芳香烃受体在银屑病发病机制及治疗中的研究进展

闫静茹，张 婷，陈佩珊，郝玉琴

（1.内蒙古医科大学，内蒙古 呼和浩特 010110；2.内蒙古包钢医院皮肤性病科，内蒙古 包头 014010）

银屑病（psoriasis）是一种常见的慢性炎症性皮肤疾病，可累及全身多个系统，全球患病率高。典型皮损为红色鳞屑性斑块，常可见于皮肤暴露部位，亦可伴有瘙痒、疼痛，且治疗周期长、费用高、病情易反复，给患者带来了极大的生理、心理痛苦及经济负担。其确切病因尚未完全明确，可能与遗传、环境、感染、免疫及内分泌等因素有关。皮肤作为人体最外层的防御机制，是最容易受到环境影响的器官，因此，在银屑病发病过程中环境因素可能是一个很重要的原因。早在几十年前，就有人发现了银屑病与环境污染物之间存在密切关系，现代流行病学报告[1]也证实了银屑病与环境污染物之间的联系。污染物代表二噁英，因其高亲脂性和较差的代谢率，在环境污染严重和工业发达的现代社会人体内通常都能被检测到，而即便是小剂量的二噁英也能引起皮肤刺激反应或者加重疾病症状[2]。芳香烃受体（aromatic hydrocarbon receptor，AHR）作为人体主要参与环境化学物质代谢的细胞感受器，越来越被认为是皮肤稳态的关键调节因子[3]。但多项研究提示[4，5]，环境污染物在人体内的生物学效应主要依赖于AHR，可能参与银屑病的发生发展。由于AHR对银屑病的作用利弊存在争议，关于这方面的研究也在不断进展和深入。近来多项试验[6-8]证实AHR与银屑病发病密切相关，基于AHR的银屑病治疗也有显著成效，这可能为银屑病的治疗提供新的思路，值得进一步探讨。本文将从以下几个方面就AHR在银屑病发病机制和治疗中作用的研究进展作简要综述。

1 AHR的结构、信号通路及配体

AHR又称二噁英受体，在各种类型皮肤细胞中均有表达，包括角质形成细胞、淋巴细胞、朗格汉斯细胞、内皮细胞和成纤维细胞，但不同细胞的表达水平不同。从结构上来看，AHR属于转录因子碱性螺旋-环-螺旋（basic Helix-Loop-Helix，bHLH-PAS）家族的一员，该家族成员的特征是具有PAS结构域，其由260-310个氨基酸组成，包括两个非常保守的疏水重复序列PAS-A和PAS-B，由一个保守性较差的序列所间隔，在DNA识别、结合配体及分子伴侣中发挥作用。bHLH基序位于AHR N-末端区域，参与DNA序列结合和蛋白二聚化。非结构化C端包含转录激活结构域和受体转变区，可介导下游基因转录[9]。

AHR信号通路根据是否依赖核转位蛋白（aryl hydrocarbon receptor nuclear translocator，ARNT）及细胞色素P450（cytochromeP450，CYP450）酶等下游因子被分为经典途径和非经典途径。在经典途径中，AHR与配体结合后活化并转入细胞核，从分子伴侣复合体解离后，AHR与ARNT形成异源二聚体，然后与位于目标基因启动子区域的异源反应元件（xenobiotic responsive element，XRE）结合，启动靶基因转录。典型的靶基因包括CYP450酶（CYP1A1、CYP1A2、CYP1B1）以及AHR抑制因子（AHRR）。转录后，AHR被排出细胞核，并被蛋白酶体迅速降解[10]。在非经典途径中，AHR可以与细胞生长分化、炎症反应和抗氧化防御相关信号级联相互作用，如表皮生长因子受体（epidermal growth Factor receptor，EGFR）、促分裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）、核因子-κB（nuclear factor kappa-B，NF-κB）、信号转导与转录激活子（signal transducer and activator of transcription，STAT）和核转录因子红系2相关因子2（nuclear factor-erythroid 2-related factor 2，Nrf2）[11，12]。

