廖 倩，于春水，汪瀚文

1 皮膚屏障

皮膚是人體內(nèi)最大的器官，總重量大約占個體體重的16%，也是抵御外界不良因素侵?jǐn)_的第一道防線。Kabashima-Kubo等[1]的研究表明，皮膚屏障不僅阻止了病原體的入侵，而且對角質(zhì)層、角質(zhì)形成細(xì)胞結(jié)構(gòu)組成及免疫細(xì)胞抗原的介導(dǎo)進(jìn)行了整合。皮膚屏障在防御外界有害因素?fù)p傷及維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)中起重要作用，包括物理屏障、色素屏障、神經(jīng)屏障和免疫屏障等。其中90%的皮膚屏障功能依靠角質(zhì)層形成，角質(zhì)層屏障的主要成分是角質(zhì)層及其角質(zhì)包膜（磚泥）和細(xì)胞間的脂質(zhì)雙分子層（灰泥）?！按u墻-灰泥模型”（brick and mortar）是現(xiàn)在公認(rèn)的表皮角質(zhì)層屏障結(jié)構(gòu)模型，同時覆蓋在這層模型之外還有一層水脂膜（hydro-lipid fi lm），與磚墻結(jié)構(gòu)共同構(gòu)成了皮膚的物理性屏障。Addor[2]研究認(rèn)為角質(zhì)層具有活躍的新陳代謝和自我調(diào)節(jié)能力，對激發(fā)炎癥反應(yīng)中的角質(zhì)形成細(xì)胞、血管生成、纖維素增生起到調(diào)節(jié)的作用，調(diào)節(jié)作用的大小主要取決于刺激的強(qiáng)度。

2 角質(zhì)層（stratum corneum，SC）

2.1 角質(zhì)形成細(xì)胞

角質(zhì)層具有獨特的多層結(jié)構(gòu)，是由角質(zhì)形成細(xì)胞通過核分裂、分化、退化直至消失，經(jīng)由基底層、棘細(xì)胞層、顆粒細(xì)胞層、透明層（僅見于掌跖等表皮較厚部位），最后形成無生命的角質(zhì)形成細(xì)胞。角質(zhì)形成細(xì)胞呈疊瓦狀垂直分布，有效阻止細(xì)胞外基質(zhì)過度伸展，減少了皮膚水分的丟失。細(xì)胞外Ca2+的濃度有利于角質(zhì)形成細(xì)胞的分化和增殖，且兜甲蛋白（loricrin，LOR）、內(nèi)披蛋白（involucrin，IVL）、絲聚合酶原（pro fi laggrin，pFLG）的表達(dá)與胞外Ca2+濃度也密切相關(guān)[3]。

2.2 角蛋白

角蛋白是表皮的主要結(jié)構(gòu)蛋白，也是角質(zhì)形成細(xì)胞的標(biāo)志成分。角蛋白不同階段的表達(dá)代表了表皮細(xì)胞分化的不同階段，表達(dá)隨表皮向終末分化的過程而改變。表皮基底層是未分化的細(xì)胞，具有分裂增殖能力，表達(dá)特異性角蛋白5/14（即K5 /K14），而當(dāng)細(xì)胞上升至棘細(xì)胞層即可發(fā)現(xiàn)特異性分化蛋白K1 /K10 的表達(dá)。Roth等[4]在研究中發(fā)現(xiàn)，通過調(diào)節(jié)小鼠皮膚K1與K10的缺失，從而增加角化包膜（corni fi ed envelope，CE）的易脆性而影響皮膚屏障功能。在表皮層缺乏K1與缺乏K10的小鼠組別中，缺乏K1的組別中出現(xiàn)了小鼠圍產(chǎn)兒死亡；即使小鼠的皮膚屏障是完整的，但缺乏K1的小鼠會出現(xiàn)經(jīng)表皮水分丟失（trans epidermal water loss，TEWL）上升，提示皮膚屏障功能受損。Choate等[5]研究在K1中確認(rèn)了一新的基因突變，和先天性網(wǎng)狀魚鱗病樣紅皮?。╟ongenital reticular ichthyosiform erythroderma，CRIE，也稱ichthyosis with confetti，IWC）導(dǎo)致的K10突變類似，K1的突變導(dǎo)致絲聚體碳末端的框移突變，該多肽鏈30位點氨基酸殘基取代了碳末端22位點的氨基酸；突變的K1導(dǎo)致了細(xì)胞質(zhì)中絲狀體網(wǎng)坍塌并錯置于胞核中。與K10突變導(dǎo)致CRIE一樣，K1突變的逆轉(zhuǎn)需要通過有絲分裂重組。由于此突變逆轉(zhuǎn)（回復(fù)突變）未見于其他致病性角蛋白變異，作者的研究結(jié)果表明K1和K10絲狀體碳末端框移突變在CRIE回復(fù)性突變嵌合體中高頻出現(xiàn)。

