魏政蘇慧琳王秋紅匡海學(xué)
(1.黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院,黑龍江 哈爾濱150040; 2.廣東藥科大學(xué)中藥學(xué)院,廣東 廣州510006)
銀屑病是一種慢性復(fù)發(fā)性皮膚炎癥性疾病,其典型特點是紅斑丘疹附帶白色厚厚的鱗屑。 銀屑病的臨床表型有尋常型銀屑病、斑點狀銀屑病、反向銀屑病、紅皮病型牛皮癬和膿皰性銀屑病[1],在同一患者病情進展過程中可以觀察到不同的臨床表型。
銀屑病的患病率在不同人群中有所不同,從0.91%~8.5%不等[2]。 Enamandram 等[3]推測銀屑病的患病率不同的原因可能與遺傳易感性和環(huán)境因素有關(guān)。
現(xiàn)已經(jīng)提出許多假說來推測銀屑病可能的病理模型。 銀屑病的臨床表現(xiàn)為厚鱗屑,并伴有組織病理學(xué)改變,是以表皮角化為主要特征的一種疾病。 然而,銀屑病病理生理學(xué)的發(fā)現(xiàn)揭示了這種紊亂機制:角質(zhì)形成細胞的分化和增殖可能是由于免疫細胞之間的相互作用所致。 本文綜述近年來銀屑病發(fā)生的免疫學(xué)研究的最新進展,相關(guān)分子通路或?qū)⒊蔀殂y屑病治療新靶點。
長期以來,Th 細胞被認為是銀屑病的關(guān)鍵致病因子。 大多數(shù)銀屑病患者浸潤的CD4+T 細胞是Th1 細胞,其特征是產(chǎn)生Th1 細胞因子。 如IFN-γ、IL-2 和IL-12。 在銀屑病患者血清中已觀察到血清Th1 細胞因子升高,他們也與疾病的嚴重程度相關(guān)[4]。 在各種Th1細胞因子中,IFN-γ 在銀屑病中的作用被認為是單核細胞、樹突狀細胞和內(nèi)皮細胞的活化劑[5]。 此外,IFNγ 通過抑制細胞凋亡[5]影響角質(zhì)形成細胞,提示其在誘導(dǎo)后者分化的作用。 然而,抗IFN-γ 治療銀屑病會產(chǎn)生不利的結(jié)果,提示有更密切相關(guān)的其他致病途徑[6]。 最近提出IL-23/Th17 免疫軸的銀屑病的致病模型(圖1)。 此軸相關(guān)的分子中,TNF-α、IL-23、IL-17和IL-22 已成為影響銀屑病的關(guān)鍵因子,針對這些靶向的生物制劑已經(jīng)有所研究。
圖1 銀屑病最流行的IL-23/Th17 軸免疫發(fā)病機制模型Figure 1 The most popular immunopathogenesis model of IL-23/Th17 axis in psoriasis
已報道銀屑病患者與健康人比較其皮損部位IL-23 及其受體表達的增加[7]。 樹突狀細胞(DC)、巨噬細胞分泌的IL-23 對Th17 細胞分化和增殖有促進作用,因此,IL-23 是銀屑病的上游調(diào)節(jié)因子。 IL-23 在活化Th17 細胞分泌IL-17、IL-22 和TNF-α 的過程中具有重要作用,這與進一步的皮膚炎癥反應(yīng)相關(guān)[8]。 此外,IL-23 誘導(dǎo)巨噬細胞產(chǎn)生TNF-α,也能刺激角質(zhì)形成細胞過度增殖。 實際上,IL-23 直接真皮注射可以誘導(dǎo)銀屑病患者常見的表皮增生[9]。 IL-23 刺激Th17 細胞分泌IL-17。 除了Th17 細胞,最近的研究證明肥大細胞和中性粒細胞也可以分泌IL-17[10]。 IL-17 細胞因子家族有6 個亞型(IL-17a-f)[11],在它們之間, IL-17A 通過生產(chǎn)各種促炎細胞因子和趨化因子,成為銀屑病的一個關(guān)鍵促炎分子[11]。 尤其IL-17A 還能激活各種角質(zhì)形成細胞,表達促炎因子包括IL-6、IL-8 和TNF-α 和趨化因子包括CXCL1、CCL20、CXCL2、CXCL3、CXCL5和CXCL8。 