何爽,邱彩雄,陈伟雄,李康良,伍冠一

过氧化物酶体增殖物激活受体(peroxisome proliferator-activated receptors,PPAR)是一种转录因子,在调节脂质、葡萄糖、氨基酸代谢、细胞增殖和炎症反应的过程中发挥着重要作用。特应性皮炎作为一种慢性皮肤疾病,以炎症反应、表皮破坏和持续性瘙痒为主要特征。本文就过氧化物酶体增殖物激活受体参与调节特应性皮炎发病与进展的机制展开综述。

1 过氧化物酶体增殖物激活受体概述

过氧化物酶体增殖物激活受体是核激素受体,也是配体激活的转录因子。其三种不同的亚型PPARα、PPARβ/δ和PPARγ由不同基因编码,表现出不同的组织分布、功能和配体特异性。但在细胞增殖和炎症反应的调节中,它们都起到关键作用［1］。PPAR激活后可与特定的过氧化物酶体增殖物反应元件(peroxisome proliferator response element,PPRE)结合,通过基因表达调节脂质、葡萄糖、氨基酸代谢,以及细胞的增殖、分化和凋亡［2］。在皮肤炎症中,激活PPAR能够抑制炎症细胞因子的表达,改善表皮结构和功能［3］。参与特应性皮炎调节的主要是PPARα和PPARγ两种亚型。

1.1PPAR的基因和结构 人类PPARα、PPARβ、PPARγ的基因分别位于22、6和3号染色体上,依次含有468、441和479个氨基酸残基。三种亚型的结构有60%～80%同源性,包含6个区域(A-F),4个功能结构域:N端的A/B区、C区、D区与C端的E/F区［4］。

A/B区是不依赖配体的活性区,各亚型在该区的结构差异较大,位于该区的丝氨酸残基磷酸化后可抑制受体活性,磷酸化的PPARα则调节受体-配体亲和力;C区约70个氨基酸序列构成了DNA结合结构域(DNA binding domain, DBD),可与目标基因上的PPRE发生结合;DBD在D区与配体结合区即E/F区相连,该区的氨基酸序列使各亚型对不同的配体产生亲和力,从而激活基因的顺序表达［5］。

1.2PPAR的配体及其作用 PPAR存在体内外配体,参与多种功能,见表1。

2 过氧化物酶体增殖物激活受体调控多种信号通路

炎症反应是特应性皮炎的基本特征,其发生发展常激活NF-κB、MAPK、JAK/STAT三条信号转导途径。细胞因子通过信号通路调控基因表达,参与炎症反应,而PPAR与三条通路之间也存在复杂的相互作用。

2.1NF-κB信号通路 NF-κB (nuclear factor-kappa B)是调控转录多种炎性因子表达的信号通路,PPARγ/NF-κB p65在特应性皮炎(atopic dermatitis,AD)的发病中扮演了重要角色,与AD的严重程度密切相关。当受到氧化应激等因素刺激时,NF-κB抑制蛋白(inhibitor of NF-κB,IκB)磷酸化并降解,活化NF-κB,启动炎症因子的转录表达。PPARγ/NF-κB信号途径是调控炎症的重要靶点,活化后的PPARγ可通过调控NF-κB等转录因子的活性,间接抑制炎症反应［7］。

Jung等［6］发现,PPARα激动剂异泽兰黄素能够影响IκB的磷酸化过程,抑制TNF-α诱导的NF-κB激活,而后进一步调节MMP-2/-9的表达,抑制NF-κB核转位。Yao等［9］使用PPARγ/激动剂罗格列酮处理经卵清蛋白诱导的过敏模型小鼠,发现其体内p65蛋白表达受到抑制,PAK1和pPAK1水平下降,并依此确定了PPARγ-NF-κB-pPAK1级联反应,提出其可作为炎症性和变态反应性疾病的治疗靶点。

