潘云雷，方 红

特应性皮炎（atopic dermatitis，AD）是一种常见的复发性、炎症性皮肤疾病，近年来发病率在发达国家和发展中国家都呈上升趋势，可严重影响患者生活质量[1]。AD典型表现包括皮肤干燥和多种湿疹样皮损，病程漫长，易复发，且伴有顽固瘙痒症状。通常AD是患者过敏进程的第一步，之后还可能罹患哮喘、过敏性鼻炎等疾病[2]。AD的病因及病理机制复杂，主要涉及遗传易感性背景及环境因素相互作用。很多特征表现与获得性或遗传性皮肤屏障损伤相关。一般认为AD是通过Th2驱动的炎症过程，屏障的损伤可促进微生物或抗原的渗透力和反应性，可能促进了在AD早期皮损中可观察到的Th2免疫反应。人们普遍接受皮肤屏障的损伤作为AD病程发展的关键一步，皮肤屏障的一些重要的结构及功能障碍可能导致AD患者中各种炎症性表现以及感染倾向[3]。

1 皮肤屏障

表皮的主要功能是保护和防御，而调节经表皮水分丢失（transepidermal water loss，TEWL）以及防止外部物理、化学物质的作用和微生物的攻击也是皮肤屏障功能的一部分[4]。表皮主要分为4层结构，角质形成细胞是表皮中主要的细胞类型，其通过桥粒-半桥粒结构锚定于基底部的细胞膜。角质层（stratum corneum，SC）是皮肤屏障的主要组成部分，角质层细胞间的脂类由角质形成细胞合成同时参与皮肤屏障的构建。另外，皮肤屏障中的多种关键蛋白对于屏障功能的发挥也十分重要。

1.1 丝聚合蛋白

丝聚合蛋白（ fi laggrin，FLG）是角质层的角质透明颗粒的主要成分，与角蛋白丝以及其他蛋白质一起共同形成角质化的细胞包膜，并且在表皮的终末分化中十分关键[5]。单体FLG是FLG前体经过丝氨酸蛋白酶的脱磷酸化和蛋白水解作用后释放出的多种活性单体[6]。FLG对于维持角质层的物理强度和阻止外来抗原侵入以及减小TEWL均十分重要。除此之外，FLG还可以通过进一步降解释放游离氨基酸到细胞间隙中，如精氨酸、谷氨酰胺、组氨酸等。这些氨基酸同其他物质形成天然保湿因子（natural moisturizing factors，NMF），可起到保持角质层水分、维持皮肤pH等作用，另外一些副产品如5-吡咯烷酮酸还具有抑制金黄色葡萄球菌生长的作用[7]。

AD患者的皮肤中可发现FLG的表达的下降以及FLG基因突变引起的功能丧失[7]。FLG基因是包含两个小的外显子和一个很大的第3外显子的多基因[3]。FLG基因的无义突变是AD发病的高危因素，在人群中，约50%的中度至重度AD患者可归因于FLG基因突变，而在轻度至中度AD的情况下，归因风险为15%[6]。除了高外显率外，FLG基因突变在某些群体中是普遍的。北欧的一般人群中大约10%的是FLG基因突变携带者。FLG基因突变在亚洲人群中的流行率为3%～6%，而FLG基因突变在非洲人群中的流行率＜1%[7]。这种无意义突变导致FLG以及NMF含量降低，进而影响表皮屏障功能。另外有研究表明在AD损伤中Th2衍生的细胞因子白细胞介素（IL）-4和IL-13可导致角质形成细胞中的FLG的表达减少[8]，这降低了角质层的水合作用、增加了TEWL和导致更高的表皮pH值[9]。

1.2 角化包膜

角化包膜（corni fi ed envelopes，CEs）是在角质形成细胞的细胞膜下形成的特异性屏障结构。角化包膜由通过细胞外脂质锚定的高度交联的不溶性蛋白质组成，主要包括外皮蛋白、兜甲蛋白、小分子富含脯氨酸蛋白（small proline-rich proteins，SPRRs）和晚期角化包膜蛋白等，而转谷氨酰胺酶（transglutaminase，TGA）是介导这一交联过程的关键酶[10]。SPRRs在角质化包膜中作为兜甲蛋白之间的桥连蛋白发挥结构作用。相关研究发现SPRR1A在AD皮肤中表达增加，而SPRR3蛋白及mRNA水平较正常皮肤降低，与AD的早期发病相关[11]。在角质形成细胞培养物中，角质形成细胞和角质化的包膜蛋白的表达被Th2相关因子如IL-4，IL-13和组胺降低，表明AD皮肤中的炎性环境损害了角质化的包膜[12]。

