干细胞在银屑病发病中的作用机制

郭昕炜，王燕，刘青武，蒙玉娇，陈朝霞，李萍

（1.首都医科大学附属北京中医医院，北京 100010；2.北京市中医研究所，北京 100010）

银屑病是一种复杂的慢性复发性炎症性皮肤疾病，其病因与遗传、免疫、氧化应激、新陈代谢等相关。银屑病的主要病理特征为表皮角质形成细胞（KC）过度增殖，真皮乳头微血管增生扩张，T细胞激活和炎性细胞浸润，是表皮、真皮、血管、免疫系统、神经内分泌系统、代谢系统和造血系统多系统之间相互作用的结果[1]。近年研究表明，银屑病不仅存在细胞组织不可逆的损伤和免疫异常，还存在干细胞的严重异常。

干细胞（SC），是人体的起源细胞，有自我复制和多向分化的潜能。依据SC所处的发育阶段将SC分为成体干细胞（ASC）和胚胎干细胞（ES）。ES是一种高度未分化细胞，能分化出所有组织和器官；ASC存在于已分化组织中，可以自我更新，在一定的条件下可以分化产生各种特异的细胞类型。使组织和器官保持生长和衰退的动态平衡，在表皮和造血系统中起着关键的作用。间充质细胞（MSC）、表皮干细胞（ESC）、造血干细胞（HSC）均属于ASC。ASC通过异常表达表皮增生、血管生成和炎性反应的相关基因及分泌相关细胞因子，在银屑病的病理产生机制中有着重要的作用，其中以MSC的作用最为显著。

1 MSC在银屑病发病中的作用

MSC除有SC多向分化的潜能外，还有特殊的低免疫原性和强有力的免疫调节能力，MSC可通过相互依赖的机制参与银屑病的发病：①通过分泌相关细胞因子促进KC增殖，抑制KC凋亡；②通过分泌相关细胞因子促进真皮血管生成；③分泌炎症因子以及免疫细胞趋化因子，降低免疫抑制和抗氧化活性[2]，对T淋巴细胞产生免疫调节作用[3]。此外，银屑病皮肤MSC异常的基因表达影响银屑病表皮增生、血管生成和炎性反应的细胞介导，细胞表面受体信号传导以及细胞迁移等[4]。

1.1 MSC通过调控细胞增生相关因子分泌和基因表达参与银屑病的发病 银屑病的主要病理特征为KC过度增殖，主要是棘层增厚，颗粒层减少伴角化不全。

1.1.1 细胞增生相关因子和基因表达升高 表皮细胞生长因子（EGF）是一种小分子促生长因子，EGF受体信号通路是KC发挥作用的调控通路。EGF与转化生长因子（TGF）-A共同参与银屑病KC的增殖并抑制其凋亡[5]。干细胞生长因子（SCF）可促进ESC增殖，诱导干细胞和祖细胞增生、从而使其分化而成的KC数量增多[6]。

银屑病患者皮肤MSC组上清液中的EGF、SCF水平高于正常皮肤MSC组[7]，银屑病皮肤MSC通过增加EGF、SCF分泌诱导KC过度增殖。

1.1.2 细胞增生相关负调控因子和基因表达降低TGF-β在KC的增殖和迁移过程中起着负调控作用，碱性成纤维细胞生长因子（bFGF）作为一种强丝裂原，促进细胞的分裂，诱导细胞凋亡[8-9]。胰岛素样生长因子结合蛋白（IGFBP）3是细胞生长的抑制剂，抑制细胞增殖和促进细胞凋亡。IGFBP5与胰岛素样生长因子（IGF）的结合对IGF的活性起到抑制作用。IGF通过对细胞增殖、黏附及迁移的调节作用，在银屑病中扮演重要角色。此外，血清结合蛋白转录因子（SRF）可以抑制KC的增生。

银屑病患者皮肤MSC组上清液中的TGF-β、bFGF水平低于正常皮肤MSC组，IGFBP3、IGFBP5表达水平明显降低[10]，表明银屑病皮肤MSC通过抑制 TGF-β1、bFGF 分泌以及 IGFBP3、IGFBP5 的表达，通过旁分泌的作用引起银屑病皮损特异性KC的异常增殖，并使其对细胞衰老的抑制作用减弱。

1.2 MSC通过调控血管增生相关因子的分泌和基因表达参与银屑病的发病 微血管生成异常与银屑病的发生、持续存在及复发有密切关系，在银屑病的发病机制中起重要作用。

1.2.1 血管生成相关因子和基因表达升高 血管内皮生长因子（VEGF）是促血管生成的细胞因子，其还是银屑病皮损中的树突状细胞的炎性介质[6]，既诱导新生血管生成，又加重银屑病皮损处的炎性反应，促进银屑病的病理过程[11]。趋化因子CXCL12在诱导血管的形成、细胞归巢等方面发挥作用。可刺激内皮细胞表达VEGF[12]。

