巨大戟醇甲基丁烯酸酯治疗光化性角化病的机制

陈惠雅，胡力丹，何 黎，徐 丹

（昆明医科大学第一附属医院皮肤科，云南 昆明 650032）

光化性角化病（Actinic keratosis，AK）是一种慢性皮肤病，其特征是上皮内角质形成细胞发育不良和与正常慢性晒伤皮肤和鳞状细胞癌（Squamous cell carcinoma，SCC）共有的分子改变［1］。导致AK最重要的因素是慢性日晒，其可导致角质形成细胞非典型性增生［2］。在 75%的情况下，它发生在慢性日光照射的区域，例如面部、头皮、颈部、手和前臂［3］，使得暴露在阳光下的区域形成增厚的鳞状斑块［4］。多见于年龄较大，皮肤白皙的人群中。AK是侵袭性鳞状细胞癌（SCC）最常见的癌前病变［5］，其中 6%～10%的多发 AK 患者会发展为 SCC［6］。临床上，根据临床表现对它们进行三分制的分级。1级病变仅可见和可触及（感觉粗糙，难以看到）；2级病变通常是红色和鳞片状（容易感觉和看到）；3级对应于更厚的角化过度病变。3级AK很难与小的早期鳞状细胞癌相鉴别，后者如果切除，可能被报告为早期或可疑的侵袭［7］。

1 AK的治疗

AK的治疗策略多种多样，最常见的治疗方法包括冷冻治疗或其他方法进行局部皮损破坏，局部治疗方法包括局部化疗、光动力治疗（PDT）、化学剥脱、激光治疗和手术［3，4］。局部治疗的外用药物包括双氯芬酸加透明质酸，咪喹莫特，5-氟尿嘧啶，丁二酸肌醇和光动力疗法［2～4］。1 级 AK 的患者使用润肤霜和防晒霜治疗效果明显。在发病率上升的情况下，应在4～10 cm的小范围内开始治疗，另外要注重建立患者的耐受性和信心［7］。

2 巨大戟醇甲基丁烯酸酯

巨大戟醇甲基丁烯酸酯（Ingenol mebutate，IngMeb）是一种大环二萜酯类化合物，天然存在于大戟属植物的汁液中，它也被称为小刺、镭杂草或癌症杂草。 数百年来，传统医学从业者认为该植物的药用价值特性，包括其治疗各种皮肤病（如疣和皮肤癌）能力［8～10］。IngMeb是外用药物 Picato 凝胶中的主要活性成分。2012 年，美国食品药品监督管理局和欧洲药品管理局批准 Picato凝胶制剂用于治疗光化性角化病。该凝胶有两种规格：150 µg/g，每天一次，连续 3 天用于面部和头皮的病变，500 µg/g，每天一次，连续 2 天用于躯干和四肢的病变。

3 巨大戟醇甲基丁烯酸酯治疗AK的机制

3.1 通过诱导线粒体破坏导致细胞死亡 体内和体外研究表明，IngMeb在高浓度（＞100µM）状态下会诱导线粒体快速破坏进而导致细胞死亡。IngMeb处理后，线粒体形态迅速丧失，线粒体形态变成点状和囊状；线粒体膜电位的丧失，促进Ca2+流入，导致线粒体肿胀和坏死［11，12］。功能研究表明，IngMeb 可阻断细胞中线粒体肉碱—酰基肉碱转位酶SLC25A20的活性，导致酰基肉碱代谢失调和线粒体脂肪酸氧化受损。临床相关的类似物 IngDsx 产生了类似的效果，但蛋白激酶C激动剂 12-O- 十四烷酰佛波醇-13-乙酸酯（TPA）不会产生类似的效果，因此表明IngMeb和更稳定的类似物（Ingenol dioxate，IngDsx）干扰人类细胞线粒体代谢的共同作用模式不依赖于PKC［13］。

3.2 通过PKC/MEK/ERK 调控IL1R2 和 IL13RA2受体表达 据报道蛋白激酶Cδ（PKCd）可以驱动角质形成细胞分化并抑制永生化角质形成细胞系 HaCaT 的增殖，这可以通过抑制 PKCd 表达来逆转［14］。IngMeb的外用制剂是一种蛋白激酶 C 激活剂，以高亲和力与蛋白激酶 C（PKC）结合，可以促进角质形成细胞中PKCd的铰链区（Y311）高度磷酸化［15，16］。通过基因表达分析发现了 PKC 和 MAPK 信号的参与IngMeb抑制角质形成细胞和 SCC 细胞的活力和增殖。在 PKC 信号的下游，ERK1/2参与介导了大戟醇的作用，ERK在使用IngMeb处理后被磷酸化。ERK 在药物治疗后以PKC 依赖性方式被IngMeb迅速磷酸化。IngMeb处理后的IL1R2 和 IL13RA2上调。分别用IngMeb单独或与 PKC、MEK 或 ERK 抑制剂联合处理细胞，发现这两种基因的药物依赖性上调被部分消除［16］。因此，IngMeb通过 PKCd 的特异性激活导致MEK/ERK 信号传导激活，进而抑制角质形成细胞和 SCC 细胞的活力和增殖 。IL13RA2 和 IL1R2可能是其中的重要靶点。虽然 MEK/ERK 通路的激活通常被认为促进肿瘤细胞生长［17］，但ERK 激活似乎对大姜醇甲丁酸酯的作用机制有积极贡献，导致细胞活力和增殖降低。 与这一假设一致，发现 ERK 激活通过促进选择性蛋白质降解来抑制肿瘤［18］。此外，高 ERK 激活可以作为乳腺癌患者预后改善的标志［19］。

