半乳糖凝集素與皮膚病研究進(jìn)展

程 慶 王曉華 呂 萍 楊 斌

半乳糖凝集素(galectin)家族是一類與含β-半乳糖苷殘基的多聚糖具有很高親和力的內(nèi)源性凝集素家族，屬于凝集素家族中的動(dòng)物凝集素，迄今為止，已發(fā)現(xiàn)15個(gè)家族成員，它們均具有高度保守的糖識(shí)別結(jié)構(gòu)域(carbohydrate recognition domain)。半乳糖凝集素可表達(dá)于細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞核、細(xì)胞膜或細(xì)胞外基質(zhì)[1]，可參與細(xì)胞的生長(zhǎng)分化、細(xì)胞間的黏附、細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)及細(xì)胞凋亡等多種細(xì)胞活動(dòng)[2,3]。研究表明，半乳糖凝集素在上皮細(xì)胞和免疫細(xì)胞上大量表達(dá)，包括角質(zhì)形成細(xì)胞、黑色素細(xì)胞、樹突細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和T細(xì)胞[4]。因半乳糖凝集素家族成員眾多，且分布差異，故在不同疾病進(jìn)程中的表達(dá)及影響不同。本文將近年來(lái)半乳糖凝集素-1，-3，-7，-9，-12與皮膚病研究的進(jìn)展情況作一綜述。

1 半乳糖凝集素-1(Gal-1)

Gal-1可表達(dá)于人體皮膚的角質(zhì)形成細(xì)胞、朗格漢斯細(xì)胞和成纖維細(xì)胞，并豐富存在于真皮處的細(xì)胞外基質(zhì)[4]，在黑素瘤、創(chuàng)面愈合、銀屑病、硬皮病方面均有研究報(bào)道。

Gal-1通過與T細(xì)胞表面分子CD45結(jié)合，轉(zhuǎn)導(dǎo)細(xì)胞凋亡信號(hào)，發(fā)揮免疫抑制作用，影響腫瘤發(fā)展和愈后[3]。Yazawa等發(fā)現(xiàn)，Gal-1豐富表達(dá)于結(jié)構(gòu)不良痣、原位和侵襲性黑素瘤，影響黑素瘤細(xì)胞的遷移。免疫細(xì)胞及內(nèi)皮細(xì)胞上Gal-1與其配基結(jié)合，阻礙抗腫瘤免疫反應(yīng)并促進(jìn)血管生成，可能促進(jìn)黑素瘤發(fā)展[5]。

Gal-1是創(chuàng)面修復(fù)的關(guān)鍵調(diào)節(jié)器，可能用于病理或不完全愈合的治療。研究表明，Gal-1誘導(dǎo)肌成纖維細(xì)胞的活化、遷移，并通過neuropilin-1/Smad3信號(hào)通路上調(diào)NADPH氧化酶4的表達(dá)，觸發(fā)細(xì)胞內(nèi)活性氧生成，誘導(dǎo)肌成纖維細(xì)胞增殖，進(jìn)而分泌生長(zhǎng)因子和趨化因子，為細(xì)胞外基質(zhì)產(chǎn)生新的基質(zhì)和蛋白，在創(chuàng)面愈合中發(fā)揮關(guān)鍵作用[6]。實(shí)驗(yàn)證實(shí)，Gal-1皮下注射到傷口區(qū)域可加速一般創(chuàng)傷和鏈脲霉素STZ誘導(dǎo)的糖尿病的病理創(chuàng)傷的愈合[6]；在豬皮傷口愈合模型中，真皮中Gal-1的表達(dá)明顯上調(diào)，且在表皮中表達(dá)；采用Gal-1作為培養(yǎng)基質(zhì)，可減少體外劃痕實(shí)驗(yàn)中角質(zhì)形成細(xì)胞的遷移率[7]。

銀屑病是免疫細(xì)胞介導(dǎo)的慢性炎癥性、增生性皮膚病，角質(zhì)形成細(xì)胞與免疫細(xì)胞功能異常在銀屑病的發(fā)生發(fā)展中具有關(guān)鍵作用。Lacina等發(fā)現(xiàn)跟正常對(duì)照相比，銀屑病皮損上皮中無(wú)Gal-1糖配基的表達(dá)[8]。在銀屑病患者皮膚中Gal-1 mRNA與蛋白表達(dá)降低，且與IL-17負(fù)相關(guān)、IL-10正相關(guān)，同時(shí)皮膚朗格漢斯細(xì)胞、真皮的樹突狀細(xì)胞以及外周血CD11c+DCs中Gal-1的表達(dá)減少，且后者與銀屑病面積和嚴(yán)重指數(shù)(PASI)評(píng)分負(fù)相關(guān)。將銀屑病患者的人單核細(xì)胞來(lái)源的樹突狀細(xì)胞與自體T細(xì)胞共培養(yǎng)，加入Gal-1可減弱Th1反應(yīng)。該研究結(jié)果表明，銀屑病患者體內(nèi)Gal-1下調(diào)將加重Th1/Th17反應(yīng)[9]。