AHR是一种高度保守的胞质配体依赖性转录因子，可被大量内源性和外源性分子激活，这些物质的广泛存在以及潜在的持续暴露，表明AHR可能在皮肤许多生理和病理过程中发挥着重要作用。目前与银屑病有关的AHR配体研究最多的是6-甲酰吲哚[3，2-b]咔唑（6-Formylindolo[3，2-b]carbazole，FICZ）和2，3，7，8-四氯二苯并二噁英（2，3，7，8-Tetrachlorodibenzo-p-dioxin，TCDD）。FICZ是色氨酸的氧化产物，是一种生理内源性AHR激动剂，可以与AHR高亲和力结合，通过诱导CYP1A1酶瞬时表达而发挥作用。AHR能够被CYP1A1快速有效地降解，因而其胞内水平很低，作用持续时间也很短[13]。FICZ介导的生理性AHR信号通路受到严格调控，对机体产生保护作用。环境污染物代表物质TCDD也是一种高效的AHR激动剂，可与AHR结合上调CYP1A1和CYP1B1表达。TCDD与FICZ的不同之处在于它很难被降解，导致了AHR信号通路的持续激活，CYP1A1不断产生活性氧（reactive oxygen species，ROS），导致细胞膜、结构蛋白和酶蛋白中的脂肪酸被持续氧化[14]。

2 AHR与银屑病发病机制的关系

2.1 AHR与Th17细胞相关因子 银屑病的发病机制目前尚未完全阐明，主要由T细胞介导发病，辅助性T细胞17（T helper cell 17，Th17）是疾病过程中的关键细胞，主要分泌白介素（interleukin，IL）-17和22。IL-17可以促进多种细胞因子和趋化因子释放，激活炎症信号传导并促进中性粒细胞募集。IL-22也是Th17细胞因子中的一员，不仅可以放大炎症级联反应，还能促进角质形成细胞异常增殖并抑制其正常终末分化过程，是银屑病表皮增厚的主要原因[15]。在CD4+T淋巴细胞所有亚型当中，AHR只在分泌IL-17或IL-22的细胞中表达，且在Th17细胞表达水平最高[16]，表明AHR信号通路与Th17细胞及其相关炎症因子之间可能存在密切联系。与健康受试者相比，银屑病患者血清、外周血单个核细胞及皮肤活检组织中AHR表达均增加[17-19]，且银屑病患者皮肤活检在角质形成细胞核中发现了AHR和ARNT[19]，提示AHR信号通路在银屑病发病过程中被激活并发挥作用。有研究证实[5]，TCDD通过激活AHRR/NF-κB非经典途径增加银屑病相关炎性细胞因子如IL-17A、IL-17C和IL-22以及IL-6、IL-33和IL-36γ等表达，可诱导角质形成细胞发生炎性改变，证明AHR信号通路可以促进银屑病相关炎性细胞因子生成，参与银屑病发病过程。此外，TCDD激活角质形成细胞AHR可上调C-X-C趋化因子配体-5（chemokine ligand 5，CXCL5）表达，从而诱导中性粒细胞募集[20]，而过度的中性粒细胞募集又能促进角质形成细胞分泌CXCL1和CXCL8，进一步导致浸润性中性粒细胞的募集，从而陷入恶性循环。而敲除AHR后则会直接干扰中性粒细胞募集趋化因子的产生，阻断这一炎症加剧过程[21]。因此，环境污染物TCDD激活的病理性持续AHR信号通路与Th17细胞及相关炎症因子共同作用，在银屑病的发病和促进方面发挥了重要作用。

另一方面，有研究表明[22]，长期暴露于AHR高亲和力配体——FICZ不会产生任何毒性影响。AHR被激活后可以产生不同甚至相反的效应，这可能与配体的种类、剂量、持续时间和特定组织微环境有关。AHR被环境污染物等有害配体激活后，会表达高水平非经典途径信号分子[12]，这可能会导致经典途径被竞争或抑制，从而导致皮肤基因谱的改变；而当被某些生理性配体激活后，AHR经典途径与非经典途径活化水平保持平衡，起保护性作用。最近的一项研究表明，AHR信号通路的关键下游因子CYP1A1酶可以产生抗炎效应，但过度表达时却会加剧咪喹莫特（imiquimod，IMQ）诱导的小鼠银屑病样皮炎[23]，证实了AHR生理性信号通路有利于抑制炎症反应，而病理性信号通路则会加剧炎症程度。FICZ作为一种生理内源性AHR配体，在体内参与炎症防御过程[24]。有研究表明[25]，银屑病患者体内与色氨酸分解代谢的相关基因失调，导致FICZ生成减少，AHR通路活性降低，从而导致银屑病相关炎性介质表达增加。因此，补充内源性AHR配体可能会起到治疗银屑病的作用。Di Meglio P等[26]使用IMQ处理AHR缺陷型（AHR-/-）和AHR野生型（AHR+/-）小鼠，组织病理结果显示AHR缺陷型小鼠炎症程度更加明显，且定量RT-PCR（quantitative reverse transcription and polymerase chain reaction，qRT-PCR）分析观察到几种银屑病相关促炎细胞因子表达明显上调，如IL-17a、IL-17c、IL-23和IL-1β，提示银屑病相关炎性介质表达增加与AHR缺乏密切相关。此外，AHR缺陷型小鼠的角质形成细胞对促炎细胞因子高度反应。而经FICZ治疗后，野生型小鼠的银屑病样皮炎严重程度得到明显改善，证明FICZ激活的生理性AHR通路可以有效逆转疾病进程，有望成为治疗银屑病的新型药物。

