合并直接激活PKCζ，也可以通过Rac-1、PKCζ等活化JNK。JNK介导的信号传递通路主要与细胞生长抑制及凋亡有关。ERK(extracellular signal-regulated kinase)介导的途径主要与细胞增殖相关，生长因子与鞘氨醇等可激活ERK而促进细胞生长。PP2A可负调控PKC、Akt等促生长激酶，也可通过抑制Bcl-2等在细胞凋亡通路中发挥抗凋亡作用。

神经酰胺的代谢与其信号转导间也存在着密切联系。紫外线UVA通过激活转录因子AP2导致ICAM-1表达增加，促进神经酰胺的产生，使其诱导角质细胞凋亡，这些增加的神经酰胺又能激活神经酰胺从头合成途径中的限速酶—丝氨酸棕榈酰转移酶，促进神经酰胺合成[10]。

2.3 调节皮肤免疫 皮肤脂质在免疫调节及炎症反应中起重要作用。最早1948年一项结核杆菌相关研究发现鞘氨醇具有抗菌特性[11]。Fischer等[12]发现，鞘氨醇、二氢鞘氨醇和植物鞘氨醇对一系列革兰阳性菌和革兰阴性菌(包括大肠杆菌、具核梭杆菌、金黄色葡萄球菌、轻链球菌等)具有相似的抗菌活性。他们的研究发现这些鞘氨醇碱在细菌细胞膜内堆积并诱导细菌超微结构的损伤，具体机制可能与鞘氨醇碱插入细胞质膜(革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌)和外膜内部小叶(革兰氏阴性细菌)中的极性脂质，引起细菌细胞膜物理性质改变而失去膜功能有关[12]。

3 与神经酰胺代谢相关的皮肤疾病

神经酰胺作为表皮中重要脂质，其代谢异常与多种皮肤疾病相关，包括银屑病、特应性皮炎、痤疮、常染色体隐性先天性鱼鳞病等。

3.1 银屑病 目前研究表明银屑病患者皮肤神经酰胺含量及组分均存在异常。Boradzicz等[13]发现银屑病患者皮损区斑块中神经酰胺含量及丝氨酸软脂酰转移酶(serine Palmitoyltransferase，SPT)蛋白表达水平较皮损周围皮肤显著降低。Nakajima等[14]发现与野生型小鼠相比，SPT基因敲除新生小鼠全身皮肤干燥，角质层中神经酰胺含量显著减少且其持水能力降低，两周后小鼠出现银屑病样皮损，组织学表现与银屑病类似。银屑病患者皮损部位神经酰胺亚型组成也发生改变，与周围非皮损皮肤相比，神经酰胺EOS、NP和AP含量下降，而银屑病皮损区神经酰胺的总量没有明显异常[13]。有研究认为银屑病皮损区中含长链脂肪酸的神经酰胺减少，可能与患者皮肤中的干扰素降低了角质形成细胞中长链脂肪酸延长酶(elongase of long-chain fatty acids, ELOVL)和神经酰胺合成酶的mRNA表达有关[15，16]。

3.2 特应性皮炎(atopic dermatitis, AD) 与健康皮肤相比，AD患者皮损区角质层神经酰胺含量及成分组成均发生显著改变，且AD的临床严重程度和神经酰胺总量水平呈负相关[17]。在AD患者皮损区，大分子量神经酰胺亚型含量减少而小分子量神经酰胺亚型含量增多[18]。Macheleidt等[19]发现，健康人群表皮中与蛋白结合的ω-羟基神经酰胺重量占与蛋白质结合总脂质的46%～53%，而AD患者皮损和非皮损区域的ω-羟基神经酰胺重量仅10%～25%和23%～28%。

3.3 痤疮 痤疮患者皮肤中神经酰胺含量亦存在异常。Pappas等[20]针对7例男性青少年痤疮患者和10名正常男性青少年的临床观察研究发现为适应冬季温度、湿度和紫外线的改变，健康皮肤可产生更高水平的神经酰胺NH和AH，而痤疮累及皮肤中NH、AH及EOS和EOH含量较健康皮肤中含量减少。