3 角化包膜

CE也稱交叉連接膜、邊緣帶以及周邊帶，它的形成標(biāo)志著角質(zhì)形成細(xì)胞分化的終末產(chǎn)物——角質(zhì)形成細(xì)胞的產(chǎn)生，是表皮作為一種防御屏障的基礎(chǔ)。CE主要由絲聚合蛋白（ fi laggrin，F(xiàn)LG）、IVL、LOR等構(gòu)成，這些蛋白廣泛交叉連接，并受到角質(zhì)形成細(xì)胞轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶（transglutaminase keratinocyte，TGK/TG1）的調(diào)節(jié)。CE相關(guān)蛋白的形成與角質(zhì)形成細(xì)胞的增生和分化密切相關(guān)，只有當(dāng)前者的正?；蚓幋a表達(dá)和后者之間達(dá)到精準(zhǔn)平衡，表皮才能正常形成并角質(zhì)化[3]。2012年Yoneda等[6]發(fā)現(xiàn)絲聚合酶原氮端結(jié)構(gòu)域（pro fi laggrin N-terminal domain，PND）的表達(dá)與角質(zhì)形成細(xì)胞的終末分化密切相關(guān)；在活的有機(jī)體內(nèi)PND和LOR與K10相互作用，這些作用可能與CE和皮膚屏障的形成有關(guān)。

3.1 角質(zhì)形成細(xì)胞轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶

轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶（transglutaminase，TG）目前在人類中發(fā)現(xiàn)的有8種類型，是一組Ca2+結(jié)合及Ca2+依賴性酶。其中TG1（或者角質(zhì)形成細(xì)胞TG，TGK)、TG2（或者組織TG，TGC）、TG3（或者表皮TG，TGE）、TG5（或者TGX）存在于表皮及其附屬器及鱗狀復(fù)層上皮組織。TGK在正常表皮中僅分布于棘細(xì)胞層的中上部直至角質(zhì)層的起始, 在FLG 的參與下催化角質(zhì)套膜蛋白如IVL、包繞角蛋白纖維束, 組成表皮特異的角質(zhì)層屏障結(jié)構(gòu)。Liu等[7]發(fā)現(xiàn)，2,3,7,8-四氯二苯并二惡英（2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin，TCDD）可以通過上調(diào)TGK而刺激表皮的分化。

3.2 絲聚合蛋白

FLG又稱為微絲凝聚蛋白，主要存在于表皮顆粒層和透明層，由表皮顆粒層的透明角質(zhì)顆粒中無活性的pFLG經(jīng)一些特異性磷酸酶和蛋白酶催化轉(zhuǎn)化而來。它可以和角蛋白中間絲蛋白互相作用，聚集成角蛋白纖維束，從而形成最外層角質(zhì)形成細(xì)胞的扁平支架結(jié)構(gòu)。到目前為止，亞洲和歐洲已發(fā)現(xiàn)大約40個FLG 突變位點，且它具有明顯的地域性和種群性。Gutowska-Owsiak等[8]認(rèn)為，白細(xì)胞介素（IL）-17A下調(diào)了FLG的表達(dá)和細(xì)胞黏附相關(guān)的基因。Batista等[9]研究發(fā)現(xiàn)在成人特應(yīng)性皮炎（atopic dermatitis，AD）中，不僅觀察到FLG和緊密連接蛋白1（claudin，CLD）的表達(dá)下降，而且發(fā)現(xiàn)FLG的表達(dá)和疾病的嚴(yán)重程度呈負(fù)相關(guān)。Kabashima-Kubo等[1]發(fā)現(xiàn)，在AD患者中，高濃度的IgE組比低濃度組更易引起FLG的突變；由于FLG的減少或缺失引起的皮膚屏障功能障礙，可能會導(dǎo)致經(jīng)皮膚引起的過敏反應(yīng)增加。Thomsen等[10]在異卵雙生雙胞胎中發(fā)現(xiàn)，攜帶FLG突變基因胎兒比不攜帶此等位基因胎兒更易患AD。根據(jù)基于亞洲人群（包括韓國人、日本人、中國人、新加坡華人）的FLG基因突變譜回顧分析發(fā)現(xiàn)：諸如p.R501*、c.3321delA、 p.S1515*、p.S3296*和 p.K4022*FLG等突變普遍均能在至少2個上述人群中發(fā)現(xiàn)，而FLG基因無義突變罕見于上述各人群[11]。