2.2MAPK信号通路 MAPK通路与细胞生长、分化以及炎症的细胞病理过程密切相关,其亚族p38、ERK和JNK均参与了炎症过程,并调控炎症因子和趋化因子的表达。Gorowska-Wojtowicz等［10］发现,给予PPARα拮抗剂GW6471处理小鼠睾丸后,ERK1/2表达的下调;Zhang等［11］则指出,PPARγ可有效抑制MAPK信号通路磷酸化水平,间接调控炎症因子。PPARγ也可减少肺炎、结肠炎中MAPK蛋白的表达［12］。目前研究表明,在一些炎症和肿瘤疾病中,PPAR对MAPK蛋白明确存在抑制作用,但皮肤领域的相关研究较少。在AD的进展中,PPAR能否对MAPK通路及其下游分子产生直接作用,其分子机制值得深入探索。

2.3JAK/STAT信号通路 JAK/STAT是由酪氨酸激酶相关受体、酪氨酸激酶JAK和转录因子STAT组成的信号通路,参与免疫调节与细胞的增殖、分化和凋亡。当JAK2磷酸化后,JAK/STAT信号通路和JAK1相继被激活,STAT蛋白与受体结合,并被JAK1磷酸化。PPARγ/RXRα异二聚体竞争性结合协同活化因子,可导致与STAT1结合的因子减少,STAT1的活化被抑制,从而阻断了STAT相关促炎因子如IL-6、IL-1、TNF-α等的生成［13］。PPARγ激动剂可通过抑制星形胶质细胞和小胶质细胞中STAT1、JAK1、JAK2和JAK3的磷酸化,减轻脑内的炎症［14］;PARγ激动剂15d-PGJ2已明确能够抑制STAT1、STAT3磷酸化,减轻炎症反应［15］。以上研究表明,PPARγ对JAK/STAT通路存在负向调控作用,可通过该信号通路发挥抗炎效应。

3 过氧化物酶体增殖物激活受体与特应性皮炎

AD是一种慢性皮肤疾病,以表皮屏障破坏、炎症、免疫球蛋白E(IgE)介导的过敏原致敏和持续性瘙痒为特征。炎性细胞因子抑制表皮上神经酰胺的产生,是导致AD患者皮肤屏障功能障碍的主要原因［16］。现有可用于治疗AD的药物局限于局部糖皮质激素和钙调神经磷酸酶抑制剂两大类,其疗效有限,且长期应用可引起多种严重不良反应。目前,PPAR激动剂已被证实可通过抑制炎症因子释放,复原皮肤屏障相关结构蛋白等方式缓解皮肤炎症,但其在AD中的应用尚未深入研究。

3.1PPAR在AD不同进展阶段存在表达差异 PPAR的水平在AD不同时期的进展可能发生改变。检测AD患者皮肤组织中PPARγ蛋白,发现非皮损部位PPARγ表达较低,而皮损处表皮、真皮PPARγ高表达［16］。由于直接受到炎性细胞因子如IL-4、IL-13、IFN-γ等的调控,异构体PPARγ1在单核细胞和CD4+T细胞中的表达发生明显上调;而PPARγ2则无明显改变。黎志刚等［17］将中重度急性或亚急性期AD患者的皮损组织与其正常皮肤组织进行自身对照,发现皮损组PPARγ的阳性表达明显下调。在人AD皮损和半抗原诱导的AD模型动物的表皮中,PPARα表达减少［18］。另有研究［19］表明,与PPARα和PPARγ相关的基因转录在AD进程中减慢了。综上,PPAR在AD中的表达可能与不同亚型(α,β,γ)、检测样本(血清或是皮肤组织)、病程长短(急性或慢性),以及疾病的不同阶段(AD进展的前中后期)有关。推测在AD前期由于PPAR参与免疫调节,所以表达增多;而后期由于累积的炎性细胞因子的抑制作用,PPAR表达逐渐下降。PPAR在AD发生发展的全过程中如何产生变化,尚需进一步深究。

3.2PPAR改善AD症状 AD的主要临床表现为反复发作的湿疹样皮损和剧烈瘙痒［20］。黄酮类化合物异鼠李素可激发PPARα活性,修复皮肤屏障［21］;激活PPARα可增加胎鼠皮肤中β-半乳糖苷酶和类固醇硫酸酯酶的活性,减少经皮水分散失;PPARβ则加速通透性屏障功能的恢复［22］。PPARγ激动剂可使角质形成细胞终末分化标志物——丝聚蛋白和兜甲蛋白恢复正常水平［1］,维护表皮正常的屏障功能;吡格列酮通过PPARγ受体介导可抑制瘙痒［19］;在过度增殖和炎症性皮肤病小鼠模型中,局部应用PPARγ激动剂罗格列酮还可抑制卵清蛋白诱导的过敏反应,降低了大鼠血清IgE和IgG1水平,还可减少表皮增生［9］。

