賈肖肖，宋秀祖（.浙江中醫(yī)藥大學，杭州 30009；.杭州市第三人民醫(yī)院，杭州 30009）

自噬在皮膚氧化應(yīng)激和色素代謝中的作用

賈肖肖1，宋秀祖2
（1.浙江中醫(yī)藥大學，杭州 310009；2.杭州市第三人民醫(yī)院，杭州 310009）

自噬是真核細胞特有的生命現(xiàn)象，在機體的氧化應(yīng)激反應(yīng)中發(fā)揮重要的作用。研究證實，自噬可以調(diào)節(jié)黑素細胞和角質(zhì)形成細胞的氧化應(yīng)激反應(yīng)，在皮膚色素代謝中具有重要的作用。自噬和氧化應(yīng)激在皮膚色素代謝中的作用表現(xiàn)為：影響黑素小體的合成和成熟，影響角質(zhì)形成細胞中黑素小體的降解，參與角質(zhì)形成細胞的分化過程，但在黑素小體轉(zhuǎn)運中的作用尚不清楚。另外，自噬可以調(diào)節(jié)毛發(fā)和表皮的角化，但不影響皮膚的屏障功能。本文綜述了自噬在皮膚氧化應(yīng)激和色素代謝中的作用，可能為臨床上難治性色素障礙性皮膚病如白癜風、黃褐斑以及黑素瘤的發(fā)病機制和靶向治療提供方向。

自噬；氧化應(yīng)激；角質(zhì)形成細胞；黑素細胞

自噬是一種在真核細胞內(nèi)依賴溶酶體的降解途徑，細胞可以通過自噬和溶酶體降解受損、變性、衰老和失去功能的細胞器和變性的蛋白質(zhì)與核酸等生物大分子，為細胞的重建、再生和修復提供必需的原料。自噬在機體氧化應(yīng)激過程中也發(fā)揮重要保護作用。自噬既可以保護細胞，又可以引起細胞死亡的雙重作用已經(jīng)得到證實［1］。近年研究表明：自噬在多種色素性皮膚病如白癜風、黑素瘤中發(fā)揮作用，參與了皮膚色素代謝的過程［2-3］。

1　自噬在皮膚氧化應(yīng)激中的作用

自噬是真核細胞特有的生命現(xiàn)象，相較于主要降解短壽蛋白的泛素-蛋白酶體途徑，自噬主要降解大多數(shù)長壽蛋白和一些細胞器［4］。依據(jù)細胞內(nèi)底物運送到溶酶體方式不同，自噬主要分為3種：巨自噬、微自噬和分子伴侶介導的自噬，通常所說的自噬即巨自噬［5］。自噬最初被認為是非選擇性的降解過程，但目前研究認為自噬可優(yōu)先降解胞內(nèi)過多的細胞器即選擇性自噬，如過氧化物酶體自噬、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)自噬和線粒體自噬等，從而在各種應(yīng)激過程中發(fā)揮重要作用［6］。自噬過程受到多種相關(guān)基因、蛋白的調(diào)節(jié)。p62/SQSTMl（簡稱p62）是自噬的選擇性作用靶點，其蛋白成分可反映細胞內(nèi)自噬水平；同時作為一種多功能的泛素化結(jié)合的銜接蛋白，其在自噬、蛋白酶體通路等多條信號通路中發(fā)揮重要作用［7-8］。

