板層小體在皮膚滲透屏障形成中的作用

耿清偉 宋秀祖

310009杭州，安徽醫(yī)科大學(xué)杭州臨床學(xué)院皮膚科

一、板層小體

表皮內(nèi)板層小體（lamellar bodies，LB）是位于棘層上部和顆粒層細(xì)胞內(nèi)的橢圓形囊泡或泡管狀分泌性細(xì)胞器，直徑100～300 nm。LB在角質(zhì)形成細(xì)胞分化時(shí)形成，最早出現(xiàn)于表皮棘層上部，到達(dá)顆粒層后數(shù)量不斷增加，在維持皮膚屏障穩(wěn)態(tài)方面具有重要作用［1］。LB還可以存在于皮膚外器官的細(xì)胞中，如肺、胃、支氣管、口腔等，具有脂質(zhì)儲存和分泌的功能，又被命名為板層顆粒、多LB、被膜顆粒、Odland小體等［2］。

1.LB的結(jié)構(gòu)：一直認(rèn)為LB是一種離散的囊泡，但Hollander等［2］利用三維顯微鏡，提出其是一種管網(wǎng)狀膜網(wǎng)絡(luò)。目前已知，LB內(nèi)含豐富的內(nèi)容物，主要包括：①極性脂質(zhì)：膽固醇、磷脂、葡萄糖基神經(jīng)酰胺、鞘磷脂等；②酶：包括與滲透屏障脂質(zhì)合成相關(guān)的β葡糖腦苷脂酶、酸性鞘磷脂酶、分泌性磷脂酶A2（sPLA2），以及一些中性和酸性的脂酶激肽釋放酶7和8、組織蛋白酶D、小窩蛋白1等；③蛋白酶抑制劑：彈力蛋白酶抑制劑、半胱氨酸蛋白酶抑制劑M/E；④抗微生物肽：人β防御素2、抗菌肽LL?37；⑤其他：溶酶體蛋白、鈣結(jié)合蛋白、Rab相關(guān)蛋白、受體和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白等［3?4］。豐富的內(nèi)容物賦予LB多種功能，其中包括在皮膚屏障中具有重要地位的滲透屏障以及抗菌屏障功能。另外，溶酶體蛋白、Rab相關(guān)蛋白等存在提示LB可能是通過自噬形成的。LB的這些結(jié)構(gòu)特征，與細(xì)胞外囊泡的傳遞方式相似。細(xì)胞外囊泡是釋放到細(xì)胞外的膜性小囊泡，在生理病理情況下，幾乎所有類型的細(xì)胞均可產(chǎn)生并釋放。根據(jù)其產(chǎn)生機(jī)制的不同，可分為外泌體、微囊泡和凋亡小體。其中外泌體由多囊泡小體和細(xì)胞質(zhì)融合后被細(xì)胞釋放出來的囊泡狀結(jié)構(gòu)［5］。推測LB可能是外泌體的一種形式，刺激LB分泌的信號可能與外泌體存在相似性。

2.LB的形成：LB來源尚未闡明，線粒體、高爾基體、多泡體、溶酶體等細(xì)胞器都曾被考慮過與其形成有關(guān)。目前研究傾向于兩種說法，一種認(rèn)為其來源于反面高爾基體；另一種認(rèn)為與溶酶體存在相關(guān)。早在1998年，Elias等就提出LB來源于反面高爾基體（trans?Golgi network，TGN），但其直接證據(jù)一直未發(fā)現(xiàn)［3，6］。高爾基體管腔受弱酸性環(huán)境調(diào)節(jié)，高爾基體pH調(diào)節(jié)器（GPHR）是高爾基體酸化過程中必不可少的一種陰離子通道，對高爾基體形成有作用。Tarutani等［6］用Cre?loxP系統(tǒng)敲除小鼠角質(zhì)形成細(xì)胞特異性GPHR，可觀察到小鼠皮膚色素沉著并伴有鱗屑，經(jīng)表皮失水量明顯增加；同時(shí)觀察到LB的標(biāo)記物TGN46和其內(nèi)容物蛋白激肽釋放酶7表達(dá)減少；電鏡觀察到異常LB形成。另外，Guo等研究發(fā)現(xiàn)，TGN可以通過適配蛋白1（AP1）依賴微管相關(guān)蛋白輕鏈（LC3）陽性囊泡的形式為自噬體形成提供膜來源，從而在自噬體形成中發(fā)揮作用［5］。

