鮮紅斑痣發(fā)病及治療相關(guān)機制研究進展

王美玲 劉華緒

鮮紅斑痣(port wine stain, PWS)是一種涉及毛細血管和毛細血管后靜脈的人類皮膚的先天性、進行性血管畸形。其患病率可達3/1000～5/1000[1]。由于大多數(shù)畸形發(fā)生在面部，會對患者的精神心理和正常生活產(chǎn)生不良影響。該病患者出生時呈鮮紅色或淡紅色扁平的斑片，隨著年齡增長，紅斑顏色逐漸加深為深紅色或紫紅色，70%患者最終病變區(qū)會出現(xiàn)增厚畸形，甚至發(fā)展為結(jié)節(jié)樣改變[2]。PWS的原因和發(fā)病機制目前尚未完全了解，其治療效果也有待提高。本文將就鮮紅斑痣的發(fā)病機制研究現(xiàn)狀、病理學研究進展以及激光治療后血管再通和再灌注的研究現(xiàn)狀進行綜述，以期為臨床提高療效有所裨益。

1 鮮紅斑痣的發(fā)病機制

雖然目前PWS發(fā)病機制還未完全闡明，但研究人員對PWS的發(fā)病機制提出了兩個假設(shè)。一種假設(shè)是軸突去神經(jīng)支配可能促進了PWS的發(fā)展。支持證據(jù)包括：(1)PWS通常發(fā)生在受某些軸突分支支配的區(qū)域(即三叉神經(jīng));(2)與正常皮膚相比，PWS中神經(jīng)纖維密度顯著降低[3]。第二個假設(shè)提出基因突變可能導(dǎo)致PWS的形成。 Shirley等[4]發(fā)現(xiàn)PWS中存在散發(fā)性體細胞鳥嘌呤核苷酸結(jié)合蛋白Gα亞基q(GNAQ)突變(R183Q)，可能導(dǎo)致PWS 中的毛細血管畸形。Tan等[5]進一步確定GNAQ(c.548G>A)主要存在于異常PWS血管(60%)、結(jié)締組織(30%)和毛囊/腺體(20%)中，大量的GNAQ(R183Q)可能誘導(dǎo)JNK和ERK的連續(xù)激活，從而促成PWS的發(fā)病。

2 鮮紅斑痣的病理特征

近年來，有研究人員對PWS的病理特征做了研究[6],表明患PWS的嬰兒和幼兒皮膚早期存在多種病理異常，包括基底膜層數(shù)增加，平滑肌退行性變，膠原蛋白以及彈性纖維的紊亂和肥大。他們認為PWS不僅是血管畸形，而且是涉及嬰兒和幼兒中人體皮膚的整個生理環(huán)境的疾病。通過對肥厚和結(jié)節(jié)性鮮紅斑痣的超微結(jié)構(gòu)研究發(fā)現(xiàn)，其組織病理涉及血管內(nèi)皮細胞、周細胞、成纖維細胞和角質(zhì)形成細胞的異常改變。這些細胞都處于極度活躍狀態(tài)，并表現(xiàn)出高度增生、分泌與合成代謝亢進。其胞質(zhì)內(nèi)都可見到許多的粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、游離核糖體、囊泡、高爾基體、增大的線粒體等。這些病理改變導(dǎo)致成纖維細胞過度分泌異常的膠原纖維病理性堆積、血管基質(zhì)的改變等，最終導(dǎo)致軟組織畸形。嬰兒PWS病變與肥厚和結(jié)節(jié)性的相似，只是沒有肥厚和結(jié)節(jié)型明顯[7]。

Tan等[8]的研究發(fā)現(xiàn)，PWS的內(nèi)皮細胞(ECs)具有干細胞特性，在非結(jié)節(jié)性PWS病變中表達內(nèi)皮祖細胞標志物CD133和CD166。這表明PWS的ECs是分化受損的內(nèi)皮祖細胞(EPCs)，具有CD133+/CD166+/EphB1+/EfnB2+的特異性表型。且在PWS患者的皮損中，小動脈和小靜脈均顯示出分化障礙，這與EphB1和EfnB2的失調(diào)性表達有關(guān)，而EphB和EfnB2分別為靜脈和動脈的分子表型。PWS的EPC中共表達EphB1和EfnB2，通過EphB1和EfnB2的共存破壞正常內(nèi)皮細胞間的相互作用，導(dǎo)致PWS的血管出現(xiàn)進行性擴張,最終形成發(fā)育不成熟的小靜脈樣脈管系統(tǒng)。研究表明，在PWS的早期發(fā)育過程中，擴張的血管是厚壁血管而不是薄壁血管?？傊琍WS血管是一種未成熟的毛細血管系統(tǒng)，具有異常的干細胞特性、靜脈和動脈的雙重特征。

