角质形成细胞与白癜风发病机制的相关研究进展

邹雪莲　胡 雯　康晓静

[关键词]白癜风;角质形成细胞;细胞因子;氧化应激;细胞免疫

[中图分类号]R758.4+1    [文献标志码]A    [文章编号]1008-6455（2021）12-0178-04

Research Progress of Keratinocytes and the Pathogenesis of Vitiligo

ZOU Xue-lian1，2，HU Wen1，2，KANG Xiao-jing1，2

[1.Department of Dermatology，People’s Hospital of Xinjiang Uygur Autonomous Region，Urumqi 830001，Xinjiang，China;2.Xinjiang Key Laboratory of Dermatology Research（XJYS1707），Urumqi 830001，Xinjiang，China]

Abstract： Vitiligo is the most common pigmented disorder in dermatology， and its etiology and pathogenesis are still unclear. At present， vitiligo is considered to be an autoimmune disease related to oxidative stress. In recent years， studies have shown that keratinocytes can secrete a variety of cytokines， which affect the normal survival and melanin synthesis of melanocytes through paracrine. When they are in a state of oxidative stress， keratinocytes can act as innate immune cells to initiate the immune response of the body and participate in the pathogenesis of vitiligo. That article will review the role of keratinocytes in the occurrence and development of vitiligo from three aspects： cytokines， oxidative stress and cellular immunity， in order to provide new ideas for the pathogenesis and treatment of the disease.

Key words： vitiligo; keratinocyte; cytokines; oxidative stress; cellular immunity

白癜風是一种选择性黑素细胞破坏导致表皮色素减退或脱失的常见疾病，全球平均发病率0.5%～2.0%，印度地区最高发病率可达8.8%[1-2]。其病因及发病机制尚不明确，目前多认为白癜风是一种氧化应激相关的自身免疫性疾病，即在一定的遗传背景及内外因素作用下，患者氧化-抗氧化稳态失衡，过多的活性氧簇（Reactive oxygen species，ROS）作用于角质形成细胞（Keratinocyte，KC）和黑素细胞（Melanocyte，MC），引发机体的T细胞免疫反应，导致MC功能障碍或凋亡[3-4]。KC是表皮中最主要的细胞，占表皮细胞的80%以上，一个MC可通过其树枝状突起向周围10～36个KC提供黑素，KC与MC的这种直接接触被认为是MC代谢或黑素转移的重要途径。近年来研究表明，KC不仅可以通过受体识别模式进行信号转导，在受到刺激时，还可以分泌和诱导多种细胞因子的产生，参与白癜风的发生和发展[5]。本文将从细胞因子、氧化应激以及细胞免疫三个方面探讨KC在白癜风发生发展中的作用。

1  角质形成细胞分泌异常参与白癜风的发生

KC可合成并分泌多种细胞因子，包括生长因子如干细胞因子（Stem cell factor，SCF）、碱性成纤维细胞生长因子（Basic fibroblast growth factor，bFGF）、内皮素-1（Endothelin-1，ET-1）和促炎细胞因子如肿瘤坏死因子α（Tumor necrosis factor-α，TNF-α）、白细胞介素1（Inter leukin-1，IL-1）和IL-6，通过旁分泌作用与特异性受体结合后，直接或间接地对MC的增殖、黑素合成和转运等活动进行调节，从而影响白癜风的发病。

SCF与多种细胞的存活及生长相关，Wang等[6]报道SCF是介导MC存活、分化和迁移必不可少的成分，参与维持表皮MC的正常数量及成熟的过程，提示白癜风患者皮损部位的SCF合成减少是疾病发生的重要环节。bFGF和ET-1均是MC的天然有丝分裂原，对MC增殖、树突形成和黑素合成具有很强的调节作用，Pang等[7]用不同剂量的ET-1处理原代绵羊MC，结果发现ET-1能够显著增加MC的数量和黑色素含量。此外，由KC分泌的α-黑素细胞刺激素（α-melanocyte-stimulating hormone，α-MSH）可通过上调酪氨酸酶及酪氨酸酶相关蛋白1/2的表达来增加黑色素合成。Wan等[8]发现α-MSH预处理可保护MC免受过氧化氢造成的伤害，维持MC的树突完整性，而MC的树突在黑色素的运输过程中起着关键作用，树突损伤可能是除了MC凋亡外的另一个导致白癜风发生的原因。上述生长因子在白癜风患者皮损部位的含量均少于正常，提示KC分泌异常在白癜风患者的皮肤脱色过程中发挥作用。

