Notch信號(hào)通路在銀屑病發(fā)病機(jī)制中的研究進(jìn)展①

王燕芹 馬 蕾

(濱州醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院，濱州256603)

銀屑病是一種慢性炎癥性皮膚病，以皮膚角質(zhì)形成細(xì)胞過度增殖、活化的T淋巴細(xì)胞浸潤(rùn)以及血管生成異常為特點(diǎn)[1]。銀屑病的病因及發(fā)病機(jī)制復(fù)雜，涉及遺傳、自身免疫及環(huán)境因素等諸多方面[2,3]。Notch信號(hào)通路是一種高度保守的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，在細(xì)胞的分化、發(fā)育和功能調(diào)節(jié)過程中發(fā)揮重要作用[4]。新近研究表明，Notch信號(hào)通路在銀屑病的發(fā)生發(fā)展中扮演重要角色。本文就Notch信號(hào)通路在銀屑病發(fā)病機(jī)制中的研究進(jìn)展作一綜述，以期為銀屑病的病因探究和免疫治療提供進(jìn)一步的研究視野和思路。

1 Notch信號(hào)通路簡(jiǎn)介

Notch信號(hào)通路主要由4種Notch受體(Notch1-Notch4)、5種Notch配體(Delta-like 1、3、4，Jagged 1、2)以及DNA結(jié)合蛋白CSL(CBF1/RBP-Jκ/Suppressor of Hairless/LAG-1)組成。CSL為一種轉(zhuǎn)錄因子，能識(shí)別并結(jié)合位于Notch誘導(dǎo)基因啟動(dòng)子上的特定DNA序列。Notch配體與相鄰細(xì)胞的Notch受體結(jié)合后，經(jīng)腫瘤壞死因子-α轉(zhuǎn)化酶(TNF-α-converting enzyme,TACE)和γ-促分泌酶切割釋放出具有核定位信號(hào)的胞質(zhì)區(qū)(Notch intracellular domain,NICD)，NICD轉(zhuǎn)移至細(xì)胞核并與DNA結(jié)合蛋白CSL形成轉(zhuǎn)錄復(fù)合體，進(jìn)一步激活靶基因(如Hes、Hrt)發(fā)揮生物學(xué)效應(yīng)[5]。

2 Notch信號(hào)通路在銀屑病發(fā)病機(jī)制中的作用

2.1Notch信號(hào)通路參與銀屑病角質(zhì)形成細(xì)胞過度增殖和異常分化 角質(zhì)形成細(xì)胞的過度增殖和異常分化是銀屑病的主要病理改變之一。Notch信號(hào)通路對(duì)于調(diào)控角質(zhì)形成細(xì)胞分化、功能和促進(jìn)表皮細(xì)胞再生是必不可少的，阻斷Notch信號(hào)將導(dǎo)致角質(zhì)形成細(xì)胞分化異常及皮膚屏障功能障礙[6-8]。Skarmoutsou等[7]研究發(fā)現(xiàn)正常皮膚組織中Notch1、Notch2信號(hào)分子主要表達(dá)于表皮下層，銀屑病皮損組織中則貫穿表達(dá)于表皮全層。腫瘤壞死因子(Tumor necrosis factor-α，TNF-α)是一種與銀屑病免疫炎癥反應(yīng)密切相關(guān)的細(xì)胞因子，不僅能夠誘導(dǎo)皮膚內(nèi)黏附分子的表達(dá)、增強(qiáng)中性粒細(xì)胞的趨化、促進(jìn)淋巴細(xì)胞的浸潤(rùn)、加速朗格罕氏細(xì)胞的成熟，而且還能夠促進(jìn)角質(zhì)形成細(xì)胞的增殖[9]。活化的Notch信號(hào)分子能夠誘導(dǎo)表皮內(nèi)TNF-α及真表皮內(nèi)核因子κB(Nuclear factor-κB，NF-κB)的表達(dá)，TNF-α可通過NF-κB信號(hào)途徑促進(jìn)Jagged 1的表達(dá)，反之Jagged 1亦能通過與鄰近細(xì)胞表面Notch受體結(jié)合，觸發(fā)Notch信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，通過NF-κB等轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控Notch靶基因的表達(dá)，并形成Jagged 1與TNF-α的正向自調(diào)環(huán)路[10]。銀屑病患者皮損中Notch1、Notch2、Jagged 1及Hes-1的 mRNA與蛋白表達(dá)水平均較正常皮膚組織明顯升高，經(jīng)TNF-α抑制劑阿達(dá)木單抗與依那西普治療后表達(dá)水平均明顯降低，尤其以阿達(dá)木單抗治療后Jagged 1的降低水平最為顯著[7]。因此，在銀屑病治療過程中，阿達(dá)木單抗等生物制劑可通過Notch信號(hào)通路發(fā)揮其抑制TNF-α等疾病關(guān)鍵性細(xì)胞因子的作用[7]。

