毛秋霞 賈葦雪 肖學(xué)敏 李誠讓

Notch信號通路在皮膚病的研究進展

毛秋霞 賈葦雪 肖學(xué)敏 李誠讓

Notch信號通路是一條進化上十分保守的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)。Notch受體與相鄰細胞的配體相互作用轉(zhuǎn)導(dǎo)細胞信號，從而影響細胞的增殖、分化和凋亡。較多文獻表明，Notch信號通路在維持皮膚正常生理功能以及炎癥性皮膚病、自身免疫性皮膚病、皮膚腫瘤、色素性皮膚病等多種皮膚病中發(fā)揮重要作用。盡管目前臨床應(yīng)用尚不成熟，Notch信號抑制劑和激活劑有希望為皮膚病的治療提供新思路。

皮膚疾??；受體，Notch；信號通路；反常性痤瘡；自身免疫疾??；皮膚腫瘤

研究表明，Notch受體廣泛表達于從無脊椎動物到脊椎動物等多個物種，是結(jié)構(gòu)上十分保守的信號受體蛋白家族，Notch受體與相鄰細胞的配體相互作用轉(zhuǎn)導(dǎo)細胞信號，精確調(diào)控各譜系細胞的分化。隨著對Notch信號通路研究的深入，Notch信號通路在維持皮膚正常生理功能及皮膚病中的作用引起了重視。

1 概述

1.1 組成：Notch信號通路由Notch受體、Notch配體和DNA結(jié)合蛋白CSL三部分組成。哺乳動物中共發(fā)現(xiàn)4種Notch受體（Notch1-4），5種Notch配體（DLLl、3、4 和 Jaggedl、2）。Notch 受體均為Ⅰ型跨膜蛋白，由胞內(nèi)區(qū)、跨膜區(qū)和胞外區(qū)組成。Notch配體也是Ⅰ型跨膜蛋白，保守的N端為Notch受體結(jié)合和活化所必需的DSL基序。

1.2 信號傳導(dǎo)及功能：Notch受體在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成，在高爾基體內(nèi)被Furin樣轉(zhuǎn)化酶第1次裂解成兩個片段，兩者通過Ca2+依賴性的非共價鍵結(jié)合為異源二聚體，然后被轉(zhuǎn)運到細胞膜，當(dāng)Notch受體與相鄰細胞表面的配體結(jié)合后，在胞外區(qū)發(fā)生第2次裂解，金屬蛋白酶家族（ADAM/TACE）將受體切割為2個片段，胞外區(qū)被配體細胞內(nèi)吞，在跨膜區(qū)發(fā)生第3次裂解，由PS、Nicastrin、APH1和PEN2四個亞基組成的γ分泌酶切割Notch受體并釋放其胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域NICD轉(zhuǎn)入細胞核內(nèi)，NICD與轉(zhuǎn)錄因子CSL結(jié)合，活化發(fā)狀分裂相關(guān)增強子等分化拮抗基因的轉(zhuǎn)錄，阻礙細胞特異性分化效應(yīng)基因的表達，最終影響細胞的分化、增殖和凋亡［1］。Notch受體和配體在皮膚中的分布局限于表皮和附屬器，在細胞處于分化階段的棘層和顆粒層中高表達，Notch信號抑制表皮祖細胞增殖，誘導(dǎo)角質(zhì)形成細胞生長停滯，增加早期分化標(biāo)記物，如角蛋白1、內(nèi)披蛋白，上調(diào)p21、半胱天冬酶3，促進角質(zhì)形成細胞分化［1-2］。Notch信號調(diào)節(jié)c-Fos活化，控制表皮細胞因子的產(chǎn)生如胸腺基質(zhì)淋巴細胞生成素、IL-17等，維持皮膚的屏障免疫功能［3］。

作者單位：210042 南京，中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院 北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院 皮膚病研究所皮膚科

