賴來桂，許愛娥

（1.浙江中醫(yī)藥大學(xué)，杭州 330053；2.浙江中醫(yī)藥大學(xué)附屬杭州第三人民醫(yī)院，杭州 310009）

黑素小體代謝與相關(guān)皮膚病

賴來桂1，許愛娥2

（1.浙江中醫(yī)藥大學(xué)，杭州 330053；2.浙江中醫(yī)藥大學(xué)附屬杭州第三人民醫(yī)院，杭州 310009）

黑素小體是皮膚、眼、內(nèi)耳、腦膜等處色素細(xì)胞特有的、溶酶體樣的膜性細(xì)胞器，是合成和儲(chǔ)存黑色素的亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，其代謝過程包括黑素小體的生成、轉(zhuǎn)運(yùn)和降解三個(gè)過程。其代謝過程的異?？蓪?dǎo)致一些皮膚病的發(fā)生。文中簡要地綜述了黑素小體的代謝過程以及與代謝異常有關(guān)的皮膚病。

黑素小體；生成；轉(zhuǎn)運(yùn)；降解；皮膚病

表皮黑素單位是由1個(gè)黑素細(xì)胞和大約36個(gè)相鄰的角質(zhì)形成細(xì)胞組成，其主要功能是產(chǎn)生和分配黑素，黑素細(xì)胞主要位于皮膚上皮的基底層、毛囊、視網(wǎng)膜色素上皮層及虹膜中，其內(nèi)的黑素小體是一種溶酶體相關(guān)細(xì)胞器，是合成黑色素的場所，載有黑素的黑素小體通過微管蛋白和肌動(dòng)蛋白從核周胞質(zhì)的起始部位向黑素細(xì)胞的樹突的末端移位，后黑素小體轉(zhuǎn)運(yùn)至角質(zhì)形成細(xì)胞內(nèi)，再分散進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，最終隨著角質(zhì)形成細(xì)胞的脫落而被降解。

1 黑素小體的生成

1.1 黑素小體的生成 黑素小體的生成在形態(tài)學(xué)上根據(jù)其成熟程度的不同可以分成四期：Ⅰ期黑素小體即早期黑素小體，含有很多囊泡樣結(jié)構(gòu),并含有少許不規(guī)則的纖維性結(jié)構(gòu)；Ⅱ期黑素小體呈橢球形,內(nèi)有沿長軸平行排列的纖維絲；Ⅲ期黑素小體可見少量黑素在纖維絲上沉積；Ⅳ期黑素小體可見纖維絲被黑素完全遮蓋[1]。

早期黑素小體又稱前黑素小體（premelanosome），來源于內(nèi)膜系統(tǒng),包括內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、衣被囊泡、溶酶體和內(nèi)體。其黑素小體的酶組分包括酪氨酸酶（tyrosinase），酪氨酸酶相關(guān)蛋白－1（tyrosinase-related protein 1，TRP-1） 和多巴互變異構(gòu)酶（dopachrome tautomerase),它們依靠 OA1，P，MATP，ATP7A 和BLOC-1（溶酶體相關(guān)細(xì)胞器復(fù)合體生物發(fā)生－1）的功能來合成真黑素和褐黑素。黑素小體的主要纖維結(jié)構(gòu)成分是Pmel17/gp100/SilV，它是一種位于Ⅰ、Ⅱ期黑素小體基質(zhì)中的跨膜糖蛋白。黑素小體的結(jié)構(gòu)蛋白以及合成黑素所需酶類，均由分揀小泡（sorting vesicle）從反式高爾基體（trans Golgi network,TGN）依次投送進(jìn)入前黑素小體，分揀小泡投送酪氨酸酶和TRP－1至黑素小體啟動(dòng)黑素合成，投送Pmel17蛋白至黑素小體形成纖維絲骨架[1]。