3.3PPAR作用于AD的机制

3.3.1PPARα PPARα主要表达在表皮基底层,参与皮肤动态平衡的调整,如控制角质细胞增殖、分化,修复表皮屏障,提供抗炎活性等。Blunder等［16］发现PPARα在AD中发挥了抗炎作用,其作用在炎症初始阶段最为明显。其激动剂能够改善螨类抗原诱导的AD小鼠的真皮炎症细胞浸润,减缓血清IgE升高速度,抑制IL-4、IL-1β、IFN-γ和TNF-α的表达［23］。在刺激性和过敏性接触性皮炎动物模型中应用PPARα激动剂,发现其具有受体介导的抗炎活性和抗增殖、促分化作用［18］。

3.3.2PPARβ/δ PPARβ/δ在表皮中表达,是角质细胞中最主要的PPAR亚型,影响角质细胞基因的表达和分化,调节皮肤炎症反应,与AD密切相关［19,24］。在表皮细胞再生过程中,PPARβ对细胞迁移有重要作用［25］;皮肤创伤的早期,PPARβ可促进创伤皮肤边缘产生足量有活力的角质形成细胞;后期修复阶段,PPARβ则使创伤皮肤边缘的角质形成细胞分化转移,形成新的表皮,促进伤口愈合。

PPARβ通过激活磷酸肌醇3激酶(PI3K)、PKBα或Akt1通路诱导角化细胞凋亡,增强角化细胞的黏附和迁移,并可延缓TNF-α、IFN-γ等炎症因子在损伤部位的聚集,促使正常细胞远离炎症因子发出的凋亡信号,促进表皮修复再生［24］。

3.3.3PPARγ PPARγ主要表达在表皮基底层,可介导角质形成细胞分化［3］。在许多慢性炎症性疾病及自身免疫性疾病中,PPARγ都有负调控作用［11］。

PPARγ可直接中止上皮细胞促炎基因表达程序,缓解AD引发的过敏性炎症［20］。在皮损部位,PPARγ抑制促炎因子的分泌,促进M2型巨噬细胞发育,增强Treg细胞积聚,参与Th1/Th2细胞分化,阻断炎症,发挥免疫调节功能(图1)［26-27］。一项体外研究［25］表明,罗格列酮和15d-PGJ2均可抑制P物质诱导的组胺释放,它们的抑制作用由PPARγ介导。有研究［19］发现,在患者受损的皮肤组织上,NF-κB蛋白阳性表达高于健康受试者和患者自身的正常皮肤组织,但是PPARγ表达低于上述两组,提示PPARγ水平的改变与NF-κB蛋白的表达呈负相关关系,PPARγ可能通过抑制NF-κB活性,缓解炎症反应。

综上所述,PPAR在AD的进展过程中可能通过诱导角化细胞凋亡、抑制促炎基因、炎症因子的表达、阻断NF-κB信号通路、减少组胺释放等途径缓解特应性皮炎症状,其中以PPARγ的作用较为突出。正向调节PPAR基因表达的化合物,或可更多地用于特应性皮炎的治疗,开发成为新型抗炎药。

4 小结与展望

近年来,随着对PPAR研究的深入,PPAR激动剂已被提出用于AD的治疗,但其广泛应用仍受到肝毒性、光敏反应和心血管系统损害等不良反应的限制［28］。因此,寻找更多高效、低副作用的PPAR激动剂,可能成为未来治疗AD的方向。除炎症相关症状外,瘙痒也是AD的另一典型表现。AD患者往往对瘙痒过于敏感,易形成瘙痒-搔抓的恶性循环,致使皮炎加重,迁延不愈［29］。临床研究表明,成年和青少年AD患者慢性瘙痒的严重程度,与细胞因子IL-31水平密切相关［30］。目前有关IL-31与PPAR的研究较少,探究PPAR对这一细胞因子及其他炎症相关信号通路的作用方式,找到PPAR作用的具体靶点,发掘高效的PPAR激动剂,或可为AD治疗提供更多可行选择。