李　帅　栗玉珍

Caspase-3和Caspase-8与扁平苔藓的研究进展

李帅栗玉珍

Caspase-3和Caspase-8作为含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶家族成员，是参与细胞凋亡过程的两个重要蛋白。Caspase-8是重要的凋亡启动蛋白，可通过多种途径介导凋亡反应的发生，Caspase-3作为凋亡过程中的执行者，活化后可以加速细胞凋亡的发生。最新研究发现Caspase-3和Caspase-8在扁平苔藓皮损处（特别是基底层处）高表达，表明两者可能参与了扁平苔藓的凋亡过程，并导致了本病的病理变化。

Caspase-3； Caspase-8； 扁平苔藓； 凋亡

扁平苔藓是一种常见的主要由T细胞介导的以角质形成细胞凋亡为特征的慢性、炎症性疾病，可累及皮肤、黏膜、毛囊、指（趾）甲等。其典型的临床表现可归纳为4P:即紫色（purple）、多边形（polygonal）、瘙痒（pruritic）、丘疹（papule）［1］。本病具有特征性意义的组织病理变化包括:基底细胞液化变性，淋巴细胞在真皮上部呈带状浸润以及真皮出现坏死性角质形成细胞。研究表明，扁平苔藓皮损中存在细胞凋亡相关因子的异常表达，提示细胞凋亡与扁平苔藓的发生、发展有关［2］。与细胞凋亡密切相关的Caspase家族中的Caspase-3和Caspase-8在扁平苔藓皮损处已被证实高表达，说明二者可能参与了扁平苔藓的凋亡反应。

1　Caspase-3，Caspase-8的特点及作用

1.1Caspase家族概述 Caspases是一组天门冬氨酸特异性的半胱氨酸蛋白酶。迄今为止，已经发现14个Caspase家族成员，它们在氨基酸序列、结构及酶的特性等方面具有相似性。正常情况下，它们均以无活性的酶原形式存在，由一个N端前域和一大一小两个亚基组成。两个亚基的同源性较高，故区分各个家族蛋白主要依靠N端前域的差异性。根据它们不同的结构和功能，caspase家族成员大致被分为三大类:凋亡启动因子（Caspase-2、8、9、10）、凋亡执行因子（Caspase-3、6、7）和炎症介导因子（Caspase-1、4、5、12、13）［3］。其中，由Caspase介导的凋亡通路目前主要被分为以下三条:（1）外源性途径即死亡受体途径，参与此途径的因子主要为Caspase-8和Caspase-10；（2）内源性途径即线粒体途径，Caspase-9主要通过此途径发挥作用；（3）内质网途径:Caspase-4、Caspase -12参与此通路。研究表明，当细胞受到相应外界刺激后，参与细胞凋亡的Caspases在凋亡信号作用下逐级水解活化，最后裂解细胞的结构蛋白和功能蛋白，使细胞分解引起凋亡，因此Caspases的活化是导致细胞凋亡的中心环节之一［4］。

1.1.1Caspase-3 Caspase-3最早由Fernandez-Alnemri于1994年发现，1996年正式命名。Caspase-3不仅存在于淋巴结、上皮等正常组织中，在恶性肿瘤组织中也有一定程度的表达。凋亡未发生时Caspase -3在细胞内以无活性的procaspase-3存在，凋亡过程启动时，颗粒酶B或Caspase-10剪切procaspase-3使其部分活化，随后进行下一步自我催化。活化后的Caspase-3作用于其特异性底物—多聚聚合酶（该酶与DNA修复及基因完整性监护有关）发挥相应凋亡执行功能。Caspase-3在凋亡过程中起着不可替代的作用。它的表达不但反映了细胞的凋亡水平，同时也反映了凋亡启动因素的存在［5］。Caspase-3在众多皮肤病中高表达，比如银屑病、红斑狼疮、皮肤鳞癌、基底细胞癌和恶性黑素瘤等［6］。