3.3 炎症细胞参与的免疫反应 IngMeb在低浓度（10～1000 nM）下，它是蛋白激酶 C（PKC）的特异性激活剂，导致细胞因子和趋化因子释放和血管内皮激活以及中性粒细胞介导的氧化爆发［15，20-23］。IngMeb 是一种有效的PKC激动剂，通过诱导细胞因子释放［20］，引起免疫细胞募集、皮肤浸润和残留肿瘤细胞的免疫介导清除［24］。Braun等人研究表明IngMeb诱导促炎性趋化因子 CXCL8 和 CCL2 的显著表达，进而募集不同的免疫细胞亚群，诱导原发性坏死和引发以嗜中性粒细胞迁移至治疗区域为特征的炎症反应［25］。IngMeb治疗后病变的皮肤活检发现 CD4+和 CD8+T 淋巴细胞和中性粒细胞主导的炎症细胞增加，这些细胞主要通过 PKC 激活剂激活［21，24］。中性粒细胞在应用IngMeb后不久（数小时）数量增加，并伴有治疗肿瘤部位的红斑、出血和血管损伤［21，23，26］。此外，与正常小鼠相比，中性粒细胞耗竭的小鼠在用IngMeb治疗后观察到红斑强度显著降低，这表明中性粒细胞显著促进了丁香酚酯诱导的炎症反应［21］。在小鼠中，从大戟醇甲丁酸酯处理的肿瘤部位MIP-2、 TNF 和 IL-1β 增加。人类嗜中性粒细胞产生超氧化物已被证明在用IngMeb刺激后会被诱导，进一步证明其抗肿瘤特性［21］。大戟醇甲丁酸酯主要通过诱导原发性坏死发挥抗癌活性，然后引发炎症反应，其特征是中性粒细胞迁移到治疗区域。

3.4 通过凋亡相关分子诱导细胞凋亡 在一项小鼠研究中，将 IngMeb 应用于光损伤的皮肤导致 p53 突变斑块减少 70%，随后出现的肿瘤数量减少 70%［23］。在一项临床研究中也表明，AK患者中p53表达显著增加，使用 IngMeb治疗后2个月AK症状好转，p53+的角质形成细胞减少［27］。IngMeb 成功逆转了光损伤，在治疗紫外线引起的光损伤中起着重要作用。另外，有报道称红系分化调节因子 1（Erdr1）在恶性皮肤肿瘤如恶性黑色素瘤中发挥重要作用，Erdr1 在 HaCaT 细胞中充当促凋亡因子［28］。Erdr1 可以促进UVB 辐射后异常增殖的角质形成细胞凋亡［29］。研究发现IngMeb 可以将 Erdr1 的表达增强到与正常对照标本相似的水平［30］。这表明IngMeb 在使AK异常的凋亡过程恢复中起着重要作用。Bcl-2 是一种驻留在线粒体膜中的抗凋亡分子。它通过调节细胞色素 c 的线粒体释放并与凋亡激活因子相互作用来发挥其功能［31，32］。 在 AK 中观察到 bcl-2 的表达升高。用姜黄醇甲丁酯治疗导致 Erdr1 表达增加，bcl-2 和 p53 表达降低。Erdr1 的表达也分别与 bcl-2 和 p53 的表达呈负相关。这些发现表明 Erdr1 可能通过改变细胞凋亡相关分子参与 AK 的发病机制［30］。细胞凋亡相关分子如 Erdr1、p53 和 bcl-2 可能是评估 AK 中使用姜黄醇甲丁酯治疗效果的标志物。

3.5 基因差异性表达 通过鉴定发现IngMeb 治疗前后共有450个差异表达基因，其中包括了388个下调基因和 62个上调基因。这些基因参与了皮肤发育、角质细胞分化、角质化和表皮发育。 最显著富集的通路是角质化包膜的形成和免疫系统相关通路，如细胞因子信号、白细胞介素信号和中性粒细胞脱颗粒信号通路。 这些通路中下调的基因包括 SPRR1/SPRR2/SPRR3 组的成员、角蛋白家族的成员、IL1/IL2/ IL6 样细胞因子/IL10 家族（白介素家族）、LCE2/LCE3 组成员（晚期角化包膜家族）、CSTA（胱抑素-A 基因）和 IVL（外皮蛋白基因）等［33］。这些基因中的大多数在暴露于紫外线和/或 AK 时会增加［34～36］。IngMeb治疗后它们的下调表明调节表皮角质形成细胞分化和增殖的途径在用 IngMeb治疗后正常化。上调的基因参与了与细胞外结构和基质组织、胶原纤维组织和硫酸角质素分解代谢过程。这些结果表明IngMeb对细胞外基质重塑的潜在贡献，有利于AKs 愈合过程［37］。

4 结语

AK是一种高度流行的皮肤病，美国皮肤病学会（AAD）在40岁以上的易感人群中诊断出至少60%的病变。然而，目前治疗的目的是发现和清除整个癌症领域的临床和亚临床病变，就结果和副作用而言，最好的治疗方法仍未确定。因此需要更深入了解它的发病过程，为新的治疗靶点提供依据。IngMeb是一种从天然来源提取的药物。 Picato凝胶在局部应用后对AK具有较好的治疗效果。在AK发病的过程中能够起到影响作用的因素有很多，目前仍然没有清晰准确的定论，本文仅从IngMeb出发探讨其对AK作用的可能机制，这些机制可以为AK治疗开辟更广阔的思路。更深层次的探索依然需要更多深入的研究。