在皮膚色素代謝中研究較多的是氧化應(yīng)激有關(guān)的Nrf2信號途徑。Keapl/Nrf2是目前公認的細胞應(yīng)對氧化應(yīng)激的防御機制。Keapl是一個與胞漿肌動蛋白結(jié)合的多肽，可與Nrf2結(jié)合。在生理狀態(tài)下，Nrf2與Keapl結(jié)合使活性處于相對抑制的狀態(tài)。當與親核劑或氧化劑作用時，Keapl的半胱氨酸殘基受到修飾而失活，導致Keapl與Nrf2解偶聯(lián)，Nrf2轉(zhuǎn)移入核，經(jīng)一系列反應(yīng)啟動抗氧化應(yīng)激蛋白基因的轉(zhuǎn)錄，提高細胞的抗氧化應(yīng)激能力［9］。Nrf2可轉(zhuǎn)錄上調(diào)自噬過程中的p62表達，而p62的累積可通過與Nrf2競爭結(jié)合Keapl，有利于Nrf2的核轉(zhuǎn)位［10］。表明自噬在氧化應(yīng)激中發(fā)揮重要的作用。

自噬還參與了氧化應(yīng)激導致的蛋白質(zhì)聚集體的清除和氧化磷脂的降解。Zhao等［11］發(fā)現(xiàn)UVA可誘導角質(zhì)形成細胞中磷脂的氧化，使氧化脂質(zhì)的水平提高。UVA和UVA-氧化磷脂可激活角質(zhì)形成細胞中的自噬，而自噬在降解紫外線誘導改變的蛋白質(zhì)和脂質(zhì)方面具有關(guān)鍵的作用，并且能限制角質(zhì)形成細胞中的Nrf2活性。此外，研究還發(fā)現(xiàn)在自噬相關(guān)蛋白ATG7基因敲除導致自噬不足的角質(zhì)形成細胞中，氧化應(yīng)激可導致含有自噬適配蛋白p62的高分子質(zhì)量蛋白質(zhì)聚集體的大量聚集以及Nrf2目標基因表達的上調(diào)。進一步證實自噬參與了氧化應(yīng)激反應(yīng)的調(diào)節(jié)。

2　自噬在色素代謝中的作用

2.1對黑素細胞活性的影響Zhang等［12］證實了自噬在黑素細胞氧化應(yīng)激中發(fā)揮作用，其采用Atg7（f/f Tyr：Cre）基因敲除小鼠模型可有效地抑制黑素細胞中的自噬，缺失自噬的黑素細胞中可發(fā)現(xiàn)過度累積的p62，進一步引起Nrf2的持續(xù)活化。然而，這并沒有引起活性氧的水平降低，反而導致過氧化脂質(zhì)的增加。缺失自噬的黑素細胞雖然激活了氧化還原反應(yīng)但仍可導致氧化損傷產(chǎn)物的累積。Lionaki等［13］發(fā)現(xiàn)與正常黑素細胞相比，自噬缺陷的黑素細胞在體外培養(yǎng)的早期就停止生長，并且具有形態(tài)學的衰老以及顯著表達的p16ink4mRNA和蛋白質(zhì)，表明自噬可調(diào)節(jié)黑素細胞的壽命，從而在黑素細胞存活和增殖中發(fā)揮重要作用。目前認為，自噬調(diào)節(jié)黑素細胞壽命的機制可能與線粒體活性氧的水平和氧化應(yīng)激損傷有關(guān)［14］。

2.2對黑素小體合成的影響眾所周知，在色素代謝中黑素細胞的主要功能是合成黑素小體，并通過樹突轉(zhuǎn)移到鄰近的角質(zhì)形成細胞。有學者提出假設(shè)：自噬可能參與黑素小體的合成和成熟［15］。然而，Zhang等［12］研究表明不論黑素細胞的自噬功能是否缺失，在小鼠尾部的黑素細胞和角質(zhì)形成細胞中都含有成熟的黑素小體，其研究認為自噬在黑素小體的合成、成熟過程中不是必需的。Ho等［16］研究證實長期抑制自噬相關(guān)蛋白18（WIPI1）的表達會導致黑素小體的數(shù)量減少，說明某些自噬基因在調(diào)節(jié)黑素小體的合成過程中可能發(fā)揮作用。但如果自噬直接調(diào)節(jié)黑素小體的合成，那么由饑餓應(yīng)激引起的自噬應(yīng)該會引起黑素含量的變化。但其研究發(fā)現(xiàn)饑餓狀態(tài)下雖然足以引起自噬小體的合成，但不能夠引起黑素累積，因此說明自噬本身并不調(diào)節(jié)黑素小體的合成。推測調(diào)節(jié)黑素小體合成的可能是自噬途徑中的某些成分：如囊泡形成的調(diào)節(jié)劑，參與自噬體膜回收成分的蛋白質(zhì)等。