IL-17A 還能誘導(dǎo)包括β-防御素和S100A家族的抗菌多肽表達增加,從而激活固有免疫系統(tǒng)[12]。 IL-17A 也能增強角質(zhì)形成細胞的增生而抑制其分化[10]。 Rizzo 等[13]將基因重組的小鼠IL-23 注入IL-17A 敲除小鼠皮膚,表皮幾乎不增生。 在銀屑病患者皮膚檢測到高表達的IL-17 mRNA,而在健康對照組則為陰性[14]。 此外,血清IL-17A 的量與銀屑病嚴重程度呈正相關(guān)[4]。 除了IL-17A,Th17 細胞也分泌IL-22。
最近發(fā)現(xiàn)新的T 細胞效應(yīng)器的亞型——分泌IL-22 的Th22 細胞。 類似Th17 細胞,Th22 細胞的分化和維持也受IL-23 影響[15]。 在銀屑病患者,IL-22 血清中的水平明顯高于正常對照組[16]。 IL-22 可增加抗菌肽的表達,后者與IL-17 共同形成銀屑病的病理機制[12]。 IL-22 可以增加細胞因子和趨化因子的表達,與之協(xié)同調(diào)節(jié)下游的Th17 信號通路[17]。 此外,IL-22 可影響表皮角質(zhì)細胞的增生和分化[18]。 事實上,在體內(nèi)的模型, IL-22 介導(dǎo)的IL-23 相關(guān)的角質(zhì)細胞過度增殖是通過STAT3 相關(guān)信號,提示2 個細胞因子的交互作用[19]。 最近的研究發(fā)現(xiàn),小鼠缺乏IL-22 綁定蛋白(IL-22BP),顯示銀屑病加重, IL-22 相關(guān)的抗菌肽的表達增加[20]。 注射IL-22BP 中和抗體,一個天然的IL-22 抑制劑,依然顯示銀屑病模型鼠皮膚炎癥惡化[20]。此外, IL-22 與IL-22BP 的比率 與銀屑病的嚴重程度呈正相關(guān)[20],提示IL-22 對銀屑病的免疫通路的影響。
樹突狀細胞可激活T 細胞、巨噬細胞、朗格漢斯細胞和角質(zhì)形成細胞[21]。 TNF-α 在各種慢性炎癥疾病,包括銀屑病、銀屑病關(guān)節(jié)炎、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎中的水平增加[22-23]。 除了它的促炎作用外,TNF-α 通過調(diào)節(jié)DCs 生產(chǎn)IL-23 是銀屑病的關(guān)鍵發(fā)病機制。 因此,TNFα 調(diào)節(jié)的IL-23/Th17 軸是銀屑病的關(guān)鍵途徑。 此外,銀屑病皮損部位應(yīng)用TNF-α 抑制劑治療后,共刺激因子CD86 和CD11c 的表達減少[24];TNF-α 抑制劑的治療可導(dǎo)致IL-17 和IL-22 在銀屑病患者的皮損中的表達減少。 這些觀察表明,暴露在TNF-α 抑制劑的條件下,IL-23 表達降低和Th17 細胞效應(yīng)細胞因子包括IL-17 和IL-22 的表達減少,干擾了DCs 和T 細胞之間的交互作用。 此外,IL-23 的上游調(diào)控,TNF-α 可以與IL-17A 協(xié)同作用于表皮角質(zhì)形成細胞致使銀屑病相關(guān)基因包括S100A7,IL-8 和CXCL1、 DEFB4、CCL20 過度表達[25]。