在Notch信號(hào)活化過程中，Notch配體與受體相互作用，經(jīng)酶切后釋放NICD，NICD入核形成NICD/CSL轉(zhuǎn)錄激活復(fù)合體，相對(duì)于胞膜和胞漿定位，Notch信號(hào)分子的胞核定位是最具功能的活性形式[11]。Lowell等[12]研究指出正常皮膚組織中僅偶見Notch1信號(hào)分子胞核染色陽性；Abdou等對(duì)比正常皮膚組織與銀屑病皮損中Notch1表達(dá)情況發(fā)現(xiàn)，正常皮膚組織中雖然有一定比例的胞核染色，但較分散，而在銀屑病皮損中Notch1的胞核染色比例更高、程度更彌漫，且Notch1染色強(qiáng)度亦明顯高于正常皮膚組織[11]。Notch1既高表達(dá)于銀屑病皮損，同時(shí)其染色強(qiáng)度、胞核染色比例及彌漫程度又均與銀屑病的疾病嚴(yán)重程度評(píng)分(Psoriasis area and severity index，PASI)顯著相關(guān)；經(jīng)PUVA(Psoralen and UVA)治療后，Notch1胞核染色則消失[11]。因此，Notch信號(hào)通路參與銀屑病的發(fā)病機(jī)制，并可作為疾病有效治療的評(píng)估指標(biāo)。

2.2Notch信號(hào)通路與銀屑病微血管生成 銀屑病是一種慢性血管生成依賴性疾病，皮膚微血管異常是其重要且最先發(fā)生的病理改變。Notch/Jagged1蛋白可被認(rèn)為是一種新型的血管生長(zhǎng)因子，它在血管發(fā)生、分化和成熟過程中發(fā)揮重要的調(diào)控作用，且與經(jīng)典的促血管生成通路，即血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(Vascular endothelial growth factor，VEGF)通路，存在密切關(guān)系：VEGF能夠誘導(dǎo)Notch配體的表達(dá)，反之，Notch信號(hào)亦能調(diào)控VEGF受體影響VEGF通路的生物學(xué)效應(yīng)[13]。Notch1、Delta-like4及靶基因Hrt-1高表達(dá)于銀屑病皮損微血管處，且Notch1與血管內(nèi)皮細(xì)胞標(biāo)記物VIII因子共定位[14]。血清淀粉蛋白A(Acute serum amyloid A，A-SAA)是一種主要的急性實(shí)相反應(yīng)蛋白，除了影響膽固醇的運(yùn)輸、調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)等基本功能外，尚能影響血管新生。銀屑病患者血清及皮損組織中A-SAA表達(dá)水平明顯增高，且體外研究表明A-SAA能夠顯著誘導(dǎo)人微血管內(nèi)皮細(xì)胞中Notch1-NICD、Jagged1、Hrt-1及VEGF的表達(dá)[14]。在關(guān)節(jié)型銀屑病的研究中發(fā)現(xiàn)，銀屑病受累關(guān)節(jié)滑膜組織中Notch1-NICD、Notch4-NICD的表達(dá)水平明顯高于骨關(guān)節(jié)炎的滑膜組織，其滑膜血管區(qū)Notch1-NICD、Notch4-NICD的表達(dá)水平亦明顯高于類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎；且VEGF 和血管生成素-2(An-giopoietin-2，Ang-2)單獨(dú)或者聯(lián)合作用均能促進(jìn)滑膜組織和人微血管內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)和分泌Notch1-NICD、Notch4-NICD/Delta-like4及靶基因Hrt-2[15]。siRNA干擾沉默Notch1則能夠明顯抑制A-SAA、VEGF 和Ang-2誘導(dǎo)的血管管腔形成及內(nèi)皮細(xì)胞遷移，表明Notch1信號(hào)通路可能通過調(diào)控血管內(nèi)皮細(xì)胞功能參與銀屑病的發(fā)病[14,15]。