2.2 AHR与抗氧化 氧化应激反应也参与了银屑病的发病，通过细胞损伤和诱导炎症反应而产生致病效应，且循环中ROS的增加和抗氧化水平的减低均与疾病严重程度有关[27]。人体内大多数氧化反应都是以ROS形式出现，ROS可作为第二信使启动信号转导并产生促炎细胞因子产生。环境污染物TCDD是ROS的有效诱导剂，能与AHR高亲和力结合并持续产生ROS,进而导致细胞氧化性损伤[14]。研究表明[28]，AHR-CYP1A1介导的氧化应激反应至少能部分解释促炎细胞因子IL-1、IL-6和IL-8等的产生。在各种炎症因子中，IL-8可能是对AHR通路产生的ROS反应强度最敏感的指标[29]，而IL-8是银屑病的直接致炎因子,同时还是一种强效的中性粒细胞趋化因子，在银屑病发生发展过程中起强效促进作用。与TCDD相反，许多生理性AHR配体通过激活Nrf2通路启动保护性抗氧化反应，增加抗氧化蛋白如谷胱甘肽S-转移酶（glutathione S-transferase，GST）、血红素加氧酶-1（heme oxygenase-1，HO-1）、NAD(P)H:醌氧化还原酶1（NAD(P)H:quinone oxidoreductase 1,NQO1）和尿苷二磷酸葡萄糖醛酸转移酶（UDP—glucuronosyhransferase，UGT）等的表达[30]，减少促炎细胞因子产生，中和角质形成细胞中ROS造成的负面影响，恢复皮肤稳态。所以，持续激活的病理性AHR信号通路可能参与加重银屑病发病中的氧化损伤机制，而另一方面生理性AHR信号通路的激活又能发挥抗氧化作用，抑制ROS的产生及其氧化破坏作用，从而减轻炎症程度、延缓疾病进程。由此可推知，AHR抑制剂和激动剂可能都会对银屑病有治疗作用，为控制银屑病的发生发展提供新思路。

2.3 AHR与皮肤屏障 银屑病发病与皮肤屏障完整性被破坏有关，皮肤屏障功能受损可能会促进变应原进入体内，引发银屑病相关炎性细胞因子大量生成，刺激角质形成细胞过度增殖。另外，活化的角质形成细胞还可产生抗菌肽、细胞因子和趋化因子，进一步促进角质形成细胞增殖，并招募免疫细胞启动和加强炎症反馈回路[31]。研究表明[32]，银屑病患者皮肤较健康皮肤经表皮水分损失（trans epidermal water loss，TEWL）值明显升高，TEWL皮肤屏障完整性缺陷的一个标志性参数。有试验证实[33]，银屑病的几种相关炎性细胞因子如肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）、IL-17和IL-22均可改变皮肤屏障相关蛋白的表达，如内披蛋白（involucrin，IVL）、兜甲蛋白（loricrin，LOR）和丝聚合蛋白（filaggrin，FLG）。AHR是人类表皮分化复合体（epidermal differentiation complex，EDC）的必需转录因子，FICZ介导的AHR生理性信号通路可以激活EDC下游基因表达，包括角化包膜前体基因家族、S100A蛋白和融合基因家族[34]。其中角化包膜前体基因家族编码屏障相关分子，如LOR、IVL、晚期角化包膜蛋白基因（late cornified envelope，LCE）和富含脯氨酸的小蛋白基因（small proline rich region proteins，SPRRs）；融合基因家族包括FLG、FLG2和角蛋白（hornerin，HRNR）基因等。AHR可以上调OVOL1（OVO homologuelike1）表达，促进其胞浆到胞核的转位，进而促进FLG和LOR表达上调[35]。AHR通过上调皮肤屏障相关蛋白表达，加速表皮终末分化，促进炎症受损皮肤修复，有利于维持健康完整的皮肤屏障。此外，有研究表示[36]，FICZ不能诱导AHR缺陷型角质形成细胞中FLG的表达，表明FICZ激活的AHR信号通路是FLG在角质形成细胞中产生的关键。因此，生理性AHR通路还有助于修复银屑病原本受损的皮肤屏障，增强皮肤抵御外界刺激的能力，区别于传统的单一抗炎治疗，AHR从另一角度出发对银屑病的治疗提供了新的方向。

