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分泌型磷脂酶A2和皮肤屏障

2018-01-01高亚丽综述宋秀祖审校

安徽医科大学学报 2018年4期
关键词:角质层角质银屑病

高亚丽 综述 宋秀祖 审校

脂质在表皮最外层形成一个不透水的双层膜结构,构成防止水份丢失,阻止毒素和感染性病原体进入机体的主要屏障。分泌型磷脂酶A2(secretory phospholipase A2,sPLA2)可水解磷脂产生游离脂肪酸,参与表皮屏障形成。近年来,sPLA2在表皮屏障中的作用逐渐被认识,现将sPLA2与皮肤屏障功能及相关皮肤病的研究进展综述如下。

1 sPLA2的概况

sPLA2是规模庞大、分布广泛的磷脂酶超家族的重要成员之一,存在多个亚型。到目前为止,哺乳动物中已被确定的有催化活性的sPLA2酶有10种亚型(ⅠB、ⅡA、ⅡC、ⅡD、ⅡE、ⅡF、Ⅲ、Ⅴ、Ⅹ、ⅫA),根据酶结构的不同,它们进一步可被细分为三组,其中Ⅰ/Ⅱ/Ⅴ/Ⅹ亚型为一组,Ⅲ和Ⅻ各为一组。sPLA2是一组分子量低,结构类似,具有钙依赖性的酶家族,结构中均含有一个组氨酸-天门冬氨酸催化部位,且含有多个二硫键,这有助于酶保持高度稳定性。sPLA2可在磷脂的二位酰基位置水解其甘油酯键,产生游离脂肪酸和溶血磷脂[1-2]。sPLA2在板层小体中合成,随着板层小体的胞吐作用被排出,可广泛分布在整个表皮中,各种亚型的sPLA2在表皮中的分布部位和发挥作用均不相同。尽管各类sPLA2的生物学功能尚未完全明确,但研究[3-5]表明:sPLA2在宿主防御功能、变态反应、炎症及肿瘤相关疾病中发挥了重要作用。

2 sPLA2的影响因素

2.1Ca2+浓度在体外培养的角质形成细胞中,sPLA2 的mRNA和蛋白质表达调控强烈依赖于Ca2+浓度。用含不同浓度Ca2+的培养基处理人原代角质形成细胞,结果发现:部分sPLA2(如IB、IIF、X亚型)的mRNA和蛋白质在低钙时呈低水平表达,而在高钙条件下则呈现高水平表达[6]。

2.2角质形成细胞的分化状态对人类和小鼠表皮研究表明:不同亚型的sPLA2表达受角质形成细胞的增殖和分化状态影响。在体外诱导角质形成细胞分化,发现其sPLA2(ⅠB、ⅡE、ⅡF、Ⅴ亚型)表达增加,而在增殖期的角质形成细胞则主要是sPLA2(ⅡA、ⅡC、ⅡD和Ⅹ亚型)表达增多[7]。

2.3中波紫外线UVB照射可显著增加磷脂酶活性和前列腺素合成。紫外线照射可使sPLA2合成及其磷酸化作用明显增加,这与UVB治疗后表皮花生四烯酸释放和前列腺素E2合成增加密切相关[8]。

2.4核受体激动剂核受体PPARα激动剂可活化sPLA2,促进新生儿和成人的角质层酸化[9-10],加速急性损伤后皮肤屏障的恢复。核受体LXR激动剂也可以通过活化sPLA2,促进新生儿角质层酸化,维持角质层完整性,从而维持皮肤屏障稳态[11]。

2.5其他在大鼠腹腔注射硫酸镉,可观察到sPLA2的mRNA表达显著增加,进一步提高sPLA2的活性,导致磷脂的降解途径增强,磷脂含量明显减少[12]。表明镉离子可影响sPLA2的表达。

3 sPLA2和皮肤屏障

角质层是由无核的角质细胞和穿插其中的脂质双分子层形成,类似“砖墙”结构,构成皮肤主要的渗透屏障[13],而脂质在皮肤屏障形成和稳态维持中发挥重要作用。sPLA2参与皮肤屏障形成的多个过程。

3.1sPLA2参与表皮脂质形成角质层脂质主要是由神经酰胺、胆固醇和脂肪酸组成,这些脂质通过板层小体的分泌被转运到角质层。sPLA2可催化角质形成细胞中的磷脂转变成游离脂肪酸和甘油,并活化极性表皮脂质转变为非极性脂质。这些非极性脂质与神经酰胺等一起,构成角质层脂质的主要组分[3,14-15]。皮肤屏障功能异常时,角质层中游离脂肪酸水平下降,但磷脂水平并未改变,表明是sPLA2的催化过程发生障碍,从而导致游离脂肪酸水平下降;进一步研究表明:抑制sPLA2的活性,阻断磷脂分解成游离脂肪酸的过程,可产生异常的细胞外脂质膜结构,进一步损伤皮肤的渗透屏障[14,16]。局部应用sPLA2抑制剂,如BPB或MJ33,可以抑制sPLA2活性从而阻断游离脂肪酸的形成,导致急性损伤后的皮肤屏障修复延迟[16]。