由于IL-23/Th17 途徑能促進慢性皮膚炎癥和表皮增生,以這種途徑為靶點的藥物研發(fā)引起了人們極大的興趣[17]。 除了Th17 細胞及其相關(guān)分子外,調(diào)節(jié)性T 細胞(Treg)的作用及其與Th17 的關(guān)系已在銀屑病細胞中發(fā)現(xiàn)。 Treg 細胞以CD4、CD25、Foxp3 的表達為特征[26],抑制其他免疫細胞如T 細胞的炎癥反應(yīng),從而在影響體內(nèi)免疫系統(tǒng)的平衡起重要作用。 各種慢性炎癥性疾病包括類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎,特應(yīng)性皮炎,尋常型天皰瘡和銀屑病顯示Treg 細胞失調(diào)[27-30]。 銀屑病患者浸潤的Th17 細胞和Treg 細胞增多[26]。 此外, 浸潤Th17 細胞與Treg 細胞的比率,與銀屑病的嚴重程度呈正相關(guān)。 Treg 細胞的活性在銀屑病患者外周血中下降,而銀屑病皮損中是正常的[30]。 然而,同一項研究發(fā)現(xiàn)銀屑病患者Treg 細胞抑制CD4+T 細胞的能力受損[30]。因此,調(diào)節(jié)性T 細胞在銀屑病中的免疫調(diào)節(jié)作用受損可能導(dǎo)致T 細胞過度增殖,進一步加重炎癥反應(yīng)。
雖然銀屑病的發(fā)病機制一直被解釋為T 細胞家族的干擾作用,角質(zhì)形成細胞通過表達多種自身抗原在T 細胞的活化中也起著重要的作用。 角質(zhì)形成細胞有助于T 細胞活化;銀屑病中存在細菌、病毒或真菌病原體,尤其是鏈球菌超抗原是銀屑病的主要抗原。 鏈球菌超抗原可通過綁定表達MHCⅡ類分子的角質(zhì)形成細胞,將之提呈到T 細胞[31]。 在銀屑病患者皮膚也觀察到了角質(zhì)形成細胞中過度表達抗菌肽LL-37[32],LL-37 作為自身抗原刺激銀屑病患者T 細胞活化。 此外,銀屑病患者角質(zhì)形成細胞的分化和增殖之間存在不平衡[33]。 銀屑病患者表皮角質(zhì)形成細胞K6/K16 表達上調(diào),這是增殖的標(biāo)記[33-34],在銀屑病患者皮損上基底層也已觀察到標(biāo)記分化末端的K1/K10 下調(diào)[33-34],基底細胞增殖加速而棘狀和顆粒狀角質(zhì)形成細胞的分化是銀屑病的主要特征[35],因此,這個過程被稱為再生成熟[36]。 在再生成熟這個過程中,銀屑病斑塊角質(zhì)形成細胞中發(fā)現(xiàn)EDC 和CDSM 的基因表達水平的改變[35]。 此外,與表皮角質(zhì)形成細胞再生功能相關(guān)的蛋白質(zhì)S100A9,也是銀屑病中性粒細胞趨化因子[35]。 中性粒細胞釋放的細胞因子,TNF-α 和IFN-γ,可促進黏附分子和趨化因子在角質(zhì)形成細胞中產(chǎn)生,并可增強中性粒細胞在表皮角質(zhì)形成細胞中募集[35]。 因此,銀屑病再生成熟的途徑與下游的復(fù)雜的免疫環(huán)路激活有關(guān)。
銀屑病患者角質(zhì)形成細胞的產(chǎn)生與反應(yīng)異常的炎性細胞因子有關(guān),如IL-1、IL-8 和IL-15[37],特別是IL-1受體信號的調(diào)節(jié)異常在銀屑病皮損中特別重要[38],銀屑病中IL-1 和IL-1 受體拮抗劑表達增加,致使表皮屏障破壞頻繁發(fā)生[33],隨著促炎細胞因子增加,各種效應(yīng)器分子,包括生長因子、趨化因子、類花生酸類物質(zhì)和抗菌肽從銀屑病角質(zhì)形成細胞釋放[37,39-40]。 銀屑病角質(zhì)形成細胞的生長主要受多種生長因子調(diào)節(jié)控制,包括表皮生長因子(EGF) 和角質(zhì)細胞生長因子(KGF)[33],EGF 家族的成員,如TGF-α 和雙調(diào)蛋白調(diào)節(jié)以自分泌方式調(diào)節(jié)表皮角質(zhì)形成細胞的生長[41]。在實驗?zāi)P椭校砥どL因子及其受體的過度表達誘導(dǎo)銀屑病樣皮膚炎癥與增生[42]。 此外,表皮生長因子受體的激活進一步誘導(dǎo)角質(zhì)形成細胞中血管內(nèi)皮生長因子的產(chǎn)生,提示表皮角質(zhì)形成細胞生長與銀屑病血管生成的關(guān)系[43]。 