2.4 AHR与细胞周期 生理状态下人角质形成细胞表达较高水平AHR，银屑病患者体内其表达量进一步增加[19]，提示AHR表达水平可能与银屑病发病相关。有研究表明[22，37]，环境污染物TCDD通过介导AHR持续信号通路可以在不影响增殖和凋亡的同时特异性地改变角质形成细胞的分化程序，导致表皮角化异常加速、角质细胞过度增殖。表皮正常更替周期为28 d，而银屑病皮损处周围的角质形成细胞分裂周期仅仅为3～4 d，这也解释了临床上不断产生并脱落的鳞屑。TCDD还可以扰乱表达功能性AHR的细胞株G1期细胞周期进程，但不干扰AHR缺陷型细胞株[38]。有研究证实[39]，AHR非经典途径中的MAPKs激活以及细胞周期蛋白p21WAF1/CIP1（P21）降解，均与TCDD激活的角质形成细胞增殖率改变有关系。此外，银屑病患者成纤维细胞产生的负责促进和维持角质形成细胞过度增殖和炎症状态的促炎细胞因子和生物活性介质均上调[40]。AHR通过不同方式参与缩短银屑病细胞周期，导致表皮角化异常加速，阻断这一病理过程将对银屑病治疗产生重大意义。

2.5 AHR与细胞自噬 自噬是抵御环境干扰的一种内源性防御机制，在调节细胞凋亡、病原体清除、抗原呈递和炎症反应等方面起着重要作用[41]。自噬和银屑病之间存在遗传关联，有研究显示与自噬形成有关的基因AP1S3在银屑病患者中发生突变[42]。Lee HM等[43]报道，自噬缺陷的角质形成细胞通过诱导支架适配蛋白p62/SQSTM1（P62）表达增加银屑病相关炎性细胞因子产生和细胞增殖，提示自噬缺陷可能促进银屑病的发生。Kim HR等[44]比较了经TCDD处理的人类永生化表皮细胞（human immortalized keratinocytes，HaCaT）中AHR、CYP1A1和自噬标记物细胞微管相关蛋白轻链3（microtubule- associated protein1 light chain 3，LC3）的表达，结果显示AHR及CYP1A1较对照组水平升高，而LC3表达水平降低，且在银屑病患者皮肤活检中也观察到了类似现象。该试验首次证明了AHR负性调节人角质形成细胞的自噬过程，TCDD激活AHR通过p65NFκB/p38MAPK非经典途径抑制自噬过程，导致人角质形成细胞的炎症反应表明TCDD诱导AHR信号通路增强导致的自噬过程减弱可能是银屑病发病机制之一。一项研究表明[45]，AHR信号通路和自噬过程之间的反向相关性可能通过改善表皮过度增殖和炎症反应而在遏制银屑病发病过程中发挥作用。表皮的分化有赖于自噬过程，自噬调节有可能成为逆转银屑病表皮病理分化的一种潜在治疗方法[46]。AHR信号通路和自噬调节都是皮肤动态平衡的重要调节机制，可以感知环境刺激并对影响皮肤稳态的炎症刺激和氧化反应做出调节，对于减缓银屑病进程方面可能具有一定的作用。