2.3Notch信號(hào)通路與銀屑病CD4+T淋巴細(xì)胞活化與功能 CD4+T淋巴細(xì)胞介導(dǎo)的異常免疫反應(yīng)在銀屑病發(fā)生和發(fā)展中發(fā)揮重要的作用，Th1優(yōu)勢(shì)免疫應(yīng)答和Th17細(xì)胞浸潤(rùn)是銀屑病的免疫學(xué)特征[16-19]。TNF-α和干擾素γ(Interferon-γ，IFN-γ)是Th1細(xì)胞的主要效應(yīng)性細(xì)胞因子，IL-17A、IL-17F和IL-22是Th17細(xì)胞的主要效應(yīng)性細(xì)胞因子。銀屑病皮損組織中大量T淋巴細(xì)胞活化及其分泌的細(xì)胞因子形成異常免疫微環(huán)境是促發(fā)表皮角質(zhì)形成細(xì)胞過度增殖和分化異常的始動(dòng)因素。Notch信號(hào)在T淋巴細(xì)胞的增殖、分化及功能調(diào)節(jié)方面均具有重要的作用[20,21]。Ambler等[10]研究發(fā)現(xiàn)，表皮Notch信號(hào)活化將上調(diào)表皮和真皮組織中Jagged 1的表達(dá)、促進(jìn)真皮組織中炎癥細(xì)胞和CD4+T淋巴細(xì)胞的浸潤(rùn)以及TNF-α等細(xì)胞因子的表達(dá)；特異性敲除表皮Jagged 1則能明顯抑制表皮增生和真皮組織的上述改變。Ma等研究指出銀屑病患者外周血CD4+T淋巴細(xì)胞中Notch1及Hes-1表達(dá)水平明顯增高，γ-分泌酶抑制劑DAPT{N-[N-(3,5-difluorophenacetyl-L-alanyl)]-S-phenylglycine t-butyl ester}能夠劑量依賴性降低銀屑病患者及模型小鼠CD4+T淋巴細(xì)胞中Notch1、Hes-1、Th17細(xì)胞比例、Th17細(xì)胞特異性轉(zhuǎn)錄因子RORγt及IL-17A的表達(dá)與分泌[22,23]。Act1(NF-κB activator 1)是活化核轉(zhuǎn)錄因子NF-κB的重要蛋白分子，在IL-17信號(hào)通路中起重要作用，是IL-17、IL-17R以及下游信號(hào)傳導(dǎo)間的重要連接分子。新近研究指出IL-17能夠誘導(dǎo)Notch1活化，形成Act1-NICD1復(fù)合物并易位至細(xì)胞核，進(jìn)而調(diào)控Notch信號(hào)通路中調(diào)節(jié)炎癥和細(xì)胞增殖的靶基因表達(dá)[24]。初始型T淋巴細(xì)胞的活化依賴于具有專職抗原遞呈功能的樹突狀細(xì)胞，活化的樹突狀細(xì)胞可通過分泌IL-12和IL-23分別誘導(dǎo)Th0細(xì)胞向Th1和Th17細(xì)胞分化，且表達(dá)Delta-like 4的活化樹突狀細(xì)胞具有更強(qiáng)的誘導(dǎo)Th1和Th17細(xì)胞分化的能力[25-27]。銀屑病患者采用IL-12/IL-23抑制劑ustekinumab治療后，其皮損組織中Notch1、Notch2、Jagged 1及Hes-1表達(dá)水平均明顯降低[7]。因此，Notch信號(hào)通路可通過調(diào)控CD4+T淋巴細(xì)胞，特別是Th17細(xì)胞的分化和功能在銀屑病的疾病過程中發(fā)揮作用；Notch1信號(hào)通路與Th17細(xì)胞/IL-17互相促進(jìn)，阻斷Notch1信號(hào)通路將減輕Th17細(xì)胞在銀屑病中的致炎效應(yīng)[23,24]。