Hariri等［7］用GlcNAc?TV轉(zhuǎn)染貂肺上皮細(xì)胞Mv1Lu建立了LB細(xì)胞模型，提出LB是通過細(xì)胞自噬形成的。而自噬是存在于所有真核細(xì)胞中進(jìn)化上高度保守的溶酶體依賴性物質(zhì)降解過程［8］。Hariri等［7］用溶酶體蛋白酶特異性抑制劑亮抑肽酶處理該細(xì)胞模型后，細(xì)胞內(nèi)LB逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樽允煽张?，并在連續(xù)處理96 h后完全消失；但撤藥72 h后，LB又重新出現(xiàn)。此外，用自噬空泡形成早期特異性抑制劑3甲基腺苷酸（3?MA）處理該模型后，細(xì)胞內(nèi)新生LB數(shù)量明顯減少，同時(shí)形成一種自噬空泡包涵體。另外，Ras超家族的成員之一Rab蛋白在調(diào)節(jié)囊泡形成、轉(zhuǎn)運(yùn)、錨定、融合方面具有“分子開關(guān)”作用，也參與自噬過程調(diào)節(jié)。Reynier等［9］發(fā)現(xiàn)，Rab11a在表皮顆粒層內(nèi)高度表達(dá)，Rab11a沉默的表皮中角質(zhì)層脂質(zhì)合成下降，LB密度及分泌降低，LB內(nèi)容物形成及溶酶體依賴性降解異常。

3.LB的裝載：LB內(nèi)含豐富的內(nèi)容物，關(guān)于這些內(nèi)容物如何裝載入LB內(nèi)的研究甚少。ABCA12是ATP?結(jié)合盒（ABC）家族成員之一，被認(rèn)為是轉(zhuǎn)運(yùn)角質(zhì)形成細(xì)胞脂質(zhì)的關(guān)鍵分子。Akiyama等［10］將丑魚樣魚鱗病患者角質(zhì)形成細(xì)胞在高鈣條件下培養(yǎng)1周，發(fā)現(xiàn)新的LB形成，但其內(nèi)容物分泌異常；糾正ABCA12基因后，角質(zhì)形成細(xì)胞內(nèi)葡萄糖基神經(jīng)酰胺含量增加，與正常人角質(zhì)形成細(xì)胞含量相似。

4.LB的分泌：LB內(nèi)的脂質(zhì)是角質(zhì)形成細(xì)胞外脂質(zhì)的前體，這些脂質(zhì)以胞吐的形式分泌到顆粒層-角質(zhì)層分界面的細(xì)胞間隙，形成板層膜［3］。在細(xì)胞間隙，β葡糖腦苷脂酶和酸性鞘磷脂酶分別將葡萄糖基神經(jīng)酰胺和鞘磷脂轉(zhuǎn)化為神經(jīng)酰胺，分泌性磷脂酶A2將磷脂轉(zhuǎn)化成游離脂肪酸和甘油［1，3］。Moner等［1］模擬LB形態(tài)、結(jié)構(gòu)、功能篩選了一個脂質(zhì)系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)利用該LB模擬系統(tǒng)對脫脂豬皮進(jìn)行體外治療后可形成新的板層狀結(jié)構(gòu)。提示是否可以針對不同疾病設(shè)計(jì)獨(dú)立的LB模擬系統(tǒng)，從而調(diào)節(jié)角質(zhì)層脂質(zhì)分布，改善皮膚滲透屏障功能。