3.3 內(nèi)披蛋白

IVL主要表達(dá)于棘細(xì)胞層上部與顆粒層，是角質(zhì)形成細(xì)胞分化的標(biāo)志性蛋白，位于CE的外層，與含有-OH的神經(jīng)酰胺共價結(jié)合，由此將脂質(zhì)基質(zhì)和角化細(xì)胞連接起來而發(fā)揮作用。Theerawatanasirikul等[12]發(fā)現(xiàn)了在犬類皮膚中依賴于互補(bǔ)DNA（complementary deoxyribonucleic acid，cDNA）序列來衡量表達(dá)產(chǎn)物的4種特定基因引物，即IVL、FLG、K10、K5，這一系列引物的探索，有利于更深層次分子研究犬類皮膚疾病的mRNA和蛋白的定量測定，并且此研究是關(guān)于正常犬類皮膚CE基因表達(dá)和免疫組化相關(guān)性的首篇報道[3]。

Moravcová等[13]發(fā)現(xiàn)，在中波紫外線（ultraviolet radiation b，UVB）照射的角質(zhì)形成細(xì)胞中，會引起K1和K10表達(dá)增加及IVL減少。Gnanaraj等[14]發(fā)現(xiàn)在銀屑病中，丙硫氧嘧啶(propylthiouracil，PTU）不僅可以通過調(diào)節(jié)使過度表達(dá)的IVL下降，還可以調(diào)節(jié)過早成熟的IVL。在銀屑病患者的角質(zhì)形成細(xì)胞中，IVL是上升的；而無論是銀屑病患者或正常角質(zhì)形成細(xì)胞中，IL-13、IL-17A、內(nèi)皮素-1、腫瘤壞死因子-α、干擾素-γ均能升高IVL水平[15]。IVL表達(dá)異常與對稱性肢端角化病（symmetrical acrokeratoderma，SAK）、板層狀魚鱗?。╨amellar ichthyosis）等有關(guān)。

3.4 兜甲蛋白

LOR主要表達(dá)于顆粒層與角質(zhì)層，是最終分化的CE的主要構(gòu)成成分，大約占其蛋白量的80%。Ishitsuka等[16]研究發(fā)現(xiàn)，后期角化包膜蛋白1（late corni fi ed envelope 1 protein）可以通過用免疫電子顯微鏡來定位敲除LOR的細(xì)胞包膜，而被當(dāng)作互補(bǔ)成分，同時也發(fā)現(xiàn)后期角化包膜基因1可以使皮膚中敲除LOR小鼠的核因子NF-E2相關(guān)因子2（nuclear factor erythroid 2 related factor 2，Nrf2）轉(zhuǎn)錄水平上升。在AD患者中可能由于病變程度與選取皮損部位的不同，關(guān)于IVL和LOR的表達(dá)研究結(jié)論也并不相同[17]。 2012年Kawachi等[18]發(fā)現(xiàn)通過蛋白免疫印跡（Western blotting）分析得出與未分化的角質(zhì)形成細(xì)胞相比，轉(zhuǎn)錄因子GATA-3（GA-TA-binging protein-3）在分化的角質(zhì)細(xì)胞中含量更高；共轉(zhuǎn)染實驗發(fā)現(xiàn)GATA-3和基因c-fos與 sp1通過互助的方式正性調(diào)節(jié)角質(zhì)形成細(xì)胞分化中LOR的基因轉(zhuǎn)錄。有研究發(fā)現(xiàn)LOR的異常表達(dá)在口腔黏膜下纖維化頰黏膜（oral submucous fi brosis，OSF）發(fā)生發(fā)展和癌變過程中可能發(fā)揮了重要作用[19]。LOR基因突變所致的皮膚病有火棉膠嬰兒、進(jìn)行性對稱性紅斑角化癥（symmetrical progressive erythrokeratoderma，PSEK）及變異性殘毀性掌跖角化癥（Vohwinkel syndrome，VS）等；LOR表達(dá)異常的皮膚病有AD、銀屑病等。

4 結(jié)語

本文主要對皮膚屏障的分化蛋白做一綜述，隨著對各種分化蛋白研究的進(jìn)一步了解，能對皮膚屏障有更深入認(rèn)識。

【參 考 文 獻(xiàn)】

[1] Kabashima-Kubo R, Nakamura M, Sakabe J, et al. A group of atopic dermatitis without IgE elevation or barrier impairment shows a high Th1 frequency: possible immunological state of the intrinsic type [J].J Dermatol Sci, 2012, 67(1):37-43.