2.6 AHR与瘙痒相关因子 皮肤瘙痒是银屑病最常见的临床症状之一，可严重影响患者生活质量。皮肤神经纤维过度支配是银屑病瘙痒的重要机制之一[47]。研究表明[22，37]，AHR通路过度激活会导致瘙痒相关神经营养因子artemin（ARTN）形成，ARTN可以诱导表皮内瘙痒相关的神经纤维分化和延长,增加皮肤敏感性，降低瘙痒阈值。此外，编码ARTN的基因是角质形成细胞特异性AHR靶基因，且其表达与AHR通路活化程度呈正相关[48]。有研究已证实空气污染物可以诱导AHR介导的ARTN表达增加，而应用FICZ却不会产生类似结果[22]。在丙酮诱导的干性皮肤小鼠模型中[49]，口服植物提取物ACTPER可通过激活AHR信号通路、介导丝聚蛋白上调，来有效减轻干性皮肤相关的皮肤特性及瘙痒行为。另外，AHR激动剂Tapinarof乳膏临床试验数据显示，银屑病患者经治疗后瘙痒数字评定量表评分数值明显减小[50]。由此可知，病理性AHR通路可能参与介导银屑病患者的瘙痒机制，而生理性AHR通路被激活后则可能减轻其瘙痒程度，这将对提高患者生活质量具有十分重要的意义。

3 以AHR为靶点的银屑病治疗

基于AHR对皮肤的生理性保护作用，并可从多个途径阻断银屑病的发病环节，近年来AHR激动剂已经被开发并开始应用于银屑病的临床治疗当中。目前，高亲和力AHR激动剂Tapinarof（中文通用名为本维莫德），一种小分子非甾体外用药，已被18个临床试验证明对斑块型银屑病有效，且安全性和耐受性均良好，不良反应少见[51，52]。Tapinarof通过激活生理性AHR信号通路，抑制T细胞增殖并影响Th17细胞分化，呈剂量依赖方式抑制银屑病相关炎性细胞因子IL-17A、IL-17F、IL-19、IL-22、IL-23A和IL-1β等表达[53]。Tapinarof的治疗作用是AHR依赖的，在AHR缺陷型小鼠中上述炎性细胞因子未见下调[53]。Tapinarof具有抑制表皮增殖和诱导分化的作用，可以诱导与角质形成细胞分化相关皮肤屏障基因的表达，包括FLG和LOR[54]。Tapinarof还可以通过激活AHR-Nrf2信号通路，促进抗氧化酶表达以降低ROS水平，减轻炎症反应。此外，Tapinarof在结构上是一种含有两个苯酚基团的二苯乙烯化合物，可以通过本身固有的抗氧化能力直接清除ROS，包括超氧阴离子、过氧亚硝酸盐、单线态氧、过氧自由基和羟基自由基[53]，降低表皮氧化应激伤害。另外，有两种结构上与FICZ相似的新型AHR合成配体NPD-0614-13和NPD-0614-24[28]，能够减少MAPK、NF-κB及c-Jun蛋白激活，降低角质形成细胞增殖程度，促进表皮分化。NPD-0614-13和NPD-0614-24还可以通过激活Nrf2通路来减少促氧化细胞因子释放，从而降低细胞内ROS水平。

AHR激动剂以一种全新的作用机理在银屑病治疗中发挥了重要作用，目前应用于临床的外用药制剂展现出了起效快、作用持久、安全性好、停药后复发率低且缓解期长等优点，将来有望进一步开发系统用药，增强治疗作用。另一方面，AHR作为一把双刃剑也可以参与并加重银屑病的发病，目前已经有关于AHR抑制剂治疗炎症性疾病的研究[55]，但仍处于起步阶段，有待于进一步深入。并且，现临床中AHR激动剂的良好效果是否限制了其抑制剂的开发，AHR抑制剂是否能同样或更有效地改善银屑病都值得被进一步研究，以此对银屑病的疾病理解和临床诊治做出更大的贡献。

4 总结

银屑病作为一种损容性的全身性疾病，病程较长且极易反复，严重影响患者身心健康及生活质量。目前确切的发病机制尚未完全阐明，无法治愈疾病，新的疾病治疗机制应当继续被探索。几十年来，AHR因参与介导环境污染物毒性反应，一直是一个备受争议的靶点。目前的观点是，环境污染物激活的AHR通路是一种适应机制，掩盖了它原本的生理性保护作用。由于AHR信号通路同时作为疾病炎症初始形成时的促进和抵御机制，可以合理地加强生理性通路的激活并抑制病理性通路，从而达到从源头阻断疾病的发生发展、改变疾病结局的目的。然而，对于AHR通路在银屑病中发挥的作用认识还比较局限，因此，深入揭示AHR在银屑病中的作用，对于理解银屑病发病机制和建立以AHR为靶向的治疗有重大意义，AHR天然配体及抑制剂的开发有望成为银屑病治疗的新思路，可为银屑病治疗带来新的机遇。