血管生成素结合蛋白（AMOT）是血管生成素的受体，在调节内皮细胞迁移和管状结构形成以及细胞极性和趋化等的过程中发挥重要作用，对特异性内皮细胞靶向牵引和血管生成有一定作用，血小板-内皮细胞黏附分子（PECAM）1通过抑制血管内皮细胞的凋亡来促进血管生成，还可以促进T细胞介导的炎性反应[13]。

细胞外基质蛋白EDIL3是由内皮细胞分泌，可促进血管生成和内皮骨架形成，并参与炎性反应调节，可通过诱导Bcl-2基因的表达，抑制表皮细胞凋亡，延长细胞存活期，导致表皮增生阻止内皮细胞凋亡。ECM1作为一种新型旁分泌因子可刺激血管内皮细胞增殖和血管形成[13]。前列腺素内过氧化物合酶（PTGS）1可以调节TGF-β，且其过度表达与VEGF、bFGF、血管生成素的表达增强相关，鸟嘌呤核苷酸家族（FGD）5亦可以通过VEGF调节促血管生成作用，但与PTGS1不同，FGD5通过激活细胞分裂来促进血管生成[14]。

同源异型盒（HOX）B基因与细胞增殖、血管生成等密切相关，可以通过上调VEGF及血管生成素等基因的表达，从而促进血管生成及转移；还可影响血管内皮细胞的细胞周期及增殖活性。

与正常皮肤MSC相比，银屑病皮损MSC中VEGF、CXCL12分泌增多，且进行期皮损的真皮乳头层微血管内皮细胞上可见VEGF受体KDR、FLT-1、NRP2高水平表达、FGD5、PTGS1、AMOT、EDIL3 和 ECM1基因高度表达，HOXB基因家族的多个成员表达升高，这表明皮损MSC通过分泌促进增生的因子以及相关基因表达来促进血管的生成与增生[12-13]。

1.2.2 血管生成相关负调控因子和基因表达降低血小板反应素（THBS）1、THBS2 mRNA、血管内皮素抑制蛋白（VASH）1、VASH2均是抑制血管新生的重要因子[12，14]。肿瘤坏死因子超家族成员（TNFSF）15是一种内源性血管生成抑制因子，又可以抑制细胞生长、诱导细胞凋亡、诱导核因子（NF）-κB激活，从而活化T细胞、促进炎性因子分泌。锌指转录因子GATA-6是其家族中唯一在血管平滑肌细胞（VSMCs）表达的转录因子，抑制VSMCs的增殖。血管生成相关的造血表达同源盒（HHEX）为VEGF信号通路的关键成员，产生负调控作用[15]。

银屑病皮损MSC中负反馈因子TNFSF15、GATA-6 降低、THBS1，THBS2mRNA、VASH1、VASH2表达降低，且基因芯片研究中发现，HHEX表达亦降低[10，12，14-15]，这表明皮损 MSC 通过减少抑制增生的因子分泌以及抑制相关基因表达来产生正调控作用，促进血管的生成与增生。

1.3 MSC调控炎性反应相关因子的分泌和基因表达参与银屑病的发病 银屑病的发病与Th1／Th2细胞的平衡失调相关，神经-内分泌-免疫-炎性反应网络的逐级放大形成和维持了其特有的慢性炎性反应过程。Th1和Treg 2种不同的T细胞亚群在银屑病发病过程中也起着重要作用。银屑病患者DMSC参与炎性细胞因子分泌和免疫细胞趋化，免疫抑制和抗氧化活性降低，是导致银屑病发病的关键[16]。且银屑病中MSC中促炎性miRNA显著过表达[17]，进一步参与了银屑病局部炎性反应微环境的产生和维持。

银屑病显示出Th1-Th17和Th2通路之间的不平衡[16]。银屑病皮肤MSC高水平表达Th1/Th17细胞因子，主要为MSC1表型，并可促进局部炎性反应[18]。而银屑病患者骨髓间充质干细胞BMSCs免疫状况明显下降，与流产胎儿BMSCs免疫反应处于同一水平[18]，多编码Th2细胞因子，主要为MSC2亚型并且充当免疫抑制剂。从而削弱了其对活化的炎性反应细胞的抑制作用，进而使得疾病进展[19]。肿瘤坏死因子（TNF）-α抑制剂有助于减少BMSC中Th1-Th17与Th2轴的病理失衡[20]。

1.3.1 促炎性细胞因子的升高 粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子（GM-CSF）是一种内源性调节因子和造血生长因子，有多向潜能，并参与机体发生免疫反应。研究发现，GM-CSF在体外趋化中性粒细胞迁移。磷脂酶C-β4（PLCB4）调控相关炎性因子的合成[21]。视黄醇脱氢酶 10（DH10 mRNA）是视黄酸（RA）合成的主要酶，通过RA信号通路来发挥生物学作用，RA是人体内维生素A的中间代谢产物，使银屑病角化过度的表皮正常化。RA最终到达细胞核与受体结合，调控基因转录。RDH10基因的异常可能会导致RA信号通路的异常，造成免疫系统的紊乱。神经细胞黏附分子（NCAM）诱导TNF-α的产生。