1.2 與黑素小體生成異常相關(guān)皮膚病

1.2.1 Hermansky-Pudlak 綜合征（HPS） Hermansky－Paudlak綜合征是一組常染色體隱性遺傳性疾病，臨床上以白化病、出血傾向和組織內(nèi)蠟樣脂質(zhì)聚積三聯(lián)癥為主要特征,可伴有致命性的并發(fā)癥如肺纖維化、肉芽腫性結(jié)腸炎、腎衰以及心肌病等。其主要以黑素小體生成障礙為特征。在人類，已經(jīng)確定有8種HPS的基因亞型,分別由8個(gè)不同的基因突變引起，即HPS1,ADTβ3A,HPS3,HPS4,HPS5,HPS6,DTNBP1 和 BLOC1S3，某些HPS蛋白互相結(jié)合形成BLOCs（溶酶體相關(guān)細(xì)胞器復(fù)合體生物發(fā)生），包括BLOC-1，BLOC-2和BLOC-3，這些復(fù)合體對(duì)黑素小體合成所需蛋白等從反式高爾基體轉(zhuǎn)移至成熟黑素小體是至關(guān)重要的。BLOC-1由 palladin，muted,cappuccino,HPS7/dysbindin蛋白以及最近發(fā)現(xiàn)的一些亞基如BLOS1，BLOS2，BLOS3和snapin組成。在這些BLOC-1亞基中，只有HPS7/dysbindin基因缺陷可以引起人類的HPS。BLOC-2包括HPS3，HPS5和HPS6蛋白。HPS5是由HPS5基因突變引起，電鏡下觀察發(fā)現(xiàn)HPS5患者黑素細(xì)胞胞體和樹突內(nèi)含有大量早期黑素小體，免疫熒光檢測發(fā)現(xiàn)黑素細(xì)胞樹突內(nèi)TRP－1含量下降，提示可能是酪氨酸酶和TRP－1轉(zhuǎn)運(yùn)異常，未能有效地轉(zhuǎn)移至HPS5的患者的黑素小體內(nèi)[2]。由HPS6基因突變引起的HPS6，也是BLOC-2的一個(gè)亞基。Huizing等[3]研究發(fā)現(xiàn)，在HPS患者的HPS6基因單一外顯子上存在大量的突變，包括移碼、錯(cuò)義和無義突變以及覆蓋了整個(gè)HPS6基因組區(qū)域約20kb的缺失。其機(jī)制類似于HPS5，生成黑素的酪氨酸酶和TRP－1未能有效地轉(zhuǎn)移至HPS6的患者的黑素小體內(nèi)，造成黑素小體生成障礙而導(dǎo)致了色素減退。BLOC-3包括HPS1和HPS4，在人類黑素細(xì)胞中，HPS1蛋白位于早期黑素小體和無衣被包繞的囊泡中。HPS1和HPS4患者患漸進(jìn)性肺纖維化和肉芽腫性結(jié)腸炎的風(fēng)險(xiǎn)比較大。HPS2是由ADTβ3A基因突變引起，是編碼AP-3的β3A亞單位。AP-3屬于一個(gè)含5種蛋白的胞內(nèi)蛋白分揀家族,能與酪氨酸酶結(jié)合并將之轉(zhuǎn)運(yùn)至黑素小體。在AP-3缺失的患者中，酪氨酸酶積聚于多囊體中提示AP-3在黑素小體蛋白分揀中起作用[4]。