有學者對PWS病變中蛋白質(zhì)的差異表達(DE)研究發(fā)現(xiàn)，PWS的DE蛋白主要參與代謝/生物合成，膜運輸/胞吐，細胞骨架和細胞黏附/遷移等過程。與膜運輸/胞吐相關(guān)蛋白(如VAT1，IQGAP1，基底膜蛋白等)的表達顯著增多，表明PWS血管中的膜運輸/胞吐作用明顯上調(diào)。這與正常皮膚相比，PWS血管ECs分泌更多的細胞外囊泡參與胞吐這一生物學過程。細胞外囊泡可以通過在細胞之間交換生物信號來促進細胞間通信。表明內(nèi)皮細胞釋放的細胞外囊泡可能是潛在的細胞間信號介質(zhì)，參與PWS的發(fā)生發(fā)展。此外，已經(jīng)證實PWS病變中Col6A1和Col6A3蛋白的水平降低，這為之前提到的肥厚和結(jié)節(jié)性PWS的膠原性改變提供了初步的分子機制。IQGAP1，perlecan和血影蛋白的上調(diào)可調(diào)節(jié)細胞黏附/遷移信號的傳導(dǎo)，從而有助于PWS血管的進行性擴張[9]。

3 鮮紅斑痣發(fā)展過程中相關(guān)激酶及信號通路

PWS發(fā)展過程中激酶水平及信號通路的研究結(jié)果顯示，在肥厚和結(jié)節(jié)性PWS 病變中，存在PKCα、PDPK1和PLC-γ的進行性激活、PP2A和DAG表達增加，這與該疾病的病理進展正相關(guān)。而且隨著肥厚和結(jié)節(jié)性PWS病變的發(fā)展，PKCα和PI3K信號通路會出現(xiàn)不同程度的激活[10]。研究發(fā)現(xiàn)隨著PWS病程的不斷進展，不同時期會有不同激酶被激活：(1)c-Jun N末端激酶和細胞外信號調(diào)節(jié)激酶(ERK)的激活，可能有助于PWS的發(fā)展; (2)激活蛋白激酶 B(AKT)和磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)，可能參與PWS的血管肥大發(fā)育; (3)磷酸肌醇磷脂酶Cγ亞基在PWS最晚期被激活，可能參與結(jié)節(jié)形成[11]。

PI3K和AKT是相聯(lián)系的，在這個過程中磷脂酰肌醇-3.4.5三磷酸(PIP3)是PI3K的重要第二信使，PIP3可通過一系列的分子機制，激活絲氨酸/蘇氨酸激酶PDK1和AKT。這表明AKT是 PI3K 激活的下游靶標，構(gòu)成PI3K/AKT信號通路。其下游的多種酶、激酶和轉(zhuǎn)錄因子等都可被AKT激活，如AKT通過引導(dǎo)雷帕霉素靶蛋白(mTOR)的磷酸化來控制蛋白質(zhì)合成和細胞生長，調(diào)節(jié)細胞的功能[12]。從而參與PWS的發(fā)展過程。另外，研究表明，PI3K/AKT通路還參與多種病理和生理改變，包括增殖、遷移、侵襲、血管生成和腫瘤等。

從PWS病理發(fā)展過程來看，如果我們可以對其涉及的信號通路和各種調(diào)節(jié)激酶途徑進行抑制，將會阻止PWS的發(fā)展，從而提高PWS的清除率。

4 鮮紅斑痣的激光與光動力治療

鮮紅斑痣的傳統(tǒng)治療方法包括植皮手術(shù)、冷凍治療等。而脈沖染料激光(PDL)以及光動力(PDT)是目前對于PWS的治療應(yīng)用最多的。其他類型激光如長脈寬1064/532 nm Nd：YAG激光，755 nm長脈寬翠綠寶石激光，強脈沖光等也有成功治療的報道[1]。

PDL目前仍舊是PWS臨床治療的首選，激光治療PWS的機制是血管紅細胞內(nèi)的含氧血紅蛋白吸收激光的能量轉(zhuǎn)換成熱能，引起血液凝固進而血管破壞。但對動物模型的研究發(fā)現(xiàn)PDL治療后血管可以在2周內(nèi)再通和再灌注[13]。