银屑病患者皮损处MSCs上清液中GM-CSF高于对照组，说明银屑病患者皮肤MSCs引起皮损微环境的改变，包括细胞因子介导中性粒细胞产生，并趋化中性粒细胞迁移形成Munro微脓肿等一系列改变。银屑病患者DMSCs中PLCB4和RDH10 mRNA、NCAM1mRNA和蛋白表达均增高，进而对银屑病免疫炎性反应产生影响。

1.3.2 抑制炎性细胞因子和相关基因表达的减少核转录因子（EBF）3的甲基化相关的下调发挥了TGF-β的致病作用。蛋白激酶Cζ亚型（PRKCZ）作为TNF-α信号转导的下游分子，调节银屑病患者Th1（尤其是TNF-α）的表达和Th2细胞因子的产生。双特异性蛋白磷酸酶（DUSP）1用于抑制MAPK信号通路，从而抑制多种炎性细胞因子表达，包括白细胞介素（IL）-6、IL-8、趋化因子等[22]。

银屑病真皮 MSC 上、EBF3、PRKCZ mRNA、DUSP1表达均降低[15，22]。因此降低促进了银屑病的免疫炎性反应，通过细胞因子依赖性参与影响银屑病炎性反应机制。

2 ESC在银屑病发病中的作用

ESC是各种表皮细胞的祖细胞，在特定微环境下可被诱导分化成皮肤附属器。其是存在于表皮基底层少见的永生复制细胞。有慢周期性、自我更新增殖能力及对基底膜黏附的特点。KC起源于ESC，KC增多是银屑病的病理特征之一，因此ESC在银屑病的研究中值得被关注。一旦被生长信号激活，ESC不对称地分成2种不同的细胞类型：一类保持干细胞特性的自我更新的细胞，另一类有有限增殖能力的短暂扩充（TA）细胞，然后进行终末分化产生大量KC。银屑病KC的过度增殖主要由于ESCs/TA细胞增殖[23]。

2.1 ESC标记物升高 ESC通过整合素实现对基底膜的黏附，ESC和TA细胞高表达β1-整合素，有丝分裂后细胞以及终末分化细胞不表达β1-整合素。研究表明，银屑病病变的基底层β1-整合素显著升高；且免疫染色显示银屑病病变的基底层高表达表皮脂肪酸结合蛋白（FABP）5（TA细胞的标志物）和表皮巢蛋白（ESC的标志物），均提示ESCs/TA细胞进入细胞周期的数量显著增多。

2.2 ESC更新加快 表皮更新周期的长短，反应了KC的增殖活性，表皮更新周期是通过基底层和角质层的更新时间来计算，受细胞密度、细胞增殖活性、细胞脱落和凋亡的影响。正常成人的表皮更新周期为35～79 d，而银屑病患者表皮更新周期缩短5倍以上[24]。这表明银屑病皮损更多的ESC或TA细胞进入细胞周期。

2.3 炎性因子激活 干细胞的增殖和分化受周围微环境的影响。研究表明，Th17细胞因子可以激活ESC从静止状态进入高增殖状态，且抑制KC分化[25]。因此，ESCs/TA细胞在银屑病中的作用是不容忽视的。

3 HSC在银屑病发病中的作用

HSC是成体骨髓干细胞，起源于位于骨髓、外周血中，可以被动员和招募到在受损组织中形成新的血管[18]，生理条件下转变为成熟血细胞，骨髓HSC是所有外周免疫细胞的主要来源。银屑病骨髓HSC表达相关因子与T细胞功能失调有关[26]，CD34+细胞分化的T细胞显示出较高的增殖活性和较强的Th1分泌能力。而外周血和病变皮肤中的CD4+CD25+Treg细胞对效应T细胞的抑制作用减弱，导致银屑病病原/效应T细胞增殖加速[27]。因此，HSC失调可能是通过影响机体的免疫功能来导致银屑病的发生。

4 小结

干细胞有独特的免疫调节特性，可治疗免疫紊乱性疾病，例如MSC可以成功地用于治疗特应性皮炎[28]，且自体脂肪MSC可治疗关节型银屑病[29]，银屑病患者在接受骨髓HSC移植后皮损症状缓解[26]。干细胞基因表达谱以及产生的细胞因子、在银屑病发病的作用中血管生成和炎性反应是相互依赖的[30]。

综上，ESC、HSC及MSC这些SC活性异常在银屑病的发病中有重要意义。因此，从SC角度入手，可能为临床治疗银屑病开辟新的思路。SC治疗应用于银屑病等自身免疫性疾病的优势在于其不仅可以替代和修复损伤或死亡的细胞组织，还可以在免疫紊乱的发病环节进行干预，从发病的根本环节去治疗疾病，治疗效果理论上很可观。