1.2.2 Chediak-Higashi綜合征 (CHS)CHS是常染色體隱性遺傳病，其致病基因被稱為溶酶體運(yùn)輸調(diào)節(jié)因子基因(lysosomal trafficking regulator gene，LYST)，LYST 定 位 于1q42.1-42.2，表達(dá)產(chǎn)物廣泛參與膜泡轉(zhuǎn)運(yùn)的各個(gè)環(huán)節(jié)，臨床上以白化病、嚴(yán)重的免疫缺陷、出血傾向、反復(fù)的化膿性感染以及進(jìn)行性神經(jīng)癥狀及淋巴細(xì)胞增生為特征。LYST包含一個(gè)BEACH序列，BEACH被認(rèn)為是一種囊泡轉(zhuǎn)運(yùn)調(diào)節(jié)蛋白，它對(duì)囊泡轉(zhuǎn)運(yùn)至關(guān)重要。Burgess等[5]發(fā)現(xiàn)在BEACH蛋白的氨基末端有一個(gè)與梭狀芽孢桿菌毒素相似的區(qū)域，稱之為BEACH concanavalin A樣凝集素結(jié)構(gòu)域，這個(gè)區(qū)域可能參與分泌途徑中蛋白的轉(zhuǎn)運(yùn)和分揀。LYST還包含一系列類似ARM和HEAT結(jié)構(gòu)域的疏水螺旋結(jié)構(gòu)，其中HEAT與囊泡轉(zhuǎn)運(yùn)有關(guān)，ARM結(jié)構(gòu)域可能調(diào)節(jié)膜連接。LYST的羧基端包含一些WD－40重復(fù)序列，它們參與蛋白之間的相互作用[6]。Collier等[7]在患Chediak-Higashi綜合征的貓的視網(wǎng)膜色素上皮中發(fā)現(xiàn)了大量的形態(tài)異常的黑素小體和前黑素小體，上皮內(nèi)含有許多粗大的色素顆粒，有些黑素顆粒由前黑素小體和處于不同成熟期的黑素小體構(gòu)成，有些色素顆粒同時(shí)含有黑素小體和溶酶體的成分，他們提出：前黑素小體與溶酶體的融合破壞了前黑素小體，最終導(dǎo)致貓的視網(wǎng)膜色素上皮色素減退。

2 黑素小體的轉(zhuǎn)運(yùn)

2.1 黑素小體的轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制 黑素小體的轉(zhuǎn)運(yùn)過程包括黑素小體在黑素細(xì)胞內(nèi)的轉(zhuǎn)運(yùn)和黑素小體從黑素細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)至角質(zhì)形成細(xì)胞兩個(gè)過程。參與黑素小體在黑素細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)的蛋白主要有驅(qū)動(dòng)蛋白（kinesin），動(dòng)力蛋白 (dynein),Rab27a，Melanophilin,肌球蛋白(Myosin Va)等。其中，驅(qū)動(dòng)蛋白介導(dǎo)黑素小體沿微管正向運(yùn)動(dòng)；動(dòng)力蛋白介導(dǎo)黑素小體負(fù)向運(yùn)動(dòng)；Rab27a/melanophilin/myosinVa復(fù)合體把黑素小體和肌動(dòng)蛋白微絲結(jié)合在一起，并通過MyosinVa的動(dòng)力作用維持黑素小體在黑素細(xì)胞樹突末梢積聚的狀態(tài)[8]。

關(guān)于黑素小體從黑素細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)至角質(zhì)形成細(xì)胞，其轉(zhuǎn)運(yùn)模式目前有以下四種假說：①注入②胞吐③膜泡轉(zhuǎn)運(yùn)④融合。射線、MSH、KGF、PAR-2等對(duì)角質(zhì)形成細(xì)胞的吞噬能力起正向調(diào)節(jié)作用，而外源性凝集素、細(xì)胞膜糖蛋白和煙酰胺等則對(duì)其起負(fù)向調(diào)節(jié)作用[9]。另外，鈣粘蛋白、SNAREs、Rab、Rho等也會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)運(yùn)過程有所影響[10]。

2.2 與黑素小體轉(zhuǎn)運(yùn)異常相關(guān)的皮膚病

2.2.1 Griscelli綜合征 Griscelli綜合征(Griscelli syndrome,GS)又稱格林塞利綜合癥，是一種少見的常染色體隱性遺傳病,以皮膚顏色變淺、銀灰白色頭發(fā)、發(fā)體內(nèi)大量簇狀色素沉著為特征。電鏡下可見患者皮損處黑素細(xì)胞核周的正常的成熟黑素小體異常堆積。在黑素細(xì)胞內(nèi)，Rab27a與黑素小體膜結(jié)合后，招募Mlph和MyoVA共同形成Rab27a-Mlph-MyoVA蛋白復(fù)合物，這種復(fù)合物將黑素小體與黑素細(xì)胞周邊的肌動(dòng)蛋白絲連接起來，介導(dǎo)黑素小體的轉(zhuǎn)運(yùn)。GS的發(fā)病與Rab27a-Mlph-MyoVA蛋白復(fù)合物的形成密切相關(guān)[11]。Kuroda等[12]發(fā)現(xiàn)Slp2-a（突觸結(jié)合蛋白樣蛋白2-a）也能控制黑素小體在黑素細(xì)胞的分布。Slp2-a是一種Rab27A結(jié)合蛋白，能與Rab27A共存于黑素小體，在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，用siRNAs將Slp2-a敲除可以顯著減少小鼠黑素細(xì)胞樹突內(nèi)黑素小體的分布，從而提示Slp2-a也可能與GS的發(fā)病有關(guān)系[13]。