PDT在PWS的治療中也占有重要地位，它是將光敏劑注入人體，再以特定波長的光照射病變部位，在氧分子的參與下，形成單態(tài)氧或其他氧自由基，誘導(dǎo)細胞死亡，從而起到治療的作用。其主要構(gòu)成要素是光敏劑，光和氧。其機制主要是經(jīng)靜脈注射光敏劑，并被血管內(nèi)皮細胞吸收，其他細胞組織吸收很少。當激光照射時，含有豐富光敏劑的畸形血管被破環(huán)。研究表明PDT可使血管內(nèi)皮細胞損傷并釋放相應(yīng)的凝血因子，啟動凝血過程，形成血栓，進而破壞畸形擴張的毛細血管網(wǎng)[14]。而近年來對激發(fā)光源和光敏劑也有不同的研究和選擇。新一代光敏劑-海姆泊芬于近年批準上市，它的主要成分是血卟啉單甲醚。與其他光敏劑相比，其具有組織選擇性高、光動力效應(yīng)強、毒性低、代謝快、避光時間短等特點。目前我國學者已經(jīng)完成了其的I-III期的臨床實驗，初步認證了其安全性與有效性[15]。

5 激光治療PWS后血管的再通和再灌注

5.1 血管再生 從已有的血管產(chǎn)生新的血管稱為血管生成，即血管再生，即血管基底膜、細胞外基質(zhì)發(fā)生降解，血管內(nèi)皮細胞遷移、增殖形成新的血管網(wǎng)絡(luò)[16]。血管生成是組織招募血管形成新血管以使組織血管化的過程。在大多數(shù)情況下，組織經(jīng)歷生理性缺氧，導(dǎo)致組織產(chǎn)生血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)、成纖維細胞生長因子(FGF)、基質(zhì)衍生因子(SDF-1)，單核細胞趨化因子(MCP-1)，血管生成素1和2等，這些因子從已有的毛細血管中動員小血管內(nèi)皮細胞，以及募集骨髓內(nèi)皮前體，促進局部血管生成。血管生成是多種疾病(血管畸形、血管瘤、癌癥、銀屑病、黃斑變性)發(fā)病機制的基礎(chǔ)[17]。

PI3K/AKT信號通路也參與了血管再生過程，PI3K/AKT途徑可通過調(diào)節(jié)一氧化氮信號轉(zhuǎn)導(dǎo)內(nèi)皮細胞參與血管生成。內(nèi)皮祖細胞(EPCs)和內(nèi)皮細胞(ECs)也與血管再通有著密切關(guān)系。體外研究表明，AKT可以激活其下游的mTOR/P70S6K通路，調(diào)節(jié)EPCs和ECs的功能，一般情況下，外周血中只有很少的EPCs，而當機體缺血缺氧時，在多種細胞因子的介導(dǎo)下(eNOS、MMP-2和SDF-1a等)，EPC可以遷移到缺血部位，促進血管形成，從而形成生理或病理性新生血管。此外，mTOR-p70S6K途徑也被證明可以促進基質(zhì)金屬蛋白酶(MMPs)和尿激酶纖維蛋白溶酶原激活物(uPA)的表達，MMPs可以降解血管基底膜，重塑細胞外基質(zhì)，使內(nèi)皮細胞在血管生成過程中遷移。MMPs還可以提高許多血管生成因子的利用率和生物活性，如VEGF、FGF和轉(zhuǎn)化生長因子等。而uPA可以協(xié)同降解細胞外基質(zhì)和基底膜，并直接調(diào)節(jié)基質(zhì)金屬蛋白酶的活性。進而促進血管再生[18]。