近期發(fā)現(xiàn)KGF 在銀屑病患者的皮損中表達[44],KGF 受體的表達與HaCaT 細胞增殖程度呈正相關(guān)[45],KGF 增強α5β1 整合素的表達和抑制角質(zhì)形成細胞中K10 的表達[46]。 表皮角質(zhì)形成細胞產(chǎn)生的多種趨化因子可顯著影響銀屑病患者炎癥細胞的活化,如表皮角質(zhì)形成細胞分泌的趨化因子如MIG/CXCL9、CXCL10/IL-10、IL-8/CXCL8、MCP-1/CCL2 和MIP-3α/CCL20 是對單核細胞、中性粒細胞,朗格漢斯細胞、樹突狀細胞和T 細胞強有力的趨化因子,上述細胞都在銀屑病發(fā)生中起關(guān)鍵作用[31,47]。 此外,非皮損銀屑病患者的皮膚也釋放出角質(zhì)形成因子,如陽性纖維黏連蛋白;因此,角質(zhì)形成細胞可以調(diào)節(jié)銀屑病表皮增生導(dǎo)致的自分泌環(huán)路[33]。 所有這些觀察表明:角質(zhì)形成細胞對銀屑病炎癥級聯(lián)反應(yīng)的調(diào)節(jié)有重要影響,其復(fù)雜的免疫回路值得進一步研究。
皮膚也是免疫系統(tǒng)的哨兵,已被皮膚相關(guān)淋巴組織的功能證實為外周淋巴器官[48]。 循環(huán)皮膚歸巢T細胞表達皮膚淋巴抗原和趨化因子受體CCR4、CCR6、CCR10[49-50]。 除了皮膚歸巢的T 細胞,其他細胞包括自然殺傷細胞(NK)、自然殺手T 細胞、DCs 和朗格漢斯細胞,也在正常皮膚發(fā)現(xiàn)[50-52]。 無癥狀銀屑病小鼠模型的皮膚移植在缺乏NK 細胞、T 細胞或B 細胞功能的嚴重免疫缺陷的小鼠,揭示了銀屑病皮損的自發(fā)生成,表明組織駐留的免疫細胞本身可能是銀屑病發(fā)病的主要來源[53]。 然而,一些研究者認為上述的小鼠模型不能完全代表一個銀屑病模型,不適合評價銀屑病患者白細胞募集的性質(zhì)[50]。 異基因骨髓移植治療的銀屑病患者顯示出他們皮膚病變的好轉(zhuǎn),這意味著不僅皮膚免疫細胞,全身免疫細胞對于銀屑病的發(fā)展和維持很重要[54]。
信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路是免疫和炎癥的另一個關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子,參與調(diào)節(jié)細胞增殖、分化和凋亡,銀屑病發(fā)病機制的復(fù)雜性也可以通過改變信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑來解釋。 迄今為止,已觀察到銀屑病患者的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的改變,包括核轉(zhuǎn)錄因子κb(NF-κb)、Janus kinase 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)子和轉(zhuǎn)錄激活因子(JAK-STAT)、Akt 和Wnt 等信號途徑,這些通路的失調(diào)影響免疫細胞的激活和轉(zhuǎn)運。 通過銀屑病患者信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路失調(diào)的體外分析、動物模型和基因組分析,以及銀屑病皮損活檢,已經(jīng)證實這些信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路也調(diào)節(jié)銀屑病角質(zhì)形成細胞的存活、增殖和分化。