此外，血清中Gal-1的水平與硬皮病患者凹陷性疤痕/潰瘍的發(fā)生相關(guān)。Yanaba等發(fā)現(xiàn)，血清中Gal-1水平降低的硬皮病患者的凹陷性疤痕/潰瘍發(fā)生率高于Gal-1水平正常的硬皮病患者。同時(shí)，出現(xiàn)凹陷性疤痕/潰瘍發(fā)熱硬皮病患者血清中Gal-1的水平顯著低于無(wú)凹陷性疤痕/潰瘍的患者[10]。

2 Gal-3

Gal-3主要表達(dá)在炎癥細(xì)胞和上皮細(xì)胞，在皮膚中分布廣泛，可表達(dá)于皮膚樹突細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、T細(xì)胞、角質(zhì)形成細(xì)胞、肥大細(xì)胞、毛囊、皮脂腺和汗腺，黑色素細(xì)胞和成纖維細(xì)胞[4]，可參與黑素瘤、皮膚鱗狀細(xì)胞癌和基底細(xì)胞癌等皮膚腫瘤、創(chuàng)面愈合、銀屑病及系統(tǒng)性紅斑狼瘡的發(fā)病過程。

Gal-3與黑素瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移性密切相關(guān)。與良性痣相比，淺表層原位黑素瘤皮膚中Gal-3表達(dá)增多；與淺表層原位黑素瘤相比，浸潤(rùn)較深或侵襲性黑素瘤皮膚中Gal-3表達(dá)減少[11]。若沉默侵襲性黑素瘤細(xì)胞中Gal-3的表達(dá)，轉(zhuǎn)錄因子NFAT1蛋白表達(dá)降低，促癌基因Autotaxin表達(dá)減少、活性降低，腫瘤的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移減少[12]。此外，Gal-3在皮膚鱗狀細(xì)胞癌和基底細(xì)胞癌的核內(nèi)表達(dá)低于正常表皮，且細(xì)胞質(zhì)內(nèi)Gal-3的免疫活性顯著高于細(xì)胞核內(nèi)。在皮膚鱗狀細(xì)胞癌細(xì)胞質(zhì)內(nèi)，Gal-3的免疫活性與腫瘤大小正相關(guān)，提示細(xì)胞質(zhì)內(nèi)Gal-3表達(dá)可能是導(dǎo)致皮膚鱗狀細(xì)胞癌惡化的因素之一[13]。

Gal-3可通過影響角質(zhì)形成細(xì)胞的增殖、遷移和皮膚創(chuàng)面再上皮化，參與創(chuàng)面愈合過程。Gal-3在外切傷口皮膚中表達(dá)上調(diào)，在傷口附近的非損傷皮膚處的免疫活性下降[14]。通過研究Gal-3缺失的小鼠及其分離獲得的細(xì)胞，Liu等發(fā)現(xiàn)表皮生長(zhǎng)因子刺激后，胞質(zhì)中的Gal-3可能通過與其結(jié)合偶聯(lián)蛋白Alix相互作用，控制表皮生長(zhǎng)因子受體在細(xì)胞內(nèi)的運(yùn)輸及細(xì)胞表面的表達(dá)，發(fā)揮促進(jìn)細(xì)胞遷徙功能[15]。此外，Gal-3影響表皮細(xì)胞增殖，Jiang等發(fā)現(xiàn)在表皮增生的良性與惡性皮膚疾病中Gal-3的表達(dá)都顯著低于正常[16]。

Gal-3可能通過影響內(nèi)皮活化過程，參與銀屑病的發(fā)生發(fā)展。與正常對(duì)照相比，銀屑病皮損上皮中無(wú)Gal-3表達(dá)；但真皮毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞Gal-3/Gal-3活性糖配基大量表達(dá)，標(biāo)志著內(nèi)皮活化，而內(nèi)皮活化在銀屑病炎癥細(xì)胞的遷移及毛細(xì)血管網(wǎng)絡(luò)重組中發(fā)揮重要作用[8]。