3.2sPLA2参与角质层酸化sPLA2活化分解磷脂产生的脂肪酸,可调节角质层的pH值,从而调节角质层酸化过程[11]。对新生小鼠表皮酸化过程的研究[17]表明:小鼠出生时表皮pH值接近中性,角质层的酸化是在出生后逐步进行的。出生后第1周sPLA2活性逐渐增加,在出生后第5天sPLA2可分布到角质层各层。进一步研究[14-15 ]表明:在出生后1周内用药物抑制sPLA2表达,可导致角质层pH值显著增加。与正常小鼠相比,sPLA2(IIF亚型)基因缺乏的小鼠角质层pH值显著升高,皮肤屏障的损伤修复延迟。表明sPLA2在角质层的酸化过程中发挥着重要作用。

3.3sPLA2参与表皮增殖分化皮肤屏障功能依赖表皮的正常增殖和分化。研究[18-19]表明:sPLA2(如X亚型等)可直接促进角质形成细胞增殖和分化;过度表达sPLA2(IIA亚型和IIF亚型)的转基因小鼠可出现表皮角化过度和类银屑病样表皮增生;进一步用Ca2+诱导体外培养的角质形成细胞分化,发现sPLA2(IIF亚型)基因缺陷的角质形成细胞分化异常。Rys-sikoraet et al[20]研究表明,在体外培养的人原代角质形成细胞中加入血清促进其分化, sPLA2(IIA和V亚型)表达显著升高,进一步证明sPLA2参与表皮增殖分化。此外,在表皮损伤修复过程中,sPLA2还可能在角质形成细胞的迁移中发挥作用[21]。

4 sPLA2与皮肤病

表皮中的sPLA2通过参与皮肤炎症过程,导致皮肤屏障功能障碍,在多种皮肤病的发生发展中发挥重要作用。

4.1sPLA2与银屑病银屑病是一种主要以表皮过度增生、角化不全、炎症为特征的皮肤病[22]。银屑病患者皮损中可检测到sPLA2(ⅡA和ⅡD亚型)表达增加;sPLA2(ⅡA亚型)表达增加可促进丝裂原活化蛋白激酶的持续活化,角质形成细胞终末分化延迟,从而导致银屑病表皮过度增生,皮肤屏障受损;sPLA2(ⅡD亚型)则可通过调动脂质介质参与皮损的炎症过程。进一步研究[3,6]显示:银屑病皮损中增加的TNF-α和 IFN-γ可刺激sPLA2(X亚型)表达上调,进而促进前列腺素E2产生,在皮损炎症过程发挥作用。在咪喹莫特诱导的银屑病小鼠模型中,发现增厚的表皮中sPLA2(ⅡF亚型)的mRNA及蛋白表达明显增加[19]。以上研究证实sPLA2参与了银屑病的发病。

4.2sPLA2与特应性皮炎特应性皮炎也是常见的慢性炎症性皮肤病,皮肤pH值增高,屏障功能下降,瘙痒明显。研究[11,23]显示,在诱导特应性皮炎的小鼠模型皮肤中,sPLA2(ⅡF和ⅡD亚型)表达增加,sPLA2(ⅡF亚型)促进花生四烯酸释放和前列腺素E2产生,参与皮损炎症过程。Jorgensen et al[24]研究表明:角质形成细胞表达的sPLA2(如ⅡA、ⅡD或Ⅴ亚型)在血小板活化因子诱导花生四烯酸释放的过程中发挥作用,而应用不同sPLA2亚型的抑制剂可以阻断这一过程,这可以作为特应性皮炎或其他皮肤病抗炎治疗的潜在靶点。

4.3sPLA2与其他皮肤病Miki et al[25]用化学致癌物质处理sPLA2(ⅡD亚型)基因缺失的小鼠和正常小鼠,24周后观察到基因缺失组的小鼠皮肤肿瘤的进展明显变慢,其肿瘤的发病率和多样性随时间被延迟,且肿瘤的平均体积也相对较小;进一步研究发现基因缺失组的小鼠,促肿瘤M2类巨噬细胞标志物(Arg1和Cd206)的表达明显降低,而抑肿瘤M1类巨噬细胞标志物表达升高,表明sPLA2(ⅡD亚型)可通过减弱抗肿瘤免疫促进皮肤癌的恶化。此外,sPLA2(ⅡF亚型)基因缺陷可抑制肿瘤生长并降低免疫细胞水平[19]。在接触性皮炎的小鼠模型中,sPLA2(ⅡF和ⅡD亚型)的表达发生明显改变;且进一步研究[19,25-26]发现,在sPLA2(ⅡF亚型)基因缺失组的小鼠皮损中,角质形成细胞标志物及脂质产物的表达均明显降低,炎症细胞表达升高;sPLA2(ⅡD亚型)基因缺失组的小鼠表皮细胞可分泌更多的Th1型细胞因子(IFN-γ),表明sPLA2在急性炎症性皮肤病过程也发挥了重要作用。

综上所述,sPLA2在皮肤屏障形成和功能维持中发挥重要作用。sPLA2表达异常,可导致角质层增殖分化异常,pH值改变,进一步产生皮肤炎症反应,加剧皮肤屏障功能的损伤。目前sPLA2已被证明参与了特应性皮炎、银屑病等炎症性皮肤病的发病过程。因此,探讨sPLA2在表皮中的表达和调控,可为皮肤屏障的修复及一些炎症性皮肤病的治疗提供新的思路。

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