刘凤杰，栗玉珍

银屑病是一种免疫介导的慢性炎症性皮肤病，组织病理表现为皮肤淋巴细胞浸润、表皮增生及角化不全。近年来，研究发现半胱氨酸天冬氨酸特异性蛋白酶（cysteinyl aspartate speci fi c protease，caspases）与银屑病具有相关性。caspases主要参与细胞凋亡以及细胞生长、分化，并能促进部分炎症因子释放。研究发现，caspases在银屑病发病机制中发挥重要作用，本文对caspases与银屑病的研究进展做一综述。

1 caspase家族

caspase家族是一类与细胞凋亡和炎症反应均相关的蛋白酶，该家族 14个成员之间有很高的同源性，结构相似。根据结构和功能的不同，将caspases分为3类：凋亡启动组（caspase-2、-8 、-9 、-10）、凋亡执行组（caspase-3、-6、-7）和炎症反应组（caspase-1、-4、-5、-12、-11、-13、-14）[1]。

caspase家族广泛分布于人体多种组织和细胞中，研究发现从caspase-1～10，除caspase-5外，其他caspase均在人表皮细胞表达，广泛分布于表皮各层[1]。也有研究显示，体外培养的人角质形成细胞中表达caspase-1、-2、-3、-4、-7[2]。

1.1 caspase-1

caspase-1是迄今以来研究较多的一个炎症性caspase，在多种炎症性疾病中发挥作用，尤其是对炎症因子白细胞介素（IL）-1β，IL-18和IL-37的释放有很大促进作用，并参与银屑病皮损中的炎症反应[3]。Sun等[4]发现在人正常角质形成细胞中，caspase-1是IL-1β的上游因子，诱导IL-1β成熟，参与银屑病皮损的炎症反应。Johansen等[5]在银屑病患者的皮损活检组织中同样发现caspase-1的表达明显升高，进一步用茴香霉素来刺激角质形成细胞发现前半胱天冬酶-1（procaspase-1）和caspase-1升高，24 h后IL-18升高；加入caspase-1阻滞剂后IL-18几乎不表达，表明在银屑病皮损中IL-18的表达依赖caspase-1的激活。

在小鼠体内，caspase-1可以水解非受体型蛋白酪氨酸激酶（tyrosine-protein K inase，Lyn），Lyn分解片段诱导慢性炎症，释放大量的炎症因子：IL-1β、肿瘤坏死因子（TNF）-α、IL-17、IL-18、IL-23，使小鼠自发表现出银屑病样的皮损[6]。甲氨蝶呤作为银屑病治疗的一线用药，给予患者服用2周后，皮损中caspase-1明显降低[7]，表明通过降低caspase-1的表达来发挥治疗作用可能是甲氨蝶呤的作用机制之一。

目前炎症性caspase抑制剂正在临床和临床前试验水平，Vertex医药公司研发的小分子非肽类caspase-1抑制剂VX-740在银屑病的I期临床上发挥了一定的疗效[8]。因此，研究炎症性 caspases的作用机制、分子机制及其小分子抑制剂对于银屑病的治疗具有重要意义。

1.2 caspase-3

caspase-3是细胞凋亡的重要因子，属于细胞凋亡蛋白酶级联反应的关键蛋白酶，caspase-3的表达即意味着细胞死亡[9]。刘剑等[10]发现caspase-3在银屑病皮损及非皮损角质形成细胞中表达无明显差异。银屑病患者每周口服10 mg甲氨蝶呤后，caspase-3表达增加，可能因为甲氨蝶呤引起一氧化氮（nitric oxide，NO）水平降低， NO通过抑制caspases-1、8来阻止细胞凋亡[11]，从而促进细胞凋亡，减少银屑病皮损处的棘层肥厚[12]。