系統(tǒng)性紅斑狼瘡常伴有自身抗體，尤其是非器官特異性自身抗體。Shi等發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)性紅斑狼瘡患者中，78%的出現(xiàn)皮膚病變的患者的血清與皮膚酸性核糖體蛋白P0(RPLP0)和/或Gal-3呈現(xiàn)抗體反應(yīng)，明顯高于無(wú)皮膚病變的患者比例，且患者體內(nèi)抗Gal-3抗體水平明顯高于健康對(duì)照組，并隨著皮膚恢復(fù)下降。將純化的血清抗RPLP0和抗Gal-3抗體皮內(nèi)注射后，可誘導(dǎo)狼瘡樣組織學(xué)變化。由此推斷，Gal-3異?？赡苷T發(fā)系統(tǒng)性紅斑狼瘡皮損的發(fā)生[17]。

本文利用Airpak軟件模擬了辦公室內(nèi)的氣流組織和熱舒適性，并與空調(diào)實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)下辦公室內(nèi)各測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比和分析，得出以下結(jié)論：

3 Gal-7

相對(duì)于其他半乳糖凝集素，Gal-7具有較高的組織特異性，皮膚中主要表達(dá)于復(fù)層扁平上皮[1,4]，調(diào)節(jié)角質(zhì)形成細(xì)胞的凋亡、增殖和遷移，在皮膚屏障功能受損的疾病，如特應(yīng)性皮炎、皮膚淀粉樣變中可能發(fā)揮重要作用。

Gal-7可以調(diào)節(jié)皮膚修復(fù)中角質(zhì)形成細(xì)胞的凋亡、增殖和遷移。Gendronneau等發(fā)現(xiàn)，Gal-7敲除小鼠的表皮細(xì)胞，在UVB照射后凋亡反應(yīng)觸發(fā)提前、持續(xù)時(shí)間延長(zhǎng)；因Gal-7缺失導(dǎo)致細(xì)胞遷移缺陷，使創(chuàng)面愈合處的表皮細(xì)胞的再生潛力下降；且UVB照射及外傷刺激下，Gal-7敲除小鼠表現(xiàn)出強(qiáng)烈的應(yīng)激增殖反應(yīng)[18]。在細(xì)胞水平上敲除Gal-7，可減少JNK1的泛素化和降解，上調(diào)JNK1蛋白水平，從而上調(diào)miRNA-203表達(dá)，降低p63水平，導(dǎo)致角質(zhì)形成細(xì)胞分化減少、增殖增加[19]。

皮膚屏障功能受損后，角質(zhì)形成細(xì)胞中Gal-7表達(dá)上調(diào)。特應(yīng)性皮炎患者皮膚角質(zhì)層Gal-7的水平高于正常對(duì)照，其胸部和頸部皮膚角質(zhì)層中Gal-7的含量與皮損嚴(yán)重程度顯著相關(guān)，推測(cè)皮膚角質(zhì)層中Gal-7的含量可用于評(píng)價(jià)干燥皮膚狀態(tài)下皮膚的屏障功能[20]。此外，有研究表明，Gal-7是皮膚淀粉樣變皮損中淀粉樣物質(zhì)的組成成分，可能是原發(fā)性和繼發(fā)性皮膚淀粉樣變的淀粉樣蛋白來(lái)源之一[21]。

4 Gal-9

Gal-9大量表達(dá)于正常免疫系統(tǒng)，包括脾、胸腺、淋巴結(jié)和外周血白細(xì)胞[4]，作為嗜酸粒細(xì)胞的趨化因子，可負(fù)向調(diào)節(jié)Th1/Th17細(xì)胞，導(dǎo)致T細(xì)胞平衡向Th2細(xì)胞極化，影響炎癥性疾病的進(jìn)程，可能參與病理特征為T細(xì)胞功能異常的特應(yīng)性皮炎、硬皮病、白癜風(fēng)、銀屑病的發(fā)病。

特應(yīng)性皮炎的發(fā)病機(jī)理與Th2細(xì)胞、肥大細(xì)胞活化有關(guān)，研究表明，特應(yīng)性皮炎患者血清中Gal-9水平異常升高，且與疾病嚴(yán)重程度相關(guān)，此外Gal-9在特應(yīng)性皮炎皮損的表皮角質(zhì)形成細(xì)胞與肥大細(xì)胞中均有表達(dá)[22]。