除生长因子外，KC还可产生促炎细胞因子，通过影响黑色素生成及MC存活，促进白癜风的发生。TNF-α作为一种经典的促炎细胞因子，可影响细胞增殖、分化和凋亡，其在低浓度时抑制细胞凋亡，高濃度时促进细胞凋亡。一般认为白癜风患者体内高水平的TNF-α可诱导MC凋亡，但Jimbo等[9]研究发现，处于高浓度的TNF-α对MC凋亡具有抑制作用，这可能与其复杂的作用机制有关。IL-1β和IL-1α的生物学活性相似，在细胞黏附及细胞增殖中具有重要作用，前者在进展期白癜风患者皮损中的表达水平明显升高。Dong等[10]发现其他促炎细胞因子（IL-22）可促进KC分泌IL-1β，从而抑制黑色素生成、MC迁移，并诱导凋亡，参与白癜风的发病。IL-36γ是一种主要在KC中表达的促炎细胞因子，其在先天免疫及后天免疫之间可能具有中央放大作用，Pyo等[11]用IL-36γ处理人原代表皮MC，发现其能直接抑制MC的黑素合成，并下调黑色素生成途径中关键酶的转录。

2  角质形成细胞氧化应激参与白癜风的发生

皮肤是人体的屏障，是氧化应激的主要靶器官之一，而氧化应激是白癜风发病的始动环节。氧化应激是指在外源因素如环境污染、紫外线、化学物质等刺激下，机体内氧化还原状态失衡，引发炎症反应及组织损伤，而炎症反应和组织损伤促进内源性氧化剂生成，形成恶性循环。KC作为表皮中最主要的细胞成分，亦发生氧化应激，但KC受到刺激后在白癜风发病过程中如何发挥作用及其可能的作用机制尚未明确。

当KC处于氧化应激状态时，可启动机体对自身表皮MC的免疫反应。Li等[12]发现氧化应激可激活KC中具有调节先天免疫作用的NOD样受体蛋白3（NOD-like receptor 3，NLRP3）炎症小体，从而使KC作为天然免疫细胞加重破坏MC的皮肤T细胞反应，导致白癜风皮损出现。Chen等[13]发现氧化应激可激活KC中的核因子κB（Nuclear factorκB，NF-κB），促进IL-15的表达及反式递呈，从而活化CD8+T细胞，启动白癜风的自身免疫。另有研究表明氧化应激促进高迁移率族蛋白B1（High mobility group box-1 protein，HMGB1）的释放，从而促进KC分泌趋化因子（C-X-C基元）配体16[Chemokine（C-X-C motif）ligand16，CXCL16]，诱导白癜风患者CD8+T细胞迁移至表皮[14]。因此，KC发生氧化应激损伤后，可作为免疫细胞和特殊的抗原提呈细胞激活机体的免疫反应，从而促进白癜风的发生。

氧化应激不仅可以启动KC的免疫功能，还可进一步影响KC的分泌功能和细胞内外状态，影响MC的正常存活，促进白癜风皮损的出现。Suo等[15]用PM2.5诱导健康人角质形成细胞系HaCaT氧化损伤后，能够显著抑制细胞内SCF和bFGF的分泌，提示处于氧化应激状态的KC可通过旁分泌影响MC的存活和功能。另有研究表明氧化应激使KC细胞外三磷酸腺苷（Adenosine-triphosphate，ATP）浓度升高，高浓度的ATP诱导MC产生ROS，最终导致细胞死亡[16]。这提示细胞外高浓度ATP是白癜风发生的一种危险信号。Kim等[17]发现氧化应激时KC的磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B（Phosphatidylinositol 3 kinase/protein kinase B，PI3K/Akt）途径激活受损，核因子E2相关因子2（Nuclear factor-erythroid 2-related factor 2，Nrf2）水平降低，更易受到高水平ROS产生的化学物质的影响而发生凋亡，继而影响MC的存活，促进白癜风的发生。提示抑制皮肤的氧化应激及开展新的、有效的抗氧化治疗对阻止疾病的进展尤为重要。

3  角质形成细胞联合自身免疫参与白癜风的发生

尽管氧化应激被认为是白癜风发病的始动环节，疾病的进展期主要表现为免疫反应和炎症。自身免疫在表皮功能性MC坏死或凋亡中起着重要作用，KC作为特殊的抗原提呈细胞，可调控皮肤的免疫微环境。目前认为KC可以通过多种细胞因子和趋化因子与自身免疫相互作用，促进白癜风的发生和发展。近年来为寻找新的治疗方法或可能的治疗靶点，相关细胞因子及通路成为研究热点。