雖然LB分泌機(jī)制尚不明確，但普遍認(rèn)為鈣離子是LB分泌的主要調(diào)節(jié)因子［3］。生理?xiàng)l件下，表皮基底層細(xì)胞外鈣離子濃度最低，至顆粒層最高，進(jìn)入角質(zhì)層鈣離子濃度再下降［11］。這種濃度梯度調(diào)控著顆粒層角質(zhì)形成細(xì)胞內(nèi)LB的分泌，并維持在一個較低的水平。皮膚滲透屏障受損時(shí)，顆粒層鈣離子水平顯著減少，鈣離子從角質(zhì)層排出到皮膚表面，這種鈣離子的顯著減少是LB分泌的主要信號。使用外源性鈣會減少鈣的正常分泌，LB分泌將減少，滲透屏障修復(fù)也將受到限制［3］。

蛋白酶激活受體（PAR）屬于與G蛋白偶聯(lián)、有7個跨膜單位的受體家族，有PAR?1、PAR?2、PAR?3和PAR?4四個成員。PAR?2在表皮外核層表達(dá)，尤其是脂筏（lipid raft）區(qū)域，使用PAR?2激動劑可抑制LB分泌，導(dǎo)致滲透屏障修復(fù)延遲；相反，在PAR?2敲除的小鼠表皮中可發(fā)現(xiàn)LB分泌增加，滲透屏障修復(fù)加快。皮膚滲透屏障損傷后，絲氨酸蛋白酶（SP）活性增加，局部應(yīng)用絲氨酸蛋白酶抑制劑（SPI）可加快LB分泌，進(jìn)而促進(jìn)皮膚屏障修復(fù)，SP/SPI平衡對滲透屏障的穩(wěn)態(tài)具有重要作用。SP是PAR的激活劑，推測SP是通過調(diào)節(jié)下游信號PAR?2而進(jìn)一步調(diào)節(jié)皮膚滲透屏障［12］。此外，Sasaki等［13］通過小鼠實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)TMEM79基因突變可阻礙LB內(nèi)容物的分泌。

二、LB與皮膚滲透屏障

皮膚滲透屏障主要由角質(zhì)層中角質(zhì)細(xì)胞及細(xì)胞間脂質(zhì)組成，形成“磚-灰漿”結(jié)構(gòu)［12］。其中細(xì)胞間脂質(zhì)主要由50%神經(jīng)酰胺、25%膽固醇、15%游離脂肪酸以及少許磷脂組成，這些疏水性脂質(zhì)基質(zhì)對水和電解質(zhì)的丟失具有保護(hù)作用，從而維持體內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定［3］。LB在表皮脂質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)過程中缺失或功能異?？蓪?dǎo)致皮膚滲透屏障的紊亂，從而引起多種脂質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)障礙性皮膚病的發(fā)生，表現(xiàn)為皮膚干燥脫屑等。

1.急性滲透屏障損傷及脂質(zhì)合成改變：LB內(nèi)的脂質(zhì)來源于表皮脂質(zhì)合成及皮膚外途徑。當(dāng)表皮脂質(zhì)缺乏時(shí)，LB功能受損，從而影響滲透屏障的穩(wěn)定。另外，有機(jī)溶劑、洗滌劑、膠帶撕拉等外界因素使局部皮膚脂質(zhì)減少引起急性滲透屏障損傷，這種損傷可刺激顆粒層最外層細(xì)胞內(nèi)的LB在幾分鐘之內(nèi)迅速分泌其內(nèi)容物，隨后在角質(zhì)層下層出現(xiàn)富集脂質(zhì)的板層膜［4，8］。LB參與滲透屏障穩(wěn)定的維持和修復(fù)，生理?xiàng)l件下，脂質(zhì)合成處于活躍狀態(tài)，屏障損傷將促進(jìn)脂質(zhì)合成進(jìn)一步增加［4］。