白癜風(fēng)是一種色素缺失病，表皮基底層的色素細(xì)胞受到免疫細(xì)胞介導(dǎo)的選擇性破壞。在活動(dòng)期泛發(fā)白癜風(fēng)患者體內(nèi)，Gal-9 mRNA水平在外周血、皮損處及皮損周圍皮膚處均表達(dá)上調(diào)，Gal-9可能通過與T細(xì)胞上的黏蛋白域分子TIMs相互作用，參與色素細(xì)胞的功能受損[24]。

銀屑病皮損處真皮成纖維細(xì)胞中Gal-9的表達(dá)水平也異常增高。細(xì)胞實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，干擾素γ可誘導(dǎo)真皮成纖細(xì)胞表達(dá)Gal-9，但劑量依賴性抑制表皮角質(zhì)形成細(xì)胞中Gal-9的表達(dá)，推測(cè)干擾素γ可通過Gal-9介導(dǎo)嗜酸粒細(xì)胞進(jìn)入真皮，并黏附于成纖維細(xì)胞，促進(jìn)真皮炎癥細(xì)胞的浸潤(rùn)，加重銀屑病患者體內(nèi)的炎癥反應(yīng)[25]。

5 Gal-12

Gal-12可表達(dá)于皮膚的基底皮脂腺細(xì)胞，主要參與皮脂腺細(xì)胞的增殖、分化和脂質(zhì)合成[4]。此外，Gal-12可調(diào)節(jié)脂肪分解、全身肥胖和體內(nèi)血糖平衡，促進(jìn)胰島素抵抗的發(fā)生，故可能作為易于合并糖、脂代謝疾病的皮膚病的研究靶標(biāo)。

人頭皮的皮脂腺基底層細(xì)胞的細(xì)胞核內(nèi)表達(dá)Gal-12，在永生化皮脂腺細(xì)胞系SZ95細(xì)胞內(nèi)同樣檢測(cè)到Gal-12[26]。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，Gal-12可調(diào)節(jié)PPARγ的轉(zhuǎn)錄活性，改變其靶基因ACS2、dgat1和COX-2的表達(dá)，影響脂肪酸活化、膽固醇和甘油三脂的生物合成，故敲除的Gal-12可降低皮脂腺大小、增殖和脂質(zhì)合成[27]，Gal-12對(duì)皮脂腺功能的調(diào)節(jié)作用，可能開發(fā)為皮脂腺功能障礙型皮膚疾病的治療靶標(biāo)。

此外，因Gal-12可作為一種固有的脂肪分解負(fù)調(diào)節(jié)因子，調(diào)節(jié)脂肪分解，全身肥胖和體內(nèi)血糖平衡。Yang等發(fā)現(xiàn)，Gal-12主要定位于脂滴，通過作用于上游的磷酸二酯酶活性控制cAMP水平，調(diào)節(jié)脂蛋白激酶的信號(hào)，敲除Gal-12可減少肥胖，減輕肥胖相關(guān)的糖不耐受與胰島素抵抗[28]。Wan等發(fā)現(xiàn)采用Gal-12敲除的巨噬細(xì)胞培養(yǎng)上清處理的脂肪細(xì)胞表現(xiàn)出更高的胰島素敏感性，推斷Gal-12負(fù)向調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞M2型極化的過程，從而增強(qiáng)炎癥反應(yīng)，導(dǎo)致脂肪細(xì)胞的胰島素敏感性降低[29]。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，不同的半乳糖凝集素在皮膚中的表達(dá)不同，在皮膚病發(fā)生發(fā)展過程中扮演的角色也不一樣。Gal-1與Gal-3的分布廣泛，參與調(diào)節(jié)皮膚腫瘤、創(chuàng)面愈合、銀屑病等多種疾病的發(fā)生發(fā)展過程。Gal-7在皮膚中主要表達(dá)于復(fù)層扁平上皮，影響皮膚屏障功能。Gal-9大量表達(dá)于免疫系統(tǒng)，可能參與病理特征為T細(xì)胞功能異常的疾病進(jìn)程。皮膚中Gal-12主要表達(dá)于皮脂腺細(xì)胞，主要參與皮脂腺細(xì)胞的增殖、分化和脂質(zhì)合成。正因半乳糖凝集素種類較多，分布廣泛，參與多種細(xì)胞活動(dòng)，故成為近年來(lái)的研究熱點(diǎn)，有望作為疾病發(fā)展和預(yù)后的生物標(biāo)記物，但其影響疾病發(fā)病過程的機(jī)理尚未充分探究，而闡明上述過程對(duì)進(jìn)一步解釋疾病的發(fā)病機(jī)理，開發(fā)新的治療靶點(diǎn)具有重大意義。