2.3對黑素小體轉(zhuǎn)運的影響目前自噬在黑素小體轉(zhuǎn)運過程中的作用尚不明確。Rab27a是Rab GTP酶的膜家族成員，其參與了細胞內(nèi)膜運動時囊泡的運動和融合。Rab27a表達于成熟黑素小體的表面，通過連接蛋白Mlph介導動力蛋白Myosin-Va結(jié)合在黑素小體上，從而使黑素小體的雙向移動可以在富含肌動蛋白的樹突外圍部位終止，完成黑素小體轉(zhuǎn)運［17］。既往研究已證實：自噬形成的過程與囊泡轉(zhuǎn)運過程存在多處交匯，推測Rab蛋白作為分子“開關(guān)”在調(diào)節(jié)囊泡轉(zhuǎn)運的同時也可能參與了自噬過程［18］。然而，自噬影響黑素小體轉(zhuǎn)運的機制目前尚未見研究報道。

2.4對黑素小體降解的影響Murase等［19］將正常表皮角質(zhì)形成細胞與分離的黑素小體一起培養(yǎng)，分析黑素小體的累積情況。其研究用特異性siRNA抑制ATG7表達可顯著提高PMEL17的水平，同時伴有LC3-II蛋白的減少。PMEL17是一種黑素小體蛋白，LC3-II蛋白是自噬小體的標志，這證實了自噬在角質(zhì)形成細胞中的黑素小體降解過程中發(fā)揮作用。另外，下調(diào)ATG13表達對于PMEL17的調(diào)節(jié)也得到相似結(jié)果，同時伴有p62累積。其研究還發(fā)現(xiàn)白種人角質(zhì)形成細胞自噬活性比黑種人高，自噬通過調(diào)節(jié)角質(zhì)形成細胞中黑素小體的降解可以決定皮膚顏色。Rossiter等［20］發(fā)現(xiàn)具有角質(zhì)形成細胞自噬缺陷的小鼠其毛發(fā)和皮膚的顏色相同，進一步證實了此觀點。Ho等［15］認為選擇性自噬可能對異常的黑素小體有一定的作用，就如過氧化物自噬能夠清除有缺陷的過氧化物一樣，且白癜風患者的黑素細胞中可以發(fā)現(xiàn)異常的黑素小體。

2.5對其他的影響目前研究證實，角質(zhì)形成細胞中的自噬現(xiàn)象參與了細胞分化、腫瘤、炎癥及色素細胞中巨大黑素小體形成等多種病理、生理過程［21］。研究表明，缺失Atg7的小鼠表現(xiàn)毛發(fā)生長障礙、外毛根鞘增厚，角化透明顆粒的數(shù)量和直徑減少，角化相關(guān)蛋白如絲聚蛋白、兜甲蛋白等減少，但未影響皮膚的屏障功能，提示自噬可以控制毛發(fā)和表皮的角化［22］。

3　結(jié)語

目前，雖然自噬是在醫(yī)學各個領(lǐng)域都有了較深入的研究，但在皮膚色素代謝方面的研究尚較少。深入研究自噬在皮膚氧化應(yīng)激及色素代謝方面的作用，可能為臨床上難治性色素障礙性皮膚病如白癜風、黃褐斑以及黑素瘤的發(fā)病機制和靶向治療提供方向。

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R758.4

A

1672-0709（2016）03-0194-03

國家自然科學基金（81000697），杭州市科技局項目（20130733Q24）

宋秀祖，E-mail：songxiuzu@sina.com

2015-08-29）