2　细胞凋亡与扁平苔藓

细胞凋亡又被称为细胞程序性死亡，其在维持内环境稳态，保证机体各项功能正常发挥的过程中起着重要作用。Karatsaidis等［12］发现若正常的细胞凋亡和细胞存活之间的平衡被破坏，会导致上皮形态和功能发生相应的改变，从而导致相关皮肤和黏膜疾病的发生。正常皮肤结构中，角质形成细胞分泌的胶原纤维IV和层黏连蛋白V有助于形成上皮基底膜结构，基底膜带释放的细胞生存信号又可以防止角质形成细胞过度凋亡，二者相互依存，相辅相成。而在扁平苔藓中，基底膜带受损从而触发角质形成细胞发生凋亡，凋亡的角质形成细胞不能修复损伤的基底膜带。这一循环机制正是导致本病迁延不愈的重要原因［13］。扁平苔藓的特征性病理改变表现为基底细胞普遍液化变性。有学者推测这一现象可能与淋巴细胞浸润导致的角质形成细胞凋亡有关［14］。故在真皮浅层或表皮病理改变中存在的由凋亡的角质形成细胞形成的胶样小体，又被称为凋亡小体。研究表明，真皮浅层的CD8+T细胞对表皮基底层的毒性攻击，诱导角质形成细胞凋亡是基底细胞液化变性的免疫学和分子生物学基础。分子生物学水平上，一些与凋亡有关的因子（如Caspases、MDM2、p53和穿孔素等）在本病中异常表达［15，16］。综上可见，角质形成细胞凋亡在扁平苔藓的发病机制中具有举足轻重的作用。

3　Caspase-3、Caspase-8与扁平苔藓

扁平苔藓重要的病理改变之一为角质形成细胞凋亡导致的基底细胞液化变性，但具体的发生机制尚不清楚。Caspase-3、Caspase-8作为参与细胞凋亡过程中的重要蛋白，在多种皮肤疾病中发挥着重要的作用。相关研究结果显示两者在扁平苔藓皮损中强阳性表达，推测二者可能参与该病的发生、发展。

3.1Caspase-3与扁平苔藓 Caspase-3是Caspase级联通路中最重要的下游酶，许多凋亡细胞的特征性改变缘于Caspase-3的激活。Chen等［14］应用免疫组化的方法发现，Caspase-3在正常皮肤组织中含量很低，然而，在扁平苔藓皮损中，Caspase-3在棘层和基底层的免疫反应性很高，此实验结果与此前的国外研究结果相一致［17］。近年来，关于扁平苔藓的临床分支——口腔扁平苔藓的研究较为多见。研究显示，在OLP（口腔扁平苔藓）的表皮层中，凋亡现象活跃［18］。相关实验证明:与凋亡密切相关的Caspase-3的表达大多局限于基底细胞层，此现象说明在OLP皮损中角质形成细胞为主要的凋亡对象。这与扁平苔藓特征性病理特征——基底细胞液化相一致。Caspase-3可作用于多聚聚合酶PARP，使其与DNA结合的两个锌指与羧基端的催化区域分离，结果使受PARP负调控影响的Ca2+/Mg2+依赖性核酸内切酶的活性增高，裂解核小体间的DNA，另外Caspase-3还可通过破坏细胞内多种蛋白酶复合体、损害细胞离子泵功能等多种机制，造成扁平苔藓皮损中角质形成细胞的凋亡［19］。因此，Caspase-3在扁平苔藓的发病机制中扮演重要角色。

3.2Caspase-8与扁平苔藓 Caspase-8主要通过参与外源性凋亡途径来启动细胞凋亡，然而其亦可通过交互通路来启动内源性途径（如线粒体通路），从而放大凋亡信号。国外有研究通过免疫组化方法发现在正常皮肤组织中Caspase-8仅少量表达于基底层；而在病变处的棘细胞层胞浆中大量表达，这种现象在液化的基底细胞附近尤其明显［20］。根据此实验结果，可以初步推测死亡受体途径介导的凋亡过程在扁平苔藓发病过程中起到作用，其通过Fas/FasL通路激活Caspase-8，从而导致角质形成细胞凋亡。具体机制可能为在各种内外因素作用下，角质形成细胞抗原性改变，FasL暴露，同时浸润的T细胞释放Fas，与角质形成细胞表面的FasL特异性结合，接着通过一系列信号转导及空间结构的改变导致Caspase-8的激活从而激活下游Caspase-3，最终发挥细胞凋亡的生理功能。然而，Karatsaidis［12］等在研究红斑型口腔扁平苔藓角化细胞的活化信号时，检测到活化的Caspase-8表达，虽然活化的Caspase-8在红斑型OLP与正常口腔黏膜表达差别无统计学意义，这可能是抗凋亡分子FLIPL（FADD-like IL-1B converting enzyme inhibitory protein long form）及凋亡抑制蛋白1和凋亡抑制蛋白2的表达所致。目前关于Caspase-8在扁平苔藓中表达的文献尚不多，有待于进一步研究。