2.4Notch信號(hào)分子基因多態(tài)性與銀屑病相關(guān)性 遺傳流行病學(xué)和遺傳學(xué)研究均證實(shí)，銀屑病是一種多因子遺傳模式的復(fù)雜疾病，涉及多個(gè)基因間的相互作用及基因與環(huán)境的交互作用。以家系為基礎(chǔ)的全基因組關(guān)聯(lián)分析發(fā)現(xiàn)了20多個(gè)銀屑病可能相關(guān)的連鎖區(qū)域，其中分布在染色體6p、17q、4q、1q21、3q21、19p、1p、6q、16q、4q31、18p11、5q31-q33、20q13上的13個(gè)基因座位PSORS1-PSORS13(Psoriasis susceptibi-lity)被OMIM(Online Mendelian Inheritance in Man，在線《人類孟德爾遺傳》)收錄。Notch2 基因定位于1號(hào)染色體1p13-p11，該位置也是PSORS7的定位區(qū)。Michailidis等[28]研究發(fā)現(xiàn)：Notch2基因3號(hào)外顯子+316位置rs10910779位點(diǎn)T/C多態(tài)性與銀屑病發(fā)生相關(guān)，T/C基因型頻率在男性銀屑病患者中明顯高于男性健康對(duì)照者，攜帶T/C基因型是男性早發(fā)型銀屑病的危險(xiǎn)因素。該位點(diǎn)T/C轉(zhuǎn)換會(huì)導(dǎo)致Notch2細(xì)胞外結(jié)構(gòu)域第三個(gè)EGF重復(fù)序列的絲氨酸被脯氨酸取代，EGF重復(fù)序列對(duì)于Notch受體與配體間相互作用、Notch受體糖基化修飾以及Notch信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)是非常必要的，因此該替代將影響Notch2信號(hào)分子的空間結(jié)構(gòu)及功能。Notch4基因5′側(cè)翼-1744位置rs387071位點(diǎn)C/T多態(tài)性研究顯示，該位點(diǎn)TT基因型及T等位基因頻率在女性銀屑病患者顯著高于女性健康對(duì)照者，攜帶TT基因型及T等位基因是女性晚發(fā)型銀屑病的危險(xiǎn)因素[28]。Notch4基因1號(hào)外顯子5′UTR區(qū)(untranslated region)-25位置rs367398位點(diǎn)A/G多態(tài)性研究同樣發(fā)現(xiàn)，女性銀屑病患者GG、AG基因型頻率明顯高于女性健康對(duì)照者，攜帶G等位基因是女性晚發(fā)型銀屑病的危險(xiǎn)因素[28]。位于染色體6p21.3上的PSORS1作為目前最主要的銀屑病易感基因位點(diǎn)被多次重復(fù)驗(yàn)證，PSORS1的基因定位恰好與Notch4相同。Notch4基因位點(diǎn)多態(tài)性研究顯示其rs387071、rs367398與女性晚發(fā)型銀屑病相關(guān)[28]，而有關(guān)PSORS1的研究則顯示與晚發(fā)型銀屑病無相關(guān)性[29]。在成人銀屑病發(fā)病率調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，50～59歲年齡范圍內(nèi)女性銀屑病發(fā)病率明顯高于男性，提示女性晚發(fā)型銀屑病的發(fā)病機(jī)制不同于男性，性激素在其發(fā)病機(jī)制中起到更為重要的作用[28,30]。

2.5Notch信號(hào)通路與銀屑病骨髓造血細(xì)胞活性 骨髓在銀屑病的疾病過程中發(fā)揮重要作用，銀屑病患者骨髓CD34+細(xì)胞定向分化的CD4+/CD8+T淋巴細(xì)胞和CD4+CD25+T淋巴細(xì)胞具有其外周血和皮損組織中T淋巴細(xì)胞的功能特點(diǎn)，且銀屑病患者骨髓造血細(xì)胞體外增殖活性及集落形成能力較正常人降低[31,32]。Notch信號(hào)通路參與造血細(xì)胞發(fā)育過程的各個(gè)階段，其靶基因Hes-1是造血過程的轉(zhuǎn)錄抑制因子，能夠影響造血干細(xì)胞的功能狀態(tài)。因此，銀屑病患者骨髓CD34+細(xì)胞高表達(dá)的Hes-1可能是造成其骨髓造血細(xì)胞增殖活性降低的原因[33]。

3 小結(jié)與展望

Notch信號(hào)分子基因多態(tài)性與銀屑病的疾病發(fā)生相關(guān)，Notch信號(hào)通路調(diào)控銀屑病角質(zhì)形成細(xì)胞異常分化、微血管生成、T淋巴細(xì)胞活化等主要致病因素，且參與銀屑病的骨髓造血細(xì)胞低活性增殖。隨著Notch信號(hào)通路在銀屑病發(fā)病機(jī)制中作用的深入研究，Notch信號(hào)通路有望成為銀屑病免疫靶向治療的新靶點(diǎn)。