1.3 紧密连接

紧密连接（tight junctions，TJ）是一类发现存在于细胞与细胞之间的连接结构，其控制着水、溶质等在细胞旁通路中选择性通行[13]，是皮肤物理屏障的重要组成部分，另外也参与了细胞增殖和分化等。紧密连接由跨膜蛋白和细胞内的胞质蛋白组成，跨膜蛋白主要包括claudins蛋白家族、闭锁蛋白（occludin）、tricellulin和连接黏附分子（JAM）家族蛋白，而胞质蛋白主要有闭锁小带蛋白ZO-1、ZO-2、ZO-3、MUPP-1、扣带蛋白（cingulin）等[14]。这些蛋白分布在皮肤的不同层，参与建成紧密连接并发挥功能。

树突状细胞（dendritic cell，DC）作为高度专职的抗原呈递细胞，参与了AD的发病过程。在AD患者的皮损中，可观察到朗格汉斯细胞（langerhans cells，LCs）和炎症性树突状表皮细胞（in fl ammatory dendritic epidermal cells，IDECs）的聚集，但这两类细胞存在行为差异[15]。有研究发现位于表皮下层作为表皮抗原提呈的LCs被激活后，可以通过延长其树突从而突破紧密连接形成的屏障，获得接触外界抗原的途径[16]。这可进一步诱发致敏IgE反应，使Th0细胞活化为Th2细胞，促发一系列炎症反应，而IDECs并不能穿透紧密连接屏障。从紧密连接打开缺口很可能是特应性皮炎起病的临界特征[15]。

claudins蛋白家族种类众多，其中claudin-1与紧密连接的功能关系的研究已较久。早在2002年，Furus等[17]就报道在claudin-1缺陷的小鼠上，可观察到皮肤角质层形态学的改变，且该小鼠在出生24 h内死亡，伴有严重缺水症状，TEWL增高，皮肤黏合力降低。而且这些老鼠并没有异常表达角质层蛋白或脂质能解释这种严重的皮肤表型。近几年的研究表明claudin-1蛋白是AD患者表皮中表达下降的关键性紧密连接蛋白，其表达下降显著影响了紧密连接的功能[17]。初步的单核苷酸多态性分析也表明claudin-1蛋白的基因CLDN1可能是AD的重要易感基因[18]。一种可能的解释是AD患者中claudin-1的表达下降增加了细胞旁路的通透性，降低了其抵御力，从而使外环境中的相关抗原及病原体的穿透力提高，患者变得易感。如有研究发现claudin-1的下降使人体对单纯疱疹病毒1变得更加易感[19]。许多细胞成分可影响紧密连接蛋白的表达，如LL-37可上调claudin-1,3,4,7,9,14和闭锁蛋白[20]，TLR2的活化可增强包括claudin-1等的表达[21]，而IL-17通过抑制ZO-1，claudin-1，claudin-4蛋白的合成从而削弱紧密连接的功能[22]。

1.4 抗菌肽

皮肤的固有免疫可以抵御侵入的病原体，对维持机体的良好状态有重要作用。AD患者的皮肤表现出葡萄球菌的广泛定植、单纯疱疹病毒的感染，表明了固有免疫的明显缺陷[3]。抗菌肽（antimicrobial peptides，AMP）参与皮肤的固有免疫应答，可分为几大家族，其中β-防御素和cathelicidins（LL-37）为主要成分。在人类β-防御素1持续表达，而β-防御素2、3在炎症刺激下经Toll样受体通路诱导表达。在AD患者的皮损中可以发现AMPs表达的显著减少，包括cathelicidin LL-37以及β-防御素2、β-防御素3[23]，这可能导致AD患者皮肤对微生物如病毒、细菌、真菌的易感性增加[24]。研究表明LL-37可以显著地提高各种紧密连接蛋白在上皮中的表达，可能是通过aPKC，Rac1，GSK3和PI3K信号通路的激活[20]。