3.4 常染色体隐性先天性鱼鳞病 常染色体隐性先天性鱼鳞病主要包括：小丑鱼鳞病、板层鱼鳞病和先天性鱼鳞病样红皮病，都是由于ATP结合盒转运A12(ATP binding cassette transporter A12, abca12)基因突变引起[21]。基因abca12突变导致神经酰胺等脂质运输障碍，角化套膜形成障碍，皮肤屏障结构所损[22]。Akiyama等[23]发现，携带abca12基因突变的小丑鱼鳞病患者角质细胞中葡萄糖神经酰胺聚集于细胞核周围，无法达到细胞质外部区域，而与健康皮肤相比，这些患者表皮中葡萄糖神经酰胺的定位更分散。板层鱼鳞病患者皮肤中神经酰胺成分改变且神经酰胺/胆固醇比率显著降低[24]。在大疱性鱼鳞病样红皮病动物模型中，角蛋白-10缺陷的小鼠出现表皮神经酰胺1、3、4、5占角质层脂质总量比例减少，而神经酰胺2的含量增加[13]。

3.5 其他皮肤病 还有其他一些较为罕见皮肤疾病亦可出现神经酰胺代谢异常，括Dorfman-Chanarin综合征[25]、Sjögren-Larsson综合征、角膜炎-鱼鳞病-耳聋综合征、Gaucher病、Netherton综合征、少汗型外胚层发育不良、Niemann-Pick病、Fabry病及Farber病[13,26]等。

4 神经酰胺与护肤品

神经酰胺(50%)、脂肪酸(10%～20%)与胆固醇(25%)是细胞间脂质的主要成分，其含量、比例的改变都会导致皮肤屏障功能的损伤，较多化妆品已经将神经酰胺用作成分之一。诸多研究提示这类化妆品有助于上述一些疾病的临床治疗，但对于不同疾病，不同脂质配比的选择目前仍缺乏相关研究及文献报道。现已被用于化妆品的神经酰胺类型包括神经酰胺1、1A、2、3、6II、AP、EOS、EOP、NP和NS[27,28]。

传统保湿剂通过滞留皮肤表面来达到保湿作用，神经酰胺通过减少TEWL及促皮肤屏障修复等生理功能发挥效应。神经酰胺作为角质层重要生理脂质，在角质层中形成网状结构，提升皮肤电导率及锁水功能。其次，神经酰胺增加角质层厚度，提高皮肤持水能力，增加皮肤弹性。此外，神经酰胺能降低皮肤炎症，促进皮肤屏障修复，维持皮肤功能的稳定。

含有不同类型神经酰胺的护肤品能够改善AD患者的皮肤含水量。Lynde等[29]在一项队列研究中评估了男性、女性和儿童AD患者每天两次使用含有神经酰胺洁面乳和保湿霜的有效性,6周后所有组别的SCORAD评分(特应性皮炎评分)都有显著改善。Del Rosso等[30]研究发现，使用含有神经酰胺类似物的保湿防晒乳可降低痤疮患者经皮水分丢失，改善角质层含水量，减少异维A酸治疗过程中的一些皮肤刺激症状。

目前有一些护肤品相关法规规定了神经酰胺在护肤品中的安全使用浓度。美国食品药品监督管理局备案的化妆品中，神经酰胺3浓度范围为1.0×10-8%～0.2%，0.2%常用于唇膏和面颈部护理，神经酰胺2浓度范围多为5×10-6%～0.2%，眼霜和面颈部护理产品使用浓度多为0.2%，其他类型神经酰胺添加浓度范围大多类似。韩国化妆品行业委员会数据中液体状化妆品中神经酰胺常用浓度为0.01 g/100 g～0.3 g/100 g，而乳膏状化妆品中常用浓度为 0.01 g/100 g～0.7 g/100 g。目前未检索到神经酰胺毒性动力学、急性和重复剂量毒性、遗传毒性、致癌性、生殖和发育毒性相关报道。但亦需关注过敏的可能，有研究报道了一例神经酰胺诱导的过敏性接触性皮炎，一例22岁女性对一种2型神经酰胺类似物(浓度为0.25%和0.5%)的斑贴实验试验结果阳性[31]。

综上所述，神经酰胺作为角质层细胞间脂质的主要成分，对于维持细胞屏障功能至关重要。另外，神经酰胺还参与细胞自噬、炎症反应以及皮肤免疫反应等多个生物学过程。随着对于神经酰胺认识的不断深入，基于其重要的生物学效应，较多护肤品已经将其用作成分之一，有效辅助皮肤病的治疗以及日常皮肤的护理。