1.3 caspase-4

caspase-4为鼠源性caspase-11的直系同源蛋白酶，几乎在所有组织中表达。银屑病患者表皮角质形成细胞在内质网（endoplasmic reticulum，ER）应激和中波紫外线（ultraviolet，UVB）照射后caspase-4被激活并参与炎症反应[13]；ER应激和UVB照射后细胞质内增加的钙离子参与caspases的激活[14]，表明UVB可以通过活化caspase-4来治疗银屑病。

caspase-4基因是众多干扰素（IFN）诱导的基因之一，而IFN-γ是银屑病发病机制的重要因子[15]。Salskov等[16]在银屑病皮损中发现caspase-4的表达高于正常皮肤，表明caspase-4在银屑病皮损中发挥了一定的作用。

1.4 caspase-5

caspase-5在人体很多组织中表达并不高，有研究证明caspase-5对IL-β的作用虽然很弱，但当caspase-5存在时，caspase-1能更多的诱导IL-β等炎症因子的释放，推测caspase-5是caspase-1的上游激活剂[17]。银屑病皮损中IFN-γ表达明显升高[15]，角质形成细胞中IFN-γ通过核因子κβ（nuclear factor，NF-κβ）信号通路刺激caspase-5的表达[16]。caspase-5在银屑病皮损中的表达明显增高，而在其他炎症性皮肤病中不表达，提示caspase-5在银屑病皮损中有显著特异性。TNF-α抗体治疗银屑病后，皮损中caspase-5表达明显降低，也提示caspase-5在银屑病中发挥重要作用[16]。

caspase-5是银屑病特有的炎症性caspase。caspase-1/4/5的同源性高达 50%，且均能剪切 IL-1β前体，使其成为成熟有活性的细胞因子 IL-1β[16]。Beck发现了一条不依赖凋亡相关斑点样蛋白（apoptosis-associated speck-like protein，ASC）的IL-1β释放通路：IL-1β通过caspase-5途径释放，来应答UVB照射等外界环境的刺激[18,19]。IL-1β在银屑病中表达升高，且表达与疾病的进展和患者症状加重呈正相关[20]，IL-1β拮抗剂已经成功治愈1例脓疱性银屑病[21]，作者推测在ASC缺乏的情况下，caspase-5可以诱导IL-1β释放，从而诱发银屑病皮损。

1.5 caspase-7

Lyn缺乏的转基因小鼠可以较好的表达出人类银屑病样皮损，包括炎症因子的释放和炎性细胞浸润[6]。同时，Lyn分解后发挥炎性作用与caspase-1和caspase-7的升高密切相关：在银屑病皮损内，Lyn被分解，且caspase-1、7的表达升高；在非皮损区，Lyn不被分解，caspase-1、7也未表达。

1.6 caspase-8

银屑病患者的角质形成细胞中，存在一个关键死亡受体信号抑制剂：细胞FLICE抑制蛋白（cellular FADD-like interleukin-1 converting enzyme inhibitory protein，c-FLIP），作用于Fas相关死亡域蛋白（Fas-associated death domain protein，FADD）和procaspase-8，阻止FADD与caspase-8结合，从而抑制凋亡级联反应的发生，因此角质形成细胞可以不断增生[22]，这也是银屑病的发病机制之一。

1.7 caspase-9

caspase-9主要参与细胞凋亡。Oztas等[23]发现在银屑病皮损中caspase-9的表达明显降低，这个结果解释了银屑病皮损中凋亡降低的现象。但在银屑病患者皮损处的真皮层血管周围细胞中，caspase-9的表达与正常人无统计学差异，这可能因为NO在皮损中增加从而阻止凋亡发生[24]，这也解释了银屑病皮损中毛细血管增生的现象。Tamilselvi等[7]也证明了这一观点，发现caspase-9表达在银屑病皮损中降低，常规应用甲氨蝶呤12周以后明显升高。

1.8 caspase-14

人caspase-14的表达具有皮肤特异性，一度成为研究皮肤病的热点因子，Caspaase-14表达于表皮基底层和毛囊。在角质形成细胞中主要参与细胞的终末分化，是分化相关蛋白，以形成完整的角质层，形成皮肤屏障[25]。在角质形成细胞中，除了caspase-14是激活状态，其他caspase几乎均处于低表达或未激活状态。正常表皮层的角质形成细胞中，越向外层csapase-14表达越强；但在银屑病皮损中，除基底部表达稍弱，其余部位的caspase-14表达均明显减少[26]。在银屑病皮损中，表达降低的caspase-14进入细胞核减少，导致角质形成细胞终末分化错误，形成银屑病样皮损[27]。