1.5 脂质层

表皮的疏水性脂质能增强和维持皮肤屏障的水合能力，是皮肤屏障的必需成分。脂质由棘细胞合成并储存到板层体中，随着其逐渐向上迁移分化而从板层体中释放脂质前体和脂质加工酶到细胞外间隙中[25]。主要的脂质前体包括糖基神经酰胺，鞘磷脂和磷脂，之后被酶加工处理形成神经酰胺、胆固醇和游离脂肪酸。这些脂质主要的功能有：①防止过量的水分通过表皮流失；②避免来自环境的混合物渗透进入表皮及真皮层，从而避免引起免疫应答[26]。在健康人的皮肤中，神经酰胺构成脂质的主要成分。有研究证明AD患者的皮肤中不仅神经酰胺的合成较正常皮肤降低，而且神经酰胺与胆固醇的比例也发生了变化[27]。另外发现在AD患者皮肤中的脂肪酸和神经酰胺的链长度同正常皮肤相比较短，即长链脂质表达减少而短链脂质表达增加，这可能会增强皮肤屏障的渗透性[28,29]，脂质链长度在AD皮肤屏障损伤中起重要作用。AD主要是Th2型免疫应答，这个过程产生的许多细胞因子均会影响皮肤脂质。Th2细胞分泌的IL-4和IL-6可抑制神经酰胺合成酶从而减少神经酰胺的合成，而干扰素（IFN）-γ和肿瘤坏死因子（TNF）-α具有相反的作用[30]。而在其他研究中，IFN-γ降低了神经酰胺中的长链脂肪酸的水平，这表明它可能促使AD患者皮肤中的神经酰胺的特性发生改变[31]。

1.6 蛋白酶及其抑制剂

蛋白酶及其抑制剂共同作用维持着表皮的脱屑过程，从而保持了屏障的动态平衡。它们有助于角质体的降解，并促进角质形成细胞从角质层分离。另外蛋白酶还可调节脂质加工酶和抗微生物肽的水平，并且参与趋化性、细胞因子表达、炎症、组织修复和凋亡[3]。蛋白酶活性的异常表达和增强是影响AD皮肤屏障的另一个特征性异常[32]。其中最常见的为激肽释放酶（kallikreins，KLK），其通过激活在各种细胞类型上表达的G蛋白偶联蛋白酶活化受体（proteaseactivated receptors, PARs）来介导它们的功能。在皮肤中激肽释放酶-5和激肽释放酶-7被称为主要丝氨酸蛋白酶，可以降解角质形成蛋白如桥粒芯蛋白1、桥粒蛋白1和角质蛋白导致脱屑。此外，在正常人角质形成细胞的培养物中，IL-4和IL-13可以增强激肽释放酶-7的表达和活性，这表明Th2细胞因子本身有助于激肽释放酶功能障碍[33]。

其他与AD相关的蛋白酶还包括半胱氨酸蛋白酶组织蛋白酶。主要涉及酶原的蛋白水解加工、细胞增殖分化、凋亡等。在半胱氨酸蛋白酶组织蛋白酶S过表达的转基因小鼠中可自发出现类似于AD的皮肤疾病，是过表达的组织蛋白酶S触发了树突状细胞中的PAR-2的表达，进一步分析其中肥大细胞和巨噬细胞，发现Th1细胞相关因子比Th2细胞相关细胞因子更显著表达[34]。另外组织蛋白酶L在AD中表达显著增加，并可能作为评估AD严重程度的有效标志物[35]。胱天蛋白酶-14是一种在角质形成细胞中表达的半胱氨酸肽酶，其参与FLG代谢和NMF的产生。在AD患者和AD动物模型中均能发现胱天蛋白酶-14的表达下降[36]。

蛋白酶抑制剂在维持皮肤屏障稳态中同样十分重要，Netherton综合征就可以印证这一点。其是一种由丝氨酸蛋白酶抑制剂Kazal-5型基因的突变引起的罕见遗传性皮肤病，其编码淋巴上皮Kazal型相关抑制剂（lymphoepithelial Kazal-type related inhibitor,LEKTI）[37]。此抑制剂的靶向是KLK5和KLK7，患者可产生严重的AD皮肤表现和由蛋白酶活性失调引起的过敏症状。另外，在AD患者中可见丝氨酸蛋白酶抑制剂SERPINB3和SERPINB4水平的升高，研究表明角质形成细胞中SERPINB3/B4的下调与早期炎症指标S100A8表达显著减少相关，支持SERPINB3/B4在AD中所起的作用[38]。

2 结语

皮肤屏障功能缺陷在AD的发病机制中起了非常重要的作用。除了FLG水平降低，其他如紧密连接的损伤、脂质层的破坏、抗菌肽的减少均可损害皮肤屏障，从而促进外界抗原、病原体进入机体。这些发现对于确定新的分子治疗靶点很关键，通过恢复AD患者皮肤屏障的局部治疗可能是针对AD的重要治疗方法。

【参 考 文 献】

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