[2] Addor FA. Skin barrier in rosacea [J]. An Bras Dermatol, 2016,91(1):59-63.

[3] 胡珍, 于春水. 皮膚屏障功能的研究進(jìn)展 [J]. 中華臨床醫(yī)師雜志(電子版), 2013, 7(7):3101-3103.

[4] Roth W, Kumar V, Beer HD, et al. Keratin 1 maintains skin integrity and participates in an inflammatory network in skin through interleukin-18 [J]. J Cell Sci, 2012, 125(pt 22):5269-5279.

[5] Choate KA, Lu Y, Zhou J, et al. Frequent somatic reversion of KRT1 mutations in ichthyosis with confetti [J]. J Clin Invest, 2015,125(4):1703-1707.

[6] Yoneda K, Nakagawa T, Lawrence OT, et al. Interaction of the profilaggrin N-terminal domain with loricrin in human cultured keratinocytes and epidermis [J]. J Invest Dermatol, 2012,132(4):1206-1214.

[7] Liu J, Zhang CM, Coenraads PJ, et al. Abnormal expression of MAPK, EGFR, CK17 and TGk in the skin lesions of chloracne patients exposed to dioxins [J]. Toxicol Lett, 2011, 201(3):230-234.

[8] Gutowska-Owsiak D, Schaupp AL, Salimi M, et al. IL-17 downregulates filaggrin and affects keratinocyte expression of genes associated with cellular adhesion [J]. Exp Dermatol, 2012,21(2):104-110.

[9] Batista DI, Perez L, Orfali RL, et al. Pro fi le of skin barrier proteins( fi laggrin, claudins 1 and 4) and Th1/Th2/Th17 cytokines in adults with atopic dermatitis [J]. J Eur Acad Dermatol Venereol, 2015,29(6):1091-1095.

[10] Thomsen SF, Elmose C, Szecsi PB, et al. Filaggrin gene loss-offunction mutations explain discordance of atopic dermatitis within dizygotic twin pairs [J]. Int J Dermatol, 2016, 55(12):1341-1344.

[11] Park J, Jekarl DW, Kim Y, et al. Novel FLG null mutations in Korean patients with atopic dermatitis and comparison of the mutational spectra in Asian populations [J]. J Dermatol, 2015, 42(9):867-873.

[12] Theerawatanasirikul S, Suriyaphol G, Thanawongnuwech R, et al. Histologic morphology and involucrin, filaggrin, and keratin expression in normal canine skin from dogs of diあerent breeds and coat types [J]. J Vet Sci, 2012, 13(2):163-170.

[13] Moravcová M, Libra A, Dvo áková J, et al. Modulation of keratin 1, 10 and involucrin expression as part of the complex response of the human keratinocyte cell line HaCaT to ultraviolet radiation[J].Interdiscip Toxicol, 2013, 6(4):203-208.

[14] Gnanaraj P, Dayalan H, Elango T, et al. Downregulation of involucrin in psoriatic lesions following therapy with propylthiouracil, an antithyroid thioureylene: immunohistochemistry and gene expression analysis [J]. Int J Dermatol, 2015, 54(3):302-306.

[15] Chen JQ, Man XY, Li W, et al. Regulation of involucrin in psoriatic epidermal keratinocytes: the roles of ERK1/2 and GSK-3beta [J].Cell Biochem Biophys, 2013, 66(3):523-528.

[16] Ishitsuka Y, Huebner AJ, Rice RH, et al. Lce1 family members are Nrf2-target genes that are induced to compensate for the loss of loricrin [J]. J Invest Dermatol, 2016, 136(8):1656-1663.

[17] 畢淑英, 張俊紅, 岳穎, 等. 兒童表皮兜甲蛋白及內(nèi)披蛋白的表達(dá)與特應(yīng)性皮炎的發(fā)病機(jī)制探討 [J]. 空軍醫(yī)學(xué)雜志, 2015, 31(1):26-28.

[18] Kawachi Y, Ishitsuka Y, Maruyama H, et al. GATA-3 regulates diあerentiation-speci fi c loricrin gene expression in keratinocytes [J].Exp Dermatol, 2012, 21(11):859-864.

[19] 李寧, 翦新春, 許春嬌. 兜甲蛋白和細(xì)胞色素P450 3A5在口腔黏膜下纖維化中的表達(dá)及意義 [J]. 華西口腔醫(yī)學(xué)雜志, 2009, 27(1):29-33.