Esther等[28]将小鼠的caspase-14基因敲除，发现这种小鼠被咪喹莫特诱导后更容易形成表皮角化不全，发生类似于银屑病样的皮损。Pal等[29]也发现，在银屑病小鼠模型中，花翠素可以减轻皮损症状，减少炎症因子表达和释放，增加caspase-14的表达，这些均表明caspase-14参与银屑病发病机制。

1.9 其他caspases

有关caspase-2、-6、-10、-11、-12与银屑病相关的文献尚未见更多报道。这些蛋白酶大都与细胞凋亡有关，且在人体皮肤组织表达不多。caspase-12通过抑制caspase-1的激活减少IL-1β的释放[30]，caspase-11是鼠源性caspase，与人体caspase-4、5具有高度同源性[13]。

2 结语

银屑病是一种病因复杂的自身免疫性疾病，细胞凋亡异常和炎症因子在发病中起重要作用，研究者们做了较多实验来证明caspase在银屑病发病机制中发挥重要作用。

caspase在组织细胞中的含量调控着凋亡发生的整个动态过程，决定细胞凋亡的进展方向及最后归宿[9]。随着对caspases与银屑病的研究越来越深入，逐渐发现炎症caspase组与凋亡caspase组均在银屑病发病机制中发挥着重要作用，这将为银屑病的治疗提供一个新的靶点和方向。但caspases在银屑病发病中更多的分子机制，仍有待进一步研究。

【参 考 文 献】

[1] Raymond AA, Méchin MC, Nachat R, et al. Nine procaspases are expressde in normal humanepidermis,but only caspase-14 is fully processed [J]. Br J Dermatol, 2007, 156(3):420-427.

[2] Takahashi T, Ogo M, Hibino T. Partial puri fi cation and characterization of two distinct types of caspases from human epidermis [J]. J Invest Dermatol, 1998, 111(3):367-372.

[3] 于昕鑫, 王秀敏, 冉德林.寻常性银屑病患者血清半胱天冬酶-1及IL-37, IL-18水平的检测 [J]. 中国皮肤性病学杂志, 2015, 29(6):563-564.

[4] Sun Y, Zhang J, Zhai T, et al. CCN1 promotes IL-1β production in keratinocytes by activating p38 MAPK signaling in psoriasis [J]. Sci Rep, 2017, 7:43310.

[5] Johansen C, Moeller K, Kragballe K, et al. The activity of caspase-1 is increased in lesional psoriatic epidermis [J]. J Invest Dermatol,2007, 127(12):2857-2864.

[6] Marchetti S, Gamas P, Belhacène N, et al. The caspase-cleaved form of LYN mediates a psoriasis-like in fl ammatory syndrome in mice [J].The EMBO J, 2009, 28(16):2449-2460.

[7] Thirupathi A , Elango T, Subramanian S, et al. Methotrexate regulates Th-1 response by suppressing caspase-1 and cytokines in psoriasis patients [J]. Clin Chim Acta, 2016, 453:164-169.

[8] Stack JH, Beaumont K, Larsen PD, et al. IL-converting enzyme/caspase-1 inhibitor VX-765 blocks the hypersensitive response to an inflammatory stimulus in monocytes from familial cold autoinflammatory syndrome patients [J]. J Immunol,2005, 175(4):2630-2634.

[9] Kuribayashi K, Mayes PA, El- Deiry WS. What are caspases 3 and 7 doing upstream of the mitochondria [J]. Cancer Biol Ther, 2006,5(7):763- 765.

[10] 刘剑, 胡成, 陈意蕾. 卡泊三醇治疗前后银屑病皮损中caspase-3和bcl-2的表达 [J]. 实用皮肤病学杂志, 2013, 6(6):328-333.

[11] Dubey M, Nagarkoti S, Awasthi D, et al. Nitric oxide-mediated apoptosis of neutrophils through caspase-8 and caspase-3-dependent mechanism [J]. Cell Death Dis, 2016, 7(9):e2348.