2 Notch與炎癥性皮膚病

2.1 反常性痤瘡：又稱化膿性汗腺炎（HS），是一種慢性化膿性毛囊炎癥，多發(fā)于腋窩、腹股溝、肛周、會陰和乳房下等皺褶部位。臨床表現(xiàn)為炎癥性結(jié)節(jié)和無菌性膿腫繼發(fā)引起竇道、瘺管和增生性瘢痕的形成。約40%的患者有家族史，屬常染體顯性遺傳。2010年，Wang等［4］對6個中國反常性痤瘡家系進行全基因組連鎖掃描結(jié)合單倍型分析，發(fā)現(xiàn)編碼γ分泌酶不同亞單位的基因發(fā)生功能缺失突變，引起家族性反常性痤瘡，其中1個家族中出現(xiàn)PS1基因的移碼突變，2個家族中出現(xiàn)了PEN2基因的移碼突變，3個家族中分別出現(xiàn)了Nicastrin基因的無義、移碼和剪接突變。Nomura等［5］對1個日本家系進行研究，發(fā)現(xiàn)攜帶Nicastrin基因突變的3例患者中，發(fā)病的2例有＞30年的吸煙史，而另外無吸煙史的1例未發(fā)病，因此認為，HS發(fā)病不僅與γ分泌酶基因突變導(dǎo)致Notch信號通路的破壞有關(guān)，而且與其他因素如吸煙抑制Notch信號有關(guān)。γ分泌酶抑制劑抑制毛乳頭細胞Notch信號的激活，導(dǎo)致毛乳頭細胞失去凝集性生長的特性；敲除小鼠胚胎毛乳頭細胞的CSL基因，摧毀Notch信號后，小鼠毛囊結(jié)構(gòu)被破壞［6］。Notch信號受損導(dǎo)致毛囊角化過度，毛囊形成囊腫，抑制毛發(fā)生長周期，抑制皮脂腺分化；影響T細胞免疫功能導(dǎo)致白細胞介素（IL）22分泌缺乏和抗微生物肽的合成受阻，導(dǎo)致巨噬細胞產(chǎn)生過多促炎癥細胞因子IL-1β、IL-23和腫瘤壞死因子（TNF）α，促進Th17細胞驅(qū)動的自身炎癥反應(yīng)；吸煙、肥胖等危險因素進一步抑制Notch信號，從而促進HS慢性持久的自身炎癥反應(yīng)［7］。

2.2 銀屑病：Rooney 等［8］發(fā)現(xiàn)，銀屑病皮損中Notch1、DLL4表達增加，血清淀粉樣蛋白A增加，Notch1 siRNA可抑制血清淀粉樣蛋白A誘導(dǎo)的新生血管形成和內(nèi)皮細胞入侵，因此認為，Notch信號上調(diào)可介導(dǎo)血管功能障礙，促進炎癥并參與銀屑病的發(fā)病。

2.3 特應(yīng)性皮炎：特應(yīng)性皮炎患者的表皮Notch受體明顯缺乏，Notch信號受抑制的小鼠也表現(xiàn)出與人類特應(yīng)性皮炎極為相似的皮膚干燥、搔抓、皮膚屏障異常、經(jīng)皮水分流失增加和Th2型細胞介導(dǎo)的免疫學(xué)變化，Notch信號參與調(diào)節(jié)性T細胞的分化，抑制活化的先天免疫，抑制活化蛋白1，調(diào)節(jié)晚期表皮分化等［9］。因此，Notch信號下調(diào)可促進特應(yīng)性皮炎的發(fā)病。

3 Notch與自身免疫性疾病

3.1 SLE：Sodsai等［10］發(fā)現(xiàn)，活動性 SLE 患者的 T淋巴細胞中Notch1受體、Hes1、CD25表達減少，表明T淋巴細胞中Notch信號上調(diào)缺陷，可能表示SLE活動并參與SLE的免疫失調(diào)。Tournoy等［11］發(fā)現(xiàn)，小鼠敲除早老素1+/-早老素2-/-基因后，出現(xiàn)了類似人類SLE的表現(xiàn)，如皮炎、腎小球腎炎、角膜炎和血管炎，還出現(xiàn)了皮損中B細胞為主的浸潤、高丙種球蛋白血癥伴組織中免疫復(fù)合物沉積、高滴度的抗核抗體和CD4+/CD8+淋巴細胞比率上升等。Teachey等［12］對SLE小鼠模型應(yīng)用Notch信號抑制劑，如γ分泌酶抑制劑，可減少淋巴結(jié)腫大、自身抗體、腎炎等的發(fā)生，有效地治療SLE，推測抑制Notch信號可減少異常非典型外周T細胞群的產(chǎn)生，防止異常T細胞活化，下調(diào)B細胞活性，抑制自身免疫反應(yīng)。