角質(zhì)層細(xì)胞外神經(jīng)酰胺、膽固醇、脂肪酸是滲透屏障三大關(guān)鍵脂質(zhì)。研究發(fā)現(xiàn)，急性滲透屏障損傷時(shí)，這3種脂質(zhì)合成快速顯著增加，脂質(zhì)合成途徑關(guān)鍵酶的活性、蛋白水平和mRNA水平增加都顯著增加［3，14］。而局部應(yīng)用脂質(zhì)合成關(guān)鍵酶的抑制劑，表皮脂質(zhì)合成將受到抑制，新LB合成延遲且結(jié)構(gòu)異常，細(xì)胞外板層膜缺乏，屏障修復(fù)延遲［13］。另外，這3種關(guān)鍵脂質(zhì)在角質(zhì)層按一定濃度比例分布，只有在這3種脂質(zhì)以特定的比例混合外用才能加速屏障功能的修復(fù)。而非生理性脂質(zhì)（如凡士林）的應(yīng)用也可以修復(fù)屏障，但并不能促進(jìn)LB形成［4］。除此以外，角質(zhì)層中許多脂肪酸是以極長鏈存在的，因而脂肪酸的延長至關(guān)重要。研究證實(shí)：極長鏈脂肪酸延伸因子4（ELOVL4）缺失的動物L(fēng)B內(nèi)容物形成異常，導(dǎo)致角質(zhì)層板層膜減少，最終使皮膚滲透屏障受損，出生不久即死亡［15］。另外，LB內(nèi)最主要的鞘脂是葡萄糖基神經(jīng)酰胺，它由葡萄糖基神經(jīng)酰胺合成酶催化合成。Jennemann等［16］研究表明，表皮葡萄糖基神經(jīng)酰胺合成酶缺陷的小鼠，LB和角質(zhì)層內(nèi)的結(jié)構(gòu)紊亂，出生后不久即死亡。

2.相關(guān)皮膚病：何黎等［17］通過透射電鏡發(fā)現(xiàn)銀屑病、多形性日光疹、激素依賴性皮炎患者皮損處，LB分布紊亂，數(shù)量較正常人減少，密度降低。Akiyama等［10］發(fā)現(xiàn)，丑魚樣魚鱗病患者表皮內(nèi)因葡萄糖基神經(jīng)酰胺轉(zhuǎn)運(yùn)異常，LB內(nèi)容物分泌異常。Rizzo等［18］發(fā)現(xiàn)，以痙攣性麻痹、智力發(fā)育不全、先天性魚鱗病為特征的常染色體隱性遺傳病Sj?gren?Larsson綜合征患者表皮內(nèi)LB形成和分泌異常，滲透屏障穩(wěn)定性破壞。Menon等通過透射電鏡發(fā)現(xiàn)，皮膚呈魚鱗病改變的Refsum病患者表皮中LB內(nèi)容物異常，導(dǎo)致板層膜結(jié)構(gòu)異常，最終使?jié)B透屏障功能異常［15］。此外，劉子重等［19］用四氧化釕電子特染和鈣離子化學(xué)捕捉技術(shù)結(jié)合透射電鏡觀察到白癜風(fēng)皮損處同時(shí)存在表皮鈣離子梯度消失和板層膜結(jié)構(gòu)紊亂，其是否與LB分泌異常尚待研究。

三、結(jié)語

LB在表皮脂質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)中與皮膚滲透屏障的穩(wěn)態(tài)具有密切關(guān)系，但目前關(guān)于LB的研究尚不深入，LB的確切來源，LB如何進(jìn)行裝載，調(diào)節(jié)LB分泌的信號機(jī)制等，都需要進(jìn)一步研究。闡明LB形成和分泌的具體機(jī)制，有利于對表皮內(nèi)LB功能進(jìn)行評估，從而為脂質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)障礙性皮膚病的治療指明方向。

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