GS臨床上分為三型：GS1,GS2和GS3。GS1是由15q21染色體上編碼MyosinVa的MYO5A基因突變導(dǎo)致，其臨床表現(xiàn)除了典型的皮損外，還伴有嚴(yán)重的原發(fā)性神經(jīng)損傷。在正常黑素細(xì)胞內(nèi)，黑素小體在黑素細(xì)胞中成熟后，沿微管作快速的來回雙向運(yùn)動(dòng)，在MyosinVa參與下的黑素小體與肌動(dòng)蛋白微絲之間的相互作用使黑素小體停留在樹突內(nèi)。而在GS1患者的黑素細(xì)胞內(nèi)MyosinVa的功能缺陷導(dǎo)致黑素小體無法停留在樹突內(nèi)而聚集于黑素細(xì)胞核周[14]。GS2是這三型中最常見的，是由15q21染色體上編碼小GTP酶蛋白（Rab27a）的RAB27A基因突變引起的。其臨床表現(xiàn)除了特征性色素脫失外，還伴有嚴(yán)重的原發(fā)性免疫缺陷。在正常的黑素細(xì)胞中，Rab27a將MyosinVa招募至黑素小體內(nèi)，二者共同定位于黑素小體并相互作用，可以使黑素小體停留在黑素細(xì)胞樹突周邊，而在GS2患者中Rab27a表達(dá)缺失，導(dǎo)致黑素小體聚集在核周[15]，[16]。GS3是由2q37染色體上編碼melanophilin的基因MLPH變異導(dǎo)致，其臨床表現(xiàn)只有皮膚癥狀，沒有神經(jīng)損害和免疫缺陷。另外，編碼MyosinVa的基因MYO5AF外顯子的缺失也可以導(dǎo)致GS3的發(fā)生[17]。

2.2.2 Darier病的點(diǎn)狀白斑 Darier病是一種常染色體顯性遺傳疾病，由編碼sarco/內(nèi)質(zhì)網(wǎng)鈣－ATP酶亞型2（SERCA2）的ATP2A2基因突變所致。細(xì)胞內(nèi)異常的鈣離子信號(hào)干擾了角質(zhì)形成細(xì)胞的黏附，導(dǎo)致棘層松解和角化不良。在深色皮膚人群中，除了典型的油膩性角化性丘疹、掌跖角化以及指甲改變外，還可以見到異常的點(diǎn)狀白斑（雪花狀的色素減退斑）。白斑處組織病理顯示表皮黑素減少伴棘層松解。電鏡顯示黑素細(xì)胞形態(tài)正常，其內(nèi)含成熟的黑素小體。但與周圍正常皮膚相比白斑處基底層及上基底部角質(zhì)形成細(xì)胞內(nèi)黑素顆粒明顯減少，而其周圍的黑素細(xì)胞樹突內(nèi)充滿黑素小體。這些發(fā)現(xiàn)提示可能是角質(zhì)形成細(xì)胞－黑素細(xì)胞間黏附的喪失導(dǎo)致黑素小體轉(zhuǎn)運(yùn)至角質(zhì)形成細(xì)胞出現(xiàn)了異常。E-鈣粘蛋白是黑素細(xì)胞－角質(zhì)形成細(xì)胞黏附的主要介質(zhì)，而在Darier病表皮松解處E-鈣粘蛋白發(fā)生裂解，其異常改變可能與該病密切相關(guān)[18，19]。