3.2 系統(tǒng)性硬化癥（SSC）：Dees等［13］研究發(fā)現(xiàn)，在SSc患者的皮損中，成纖維細胞中有大量NICD聚集，浸潤性T細胞中配體Jaggedl大量表達，應(yīng)用重組人類Jag-1-Fc嵌合體刺激健康皮膚的成纖維細胞，可促進成纖維細胞分化為肌成纖維細胞，釋放過量的膠原蛋白，出現(xiàn)類似SSc的表型，而使用DAPT或siRNA抑制Notch信號可選擇性地減少SSc患者成纖維細胞的膠原合成，但不影響健康人成纖維細胞的膠原合成。Notch信號如何在分子水平上影響成纖維細胞分化和膠原釋放尚需進一步研究。Kavian等［14］發(fā)現(xiàn)，γ分泌酶抑制可減少SSc小鼠皮膚和肺纖維化的發(fā)展，減少皮膚成纖維細胞的增殖，并明顯減少抗DNA拓撲異構(gòu)酶Ⅰ抗體的生成。

4 Notch與皮膚腫瘤

4.1 鱗狀細胞癌：在頭頸部鱗狀細胞癌中的28個Notch1受體基因突變中，發(fā)現(xiàn)近40%截斷了基因產(chǎn)物［15］。RhoE是Notch結(jié)合的下游效應(yīng)器，可確保NICD正確轉(zhuǎn)入細胞核內(nèi)，并通過正反饋調(diào)節(jié)Notch信號。在鱗狀細胞癌中，RhoE明顯減少，抑制并改變Notch 信號，引起異常的分化表型［16］。Li等［17］發(fā)現(xiàn) γ分泌酶基因缺陷的小鼠，部分出現(xiàn)了浸潤性鱗狀細胞癌，可能與γ分泌酶減少導(dǎo)致Notch信號下調(diào)，表皮生長因子受體激活有關(guān)。上述結(jié)果表明，Notch信號通路在鱗狀細胞癌中具有腫瘤抑制作用。然而Panelos等［18］研究發(fā)現(xiàn)，Notchl受體依據(jù)解剖部位有不同的表達，在光暴露部位的鱗狀細胞癌Notch1受體下調(diào)，而蔽光部位的鱗狀細胞癌Notch1受體上調(diào)。

4.2 黑素瘤：Notch信號對于維持黑素母細胞未成熟狀態(tài)，促進黑素母細胞正確定位和防止已分化的黑素細胞遷移至毛基質(zhì)以外的異常區(qū)域有重要作用。在黑素瘤中，Notch受體表達增加，Notch1受體活化可促使β聯(lián)蛋白信號上調(diào)，介導(dǎo)早期黑素瘤的發(fā)生；Notch1受體活化可增強黑素瘤細胞的黏附性，增強黑素瘤細胞的生存力和轉(zhuǎn)移潛能；活化的Notchl受體信號協(xié)同絲裂原活化蛋白激酶和Akt途徑共同促進腫瘤細胞的存活［19］。Zhang 等［20］研究發(fā)現(xiàn)，Notch配體DLL1可通過上調(diào)N鈣黏蛋白，增強黑素瘤細胞的黏附和轉(zhuǎn)移。在黑素瘤中，活化的Notch1受體在腫瘤細胞中和微血管內(nèi)皮中過度表達，可促進腫瘤血管生成［21］。

4.3 基底細胞癌：Nicolas等［22］研究發(fā)現(xiàn)，小鼠皮膚敲除Notchl受體基因后可引起Gli2表達增強和持續(xù)表達，導(dǎo)致基底細胞樣癌的發(fā)生。研究發(fā)現(xiàn)，ZNF396可能會抑制Notch-Hes1信號軸，導(dǎo)致基底細胞癌的發(fā)生，因此認為，Notch信號通路在基底細胞癌中具有腫瘤抑制作用［23］。Panelos 等［18］研究發(fā)現(xiàn)，在結(jié)節(jié)型和表淺型基底細胞癌中，Notch1受體彌漫染色，而侵襲型和基底鱗狀細胞癌中Notch1受體缺乏。