4　小结

随着生物技术的发展，对扁平苔藓的发病机制已有深入了解。Caspase-3、Caspase-8作为细胞凋亡过程中重要的启动者和执行者，已初步确认其在凋亡反应中的重要作用，但是国内外对二者的研究多集中于口腔扁平苔藓，其在皮肤型扁平苔藓中具体的发病机制仍不明确。深入研究Caspase-3、Caspase-8及其与皮肤型扁平苔藓凋亡反应的关系，可能为扁平苔藓的治疗、预防提供新靶点。

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（收稿:2015-06-15 修回:2015-07-22）

UPdate of the CasPase-3 and CasPase-8 in lichen Planus

LI Shuai，LI Yuzhen.
Department of Dermatology，the Second Affiliated Hospital of Harbin Medical University，Harbin 150086，China Corresponding author:Li Yuzhen，E-mail:Liyuzhen@medmail.com.cn

［Abstract］Caspase-3 and Caspase-8 are important proteins in the process of apoptosis.Caspase-8 can start apoptotic reaction which can mediate apoptosis in a variety of ways.Caspase-3 can accelerate cell apoptosis after activation.The new studies reported high expression of Caspase-3，Caspase-8 in lichen planus lesions，especially in the basal layer which showed that Caspase-3，Caspase-8 might be involved in the apoptotic response process of lichen planus.

Caspase-3；Caspase-8；lichen planus；apoptosis

哈尔滨医科大学附属第二医院皮肤科，哈尔滨，150086

栗玉珍，E-mail:Liyuzhen@medmail.com.cn

1.1.2Caspase-8 Caspase-8又被称为 MACH、FLICE、Mch5，于1996年被克隆成功。其主要存在于线粒体中，胞质和细胞核中含量较少。它是Caspase家族中重要的启动型Caspase，主要通过参与死亡受体途径来启动细胞凋亡。在此通路中，细胞外配体（如FasL）与细胞膜死亡受体（Fas）结合后，引起接头蛋白（FADD）与受体胞浆区死亡结构域结合，从而导致酶原 Procaspase-8聚合、剪切形成有活性的Caspase-8，活化了的 Caspase-8再作用于其他Caspase，引发相应的级联反应。Caspase-8作用强大，几乎能激活所有凋亡级联反应的下游Caspase而诱发凋亡。研究表明，在多种疾病中，诸如癌症、糖尿病型白内障等中存在Caspase-8的异常表达［7，8］。

1.1.3Caspase-3与 Caspase-8相关信号通路Caspase-8主要通过参与死亡受体途径来发挥其凋亡启动功能。研究表明，死亡受体信号转导通路主要有以下四条:Fas、TNFR1、DR4/DR5和DR3［9］。其中研究成果被广泛接受的死亡受体通路分支为Fas/Fas-L参与的通路。正常情况下，Caspase-8以无活性的procaspase-8存在于胞浆中，当配体与受体结合后，死亡受体三聚体化，通过DD区（死亡结构域）的蛋白质-蛋白质相互作用，死亡受体与接头蛋白FADD结合，形成死亡信号复合体DISC，通过FADD的死亡效应结构域DED区，procaspase-8被募集在DISC上，聚集后的procaspase-8通过自身或相互之间的切割产生成熟的Caspase-8。活化后的Caspase-8的N端的一个死亡结构域与FADD中同源的死亡结构域结合，使得Caspase-8 N端原有的两个死亡结构域分离，同时使Caspase-8的 ICE同源区解放出来，能够引发Caspase蛋白酶解级联反应，并进一步链式水解激活其下游的同源酶，如Caspase-6、Caspase-7等，最后激活其效应物 Caspase-3发生生物效应［10］。而后，Caspase-3作用其特应的底物（如PARP，即多二磷酸腺苷核酸多聚酶），并通过以下几个方面来执行凋亡任务:（1）引起细胞周期的阻滞；（2）破坏细胞平衡状态及修复机制；（3）使细胞从周围的组织结构中脱落；（4）使维持细胞结构的物质解体［11］。另外，Caspase-3还可反过来再次激活Caspase-8，形成正反馈。由此可见，Caspase-8和Caspase-3在Caspase级联反应中分别在起始者与执行者的位置上处于核心地位，是介导细胞凋亡发生的关键蛋白。