5.2 PDL治療后血管再生的機制 激光治療后血管再生和再灌注是目前臨床上鮮紅斑痣治療效果不佳的主要原因。因此，研究激光治療后鮮紅斑痣血管的再生和再灌注的機制對其治療具有重大意義。研究提示PDL治療后可能激活相應(yīng)的血管生成信號通路，從而導(dǎo)致血管再通和再灌注。目前PDL干預(yù)后所致的鮮紅斑痣血管再通機制并不清楚，推測PWS的PDL治療會對血管造成嚴重的急性損傷[13]。血管損傷可導(dǎo)致炎癥反應(yīng)和局部缺氧，炎癥反應(yīng)會通過提高多種趨化因子和促炎細胞因子的表達水平，將單核細胞、記憶T細胞和樹突細胞等募集到炎癥部位，這表明炎癥/免疫調(diào)節(jié)因子是PDL激活的重要因子，并在整個血管生成過程中發(fā)揮了非常積極的作用[19,20]。炎癥反應(yīng)致使中性粒細胞、肥大細胞、淋巴細胞和巨噬細胞等高水平表達血管生成因子(如VEGF，F(xiàn)GF)以及與細胞外基質(zhì)降解有關(guān)的分子(如mmp，plau)等，進而促進血管生成[21]。而缺氧將促進轉(zhuǎn)錄因子缺氧誘導(dǎo)因子-1a(hypoxia-induciblefactor—lalpha，HIF-1a)的穩(wěn)定不被降解 。HIF-1a 是一種對氧敏感的關(guān)鍵性調(diào)控分子，是控制血管生成的主要基因[22,23]。它能直接與促進血管生長的細胞因子的啟動子部位相結(jié)合，從而促進這些細胞因子的轉(zhuǎn)錄，如PDGF和VEGF[13]。VEGF是在血管生成途徑中起主要作用的生長因子。VEGF通過與VEGFR2結(jié)合而激活其酪氨酸激酶的活性，這可以在內(nèi)皮細胞中產(chǎn)生全范圍的VEGF反應(yīng)，如內(nèi)皮細胞增殖、遷移和血管微管蛋白的形成，最終導(dǎo)致血管生成[21]。VEGFR2的激活還將激活許多下游途徑，例如磷脂酰肌醇(-3)激酶/蛋白激酶B/雷帕霉素靶蛋白(phosph0inositide3-kinase/protein kinase B/mammalian targetof rapamycin， PI3K/AKT/mTOR)。 mTOR是一種絲氨酸-蘇氨酸蛋白激酶，能夠磷酸化4E結(jié)合蛋白1和核糖體蛋白S6激酶，能有效地介導(dǎo)加帽依賴型翻譯的起始步驟[13]。而且VEGF和HIF-1α可以通過血管生成途徑相互上調(diào)。 VEGF是HIF-1α的下游靶標之一，缺氧激活的HIF-1α可以易位到細胞核中并直接結(jié)合VEGF啟動子的缺氧反應(yīng)元件并激活其轉(zhuǎn)錄，從而導(dǎo)致VEGF mRNA水平的增加[24]，或者，VEGF可以通過PI3K/AKT信號傳導(dǎo)增加HIF-1αmRNA翻譯成蛋白質(zhì)[25]，最終參與PWS血管的再生和血運重建。

PDL治療后導(dǎo)致的血管再通和再灌注與鮮紅斑痣形成的機制是不同的，如前所述，鮮紅斑痣是常見的先天性毛細血管畸形，其發(fā)病機制尚未明確。而PDL治療后血管再生是后天造成的，是對激光治療損傷的一種防御修復(fù)反應(yīng)導(dǎo)致的。所以，無論是能夠明確鮮紅斑痣的發(fā)病機制，還是了解其治療后復(fù)發(fā)的原因，都能提高鮮紅斑痣的治療效果。

5.3 PDL聯(lián)合血管生成抑制劑 近年來，許多學者研究血管生成抑制劑和PDL聯(lián)合應(yīng)用。有研究發(fā)現(xiàn)局部阿莫替尼(axitinib)可以通過抑制AKT/mTOR/P70S6K和SHC1/MEK/ERK途徑的級聯(lián)反應(yīng)，從而抑制 PDL 治療誘導(dǎo)的血管再生[21]。雷帕霉素可以抑制mTOR活性，在嚙齒類動物實驗研究中發(fā)現(xiàn)，局部外用雷帕霉素(rapamycin，RPM)可抑制 AKT/mTOR/P70S6K 通路，系統(tǒng)地抑制PDL誘導(dǎo)的血管生成的早期階段。雷帕霉素還可以抑制PDL誘導(dǎo)的HIF-1α，VEGF和核糖體S6蛋白激酶的表達，以及動物模型中核糖體S6蛋白激酶和AKT的磷酸化水平[25]。另有研究顯示 PDL 聯(lián)合咪喹莫特對于阻止PWS在激光治療后的復(fù)發(fā)有一定的作用，其機制為咪喹莫特通過激活toll樣受體7(TLR 7)而產(chǎn)生抗血管生成作用[26]。另外西羅莫司也可抑制mTOR信號通路，調(diào)節(jié)細胞生長的酶和代謝途徑，與抑制PDL治療后的血運重建有協(xié)同作用[27]。這些血管生成抑制劑與PDL的聯(lián)合使用，通過抑制相關(guān)的調(diào)控因子及信號通路，在一定程度上提高了PWS的清除率。

6 結(jié)論

本文從鮮紅斑痣的發(fā)病機制、病理改變、血管再通和再灌注研究現(xiàn)狀等方面對其基礎(chǔ)研究進展進行了闡述，根據(jù)目前對于PWS的病理變化、發(fā)病機制以及治療進展等涉及的各種信號通路及分子機制的研究，表明PDL聯(lián)合血管抑制劑對PWS的臨床治療有積極意義。雖然目前血管生成抑制劑與PDL聯(lián)用有一定的效果，但不能完全抑制血管生成信號通路。因此，尋找其他更為有效的抗血管生成藥物和(或)聯(lián)合多種抗血管生成藥物，提高對PDL后鮮紅斑痣的治療效果，將是未來治療鮮紅斑痣的重要發(fā)展方向。