[12] Elango T, Dayalan H, Gnanaraj P, et al. Impact of methotrexate on oxidative stress and apoptosis markers in psoriatic patients [J]. Clin Exp Med, 2014, 14(4):431-437.

[13] Sollberger G, Strittmatter GE, Kistowska M, et al. caspase-4 is required for activation of inflammasomes[J].J Immunol,2012,188(4):1992-2000.

[14] Sano R, Reed JC. ER stress-induced cell death mechanisms [J].Biochim Biophys Acta, 2013, 1833(12):3460-3470.

[15] Harrington CL, Dey AK, Yunus R, et al. Psoriasis as a human model of disease to study inflammatory atherogenesis [J]. Am J Physiol Heart Circ Physiol, 2017, 1312(5):H867-H873.

[16] Salskov-Iversen ML, Johansen C, Kragballe K, et al. caspase-5 expression is upregulated in lesional psoriatic skin [J]. J Invest Dermatol, 2011, 131(3):670-676.

[17] Martinon F, Tschopp J. In fl ammatory caspases and in fl ammasomes:master switches of inflammation [J]. Cell Death Differ, 2007,14(1):10-22.

[18] Grether-Beck S, Marini A, Jaenicke T, et al. Photoprotection of human skin beyond ultraviolet radiation [J]. Photodermatol Photoimmunol Photomed, 2014, 30(2-3):167-174.

[19] Hattinger E, Wolf R. caspase-5 rescues UVB-dependent IL-1b activity in ASC-de fi cient epidermal keratinocytes [J]. Photodermatol Photoimmunol Photomed, 2016, 32(3):165-167.

[20] Bou-Dargham MJ, Khamis ZI, Cognetta AB, et al. The role of interleukin-1 in inflammatory and malignant human skin diseases and the rationale for targeting interleukin-1 Alpha [J]. Med Res Rev,2017, 37(1):180-216.

[21] Skendros P, Papagoras C, Lefaki I, et al. Successful response in a case of severe pustular psoriasis after interleukin-1β inhibition [J]. Br J Dermatol, 2017, 176(1):212-215.

[22] Ryodai S, Soh Yamazaki, Masaki Ohmuraya, et al. Short form FLICE-inhibitory protein promotes TNFα-induced necroptosis in fi broblasts derived from CFLARs transgenic mice [J]. Biochem Biophys Res Commun. 2016, 480(1):23-28.

[23] Oztas P, Lortlar N, Oztaş MO, et al. caspase 9 is decreased in psoriatic epidermis [J]. Acta histochemica, 2006, 108(6):497-499.

[24] Orem A, Aliyazicioglu R, Kiran E, et al. The relationship between nitric oxide production and activity of the disease in patients with psoriasis [J]. Arch Dermatol, 1997, 133(12):1606-1607.

[25] Yamamoto-Tanaka M, Makino T, Motoyama A, et al. Multiple pathways are involved in DNA degradation during keratinocyte terminal diあerentiation [J]. Cell Death Dis, 2014, 5:e1181.

[26] Denecker G, Hoste E, Gilbert B, et al. caspase-14 protects against epidermal UVB photodamage and water loss [J]. Nat Cell Biol, 2007,9(6):666-674．

[27] Walsh DS, Borke JL, Singh BB, et al. Psoriasis is characterized by altered epidermal expression of caspase-14 a novel regulator of keratinocyte terminal differentiation and barrier formation [J].Dermatol Sci, 2005, 37(1):61-63.

[28] Hoste E, Denecker G, Gilbert B, et al. caspase-14-deficient mice are more prone to the development of parakeratosis [J]. J Inwest Dermatol, 2013, 133(3):742-750.

[29] Pal HC, Chamcheu JC, Adhami VM, et al. Topical application of delphinidin reduces psoriasiform lesions in the flaky skin mouse model by inducing epidermal differentiation and inhibiting in fl ammation [J]. Br J Dermatol, 2015, 172(2):354-364.

[30] Saleh M, Mathison JC, Wolinski MK, et al. Enhanced bacterial clearance and sepsis resistance in caspase-12-defcient mice [J].Nature, 2006, 440(7087):1064-1068.