5 Notch與色素性皮膚病

5.1 白癜風(fēng)：白癜風(fēng)皮損中Notch1受體減少，Notch信號失活導(dǎo)致表皮和毛囊分化活躍的黑素細胞丟失，異常的Notch信號可能是白癜風(fēng)白發(fā)和肢端、節(jié)段性白癜風(fēng)治療抵抗的原因［24］。

5.2 屈側(cè)網(wǎng)狀色素異常（Dowling-Degos?。菏且环N少見的皮膚遺傳病，以網(wǎng)狀色素沉著過度為特征，初發(fā)于腋窩和腹股溝，后累及身體及其他皺褶部位。Basmanav等［25］通過基因測序，發(fā)現(xiàn)9例屈側(cè)網(wǎng)狀色素異常患者出現(xiàn)編碼O型葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶1的POGLUT1基因突變，O型葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶1參與Notch受體在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的合成，認為POGLUT1基因突變導(dǎo)致Notch信號缺乏，從而導(dǎo)致黑素母細胞的異常遷移和黑素細胞異位，出現(xiàn)屈側(cè)網(wǎng)狀色素異常。Li等［26］發(fā)現(xiàn)2例屈側(cè)網(wǎng)狀色素異?；颊叱霈F(xiàn)編碼O型巖藻糖轉(zhuǎn)移酶1的POFUT1基因突變，導(dǎo)致Notch1，Notch2，Hes1減少，O型巖藻糖轉(zhuǎn)移酶 1也參與Notch受體在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的合成，進一步證明Notch信號通路的異常可導(dǎo)致屈側(cè)網(wǎng)狀色素異常。

5.3 Kitamura網(wǎng)狀肢端色素沉著癥：是一種罕見的皮膚遺傳病，青春期前表現(xiàn)為手足背面的網(wǎng)狀色素沉著斑，隨后擴大到肢體近端和軀干。Kono等［27］對Kitamura網(wǎng)狀肢端色素沉著癥患者進行基因測序，發(fā)現(xiàn)了5種ADAM10基因突變。而ADAM10基因編碼裂解Notch受體的ADAM金屬蛋白酶，ADAM10基因突變導(dǎo)致Kitamura網(wǎng)狀肢端色素沉著癥是否與Notch信號通路異常有關(guān)尚待進一步研究。

6 結(jié)語

Notch信號通路在炎癥皮膚病、自身免疫性疾病、皮膚腫瘤、色素性皮膚病等疾病的發(fā)病中發(fā)揮重要作用。隨著研究的進展，可為皮膚病的病理生理機制及早期診斷提供新思路，Notch信號激活劑及抑制劑有望為相關(guān)皮膚病的預(yù)防及治療提供新靶點。

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Notch signaling pathway in skin diseases

Mao Qiuxia,Jia Weixue,Xiao Xuemin,Li Chengrang.Department of Dermatology,Institute of Dermatology,Chinese Academy of Medical Sciences and Peking Union Medical College,Nanjing 210042,China

The Notch signaling pathway is an evolutionarily conserved signal transduction system.Notch receptors interact with ligands on adjacent cells to transduce cell signals and affect cell proliferation,differentiation and apoptosis.It has been reported in much literature that the Notch signaling pathway plays an important role in maintaining normal physiological functions of the skin,as well as in various skin diseases including inflammatory,autoimmune or pigmentary skin disorders,skin neoplasms,and so on.Although there is little experience in clinical application of Notch signaling inhibitors and activators,they are expected to provide new ideas for the treatment of skin diseases.

Skin diseases;Receptors,Notch;Signaling pathway;Acne inversa;Autoimmune diseases;Skin neoplasms

Li Chengrang,Email:nylcr72@163.com

2015-03-30）

國家自然科學(xué)基金（81472872、81472905）；北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院青年研究基金（33320140048）

Fund programs:National Natural Science Foundation of China （81472872， 81472905）;PUMC Youth Fund（33320140048）

10.3760/cma.j.issn.1673-4173.2016.02.013

李誠讓，Email:nylcr72@163.com