2.2.3 色素性基底細(xì)胞上皮瘤 在色素性基底細(xì)胞上皮瘤中可能存在黑素小體從黑素細(xì)胞至基底瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)運(yùn)異常。Sakuraba1等[20]在電鏡下觀察發(fā)現(xiàn)，色素性基底細(xì)胞上皮瘤的基底瘤細(xì)胞中黑素小體的含量（16.4%）顯著低于病損周圍正常表皮內(nèi)角質(zhì)形成細(xì)胞中黑素小體的含量（91.0%），提示黑素小體從黑素細(xì)胞至基底瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)運(yùn)出現(xiàn)了異常。RTPCR分析證明色素性基底細(xì)胞上皮瘤的基底瘤細(xì)胞中PAR-2 mRNA轉(zhuǎn)錄物的表達(dá)比病損周圍正常表皮角質(zhì)形成細(xì)胞低，免疫組化分析也發(fā)現(xiàn)色素性基底細(xì)胞上皮瘤的基底瘤細(xì)胞中PAR-2的免疫染色相對(duì)較弱，從而提示其轉(zhuǎn)運(yùn)異常可能與PAR-2的異常表達(dá)有關(guān)。PAR-2是角質(zhì)形成細(xì)胞表達(dá)的一種7個(gè)跨膜G蛋白偶聯(lián)受體，可通過胰蛋白酶和肥大細(xì)胞產(chǎn)生的類胰蛋白酶等水解激活。在黑素小體轉(zhuǎn)運(yùn)至角質(zhì)形成細(xì)胞的過程中,PAR-2通過自身激活增加角質(zhì)形成細(xì)胞對(duì)黑素小體的吞噬作用,從而在皮膚色素著色中發(fā)揮關(guān)鍵作用。在色素性基底細(xì)胞上皮瘤中，表達(dá)于基底瘤細(xì)胞的PAR-2顯著下降，導(dǎo)致黑素小體未能有效地轉(zhuǎn)運(yùn)至基底瘤細(xì)胞。

3 黑素小體的降解

與黑素小體生成不同，我們對(duì)黑素小體的生成在分子水平上已經(jīng)有了比較深的認(rèn)識(shí)，但是我們對(duì)黑素小體以及其內(nèi)黑色素的降解機(jī)制目前還不甚明確。黑素小體都是在各種不同類型細(xì)胞的吞噬體中降解的，吞噬體包括異體吞噬體和自體吞噬體。黑素小體的降解產(chǎn)物一直停留在膜局限的溶酶體室內(nèi)，最后隨著角質(zhì)形成細(xì)胞的脫落而排出體外。免疫組化顯示酸性水解酶參與黑素體的降解。日本學(xué)者Ohtaki等[21]在用溶酶體水解酶處理放射標(biāo)記的黑素小體時(shí)發(fā)現(xiàn)，黑素小體中脂質(zhì)成分迅速降解，蛋白緩慢降解，但黑素很難降解，即使用酸性水解如6mol/L HCl，120℃處理72h仍不能破壞其破壞大小、形狀和超微結(jié)構(gòu)，從而提示酸性水解不參與黑素的降解。黑素小體對(duì)強(qiáng)酸具有驚人的抵抗力，對(duì)強(qiáng)堿也能一定程度耐受。黑素小體黑色素與多環(huán)芳香烴的結(jié)構(gòu)相似性提示黑色素對(duì)氧化還原反應(yīng)敏感。體外實(shí)驗(yàn)證實(shí)黑素能被氧化劑如高錳酸鉀，過氧化氫漂白并生成熒光物質(zhì)，這種物質(zhì)的吸光度下降[22]。

4 小結(jié)

以上我們主要總結(jié)了一些與黑素小體生成或轉(zhuǎn)運(yùn)異常有關(guān)的皮膚病的發(fā)病機(jī)理以及其與黑素小體的聯(lián)系，臨床上我們還發(fā)現(xiàn)另外一些可能與黑素小體合成或轉(zhuǎn)運(yùn)異常有關(guān)的皮膚病，如無色素痣、進(jìn)行性斑狀色素減少癥、結(jié)節(jié)性硬化、Cole病[23]等，其具體機(jī)制還有待于我們進(jìn)一步研究。

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R758.4

A

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2009-12-22）