白癜风皮损边缘是疾病最活跃的部位，这与皮损周围细胞毒性T细胞（Cytotoxic T lymphocyte，CTL，通常称CD8+T细胞）的浸润密切相关[18-19]。趋化因子是一组具有趋化作用的小分子蛋白质，在特定条件下可调节细胞的运输，KC可合成多种趋化因子并表达一些趋化因子受体。γ干扰素（interferon γ，IFN-γ）可诱导KC产生CXCL9、CXCL10等，这些趋化因子使CD8+T细胞在皮肤中募集，靶向杀伤MC，导致白癜风的发生[20]。有研究表明，白癜风患者MC表面趋化因子受体表达增加，而IFN-γ/CXCL10通路在皮肤色素脱失过程中起着关键作用[21]。提示阻断这一通路是一种可行的治疗策略。该研究还指出CXCL10可激活人MC表面趋化因子受体-3亚型B（CXCR3B）的下游通路，诱导MC凋亡，提示CXCL10与疾病的严重程度相关。CXCL9被认为是白癜风活动的重要生物标志物[22]，主要负责T细胞的招募。

除CD8+T细胞外，辅助性T细胞（Helper T-cells，Th，通常称CD4+T细胞）也在皮损及皮损周围少量增加。在病理情况下，Th1细胞参与包括白癜风在内的许多自身免疫病的发生和发展，当这些细胞在应激条件下培养时，能够产生IFN-γ，诱导KC产生趋化因子，从而在皮肤中募集大量靶向杀伤MC的CD8+T细胞。此外，KC分泌的转化生长因子-β（Transforming growth factor-β，TGF-β）和IL-6参与诱导CD4+T淋巴细胞向Th17细胞分化，后者分泌的IL-17可通过ROS/NLRP3/Caspase1通路正反馈促进KC分泌IL-1β、IL-6、IL-8和TNF-α，抑制黑色素生成的同时诱导MC死亡[23]。另有研究表明，分布于肠道、肺脏等黏膜处的固有淋巴细胞在过氧化氢诱导下可产生更多的IFN-γ，刺激KC产生CXCL9或CXCL10等趋化因子，进一步吸引和激活CD8+T细胞[24]。综上所述，KC可作为自身免疫中的一环，参与白癜风的发生。

4  臨床应用

自体表皮移植同时包含KC和MC，是一种取代单纯MC移植治疗稳定期白癜风的更受认可的手术方法。Liu等[25]对41例MC和KC混悬液移植术后的白癜风患者进行随访，发现65.8%的患者复色面积超过75%，且随访病例中14岁以下患儿均达到了复色面积超过75%的效果。吕静等[26]分别对20例稳定期节段型白癜风患者皮损区进行MC悬液、MC和KC混悬液的移植治疗，结果发现MC和KC共培养混合移植治疗的有效率及痊愈率明显高于MC单独移植治疗。此外，Esmat等[27]将18例节段型白癜风患者随机分为两组，给予自体MC-KC混悬液移植治疗，其中实验组培养基中添加生长因子bFGF和cAMP，对照组不予添加，结果发现实验组白癜风皮损面积缩小率明显高于对照组。以上研究均说明KC在白癜风的复色治疗中发挥了重要作用。

5  结语与展望

综上所述，KC在维持MC的正常数量和黑色素合成的正常生理过程以及表皮微环境稳态中发挥关键作用，与白癜风发病密切相关。但KC在白癜风发生发展中具体如何发挥作用仍需进一步明确。氧化应激作为白癜风发病的初始步骤，是否可以通过控制或阻断这一环节的发展以达到阻止白癜风皮损的出现或治疗白癜风的目的，还有待进一步研究。KC分泌的多种细胞因子及趋化因子也参与白癜风的发病，但目前生物制剂治疗白癜风的效果不甚理想。因此，进一步探索KC与白癜风发病的分子网络，寻找新的治疗靶点，发现新的生物免疫治疗方法，从而控制甚至逆转该疾病，具有十分重要的理论意义和临床价值。

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[收稿日期]2020-12-17

本文引用格式：邹雪莲，胡雯，康晓静，等.角质形成细胞与白癜风发病机制的相关研究进展[J].中国美容医学，2021，30（12）：178-181.