激活的NF-κB 是一個含有p65 和p50 亞基二聚體的轉(zhuǎn)錄因子[55],NF-κB 經(jīng)IκB 激酶誘導(dǎo)后與IκB 分離,進入到細胞核而影響特殊靶基因序列[55],多種刺激可以激活NF-κB 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路,包括TNFα、IL-1、IL-17、病毒和脂多糖[56]。 銀屑病患者皮損處相比于健康者NF-κB 表達上調(diào)[57]。 作為炎癥關(guān)鍵性調(diào)節(jié)因素,NF-κB 可以調(diào)節(jié)各種細胞因子、趨化因子、黏附分子和酶的轉(zhuǎn)錄,還影響炎性細胞因子的產(chǎn)生,如TNF-α,IL-1、IL-6 和IL-8(圖2A),NF-κB 激活能影響角質(zhì)細胞在銀屑病皮損中的分化和增殖[58]。
最近據(jù)報道,在銀屑病皮損中維A 酸誘導(dǎo)型基因1 (RIG-1)的表達增加[59]。 RIG-1 是RNA 病毒和NFκB 信號激活通路的一個主要傳感器[59],高表達的RIG-1,也見于IL-23 或咪喹莫特誘導(dǎo)的銀屑病小鼠模型[59-60]。 RIG-1 缺乏的小鼠表現(xiàn)出較低程度的表皮增生與炎性細胞浸潤,其編碼基因DDX58,是著名的銀屑病易感基因[61]。 Zhu 等[59]發(fā)現(xiàn)NF-κB 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的激活與銀屑病患者DCs 生產(chǎn)的IL-23 相關(guān)。 基于這些研究發(fā)現(xiàn),RIG-1 可能是控制炎癥和角質(zhì)細胞高分化的另一個新靶標(biāo)。
胞內(nèi)酪氨酸激酶JAK 是重要的誘導(dǎo)細胞因子相關(guān)的信號分子[11]。 到目前為止,4 個亞型的細胞因子已經(jīng)確定:JAK1、JAK2、JAK3 和酪氨酸激酶2[11]。 JAK 激酶的激活可以通過各種細胞因子和生長因子啟動,JAK 的激活將引起STAT 磷酸化,因此,JAK 對信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄因子均有影響(圖2B)[62]。 在STATs 各種統(tǒng)計數(shù)據(jù)中,STAT3 可以調(diào)節(jié)細胞增殖、分化與凋亡。 細胞因子包括IL-6、IL-19、IL-20、IL-22 和IL-24 參與了銀屑病的發(fā)病進程,并能啟動STAT3 的激活[63]。 有關(guān)研究表明,銀屑病皮損與健康對照組相比,STAT3 表達上調(diào),過表達活性STAT3 基因的轉(zhuǎn)基因小鼠表現(xiàn)出自發(fā)性銀屑病皮損[64]。
圖2 NF-κB 信號通路(A)、的JAK-STAT 信號通路(B)Figure 2 (A) NF-κB signaling pathway; (B) JAK-STAT signaling pathway
銀屑病免疫異常的研究證實IL-23/Th17 軸是銀屑病的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子。 免疫系統(tǒng)的不平衡可能導(dǎo)致各種炎癥介質(zhì)和輔助因子的產(chǎn)生,從而進一步影響皮膚角化細胞的分化和增殖過程中的信號通路。 GWAS 發(fā)現(xiàn)銀屑病的各種遺傳成分對免疫系統(tǒng)和表皮角質(zhì)形成細胞有更明確的影響。 除遺傳因素外,外遺傳修飾在銀屑病發(fā)病中的重要作用也日益受到重視。 遺傳易感性與表觀遺傳修飾以及各種環(huán)境觸發(fā)因素的相互作用可能影響易感患者銀屑病的發(fā)生和持續(xù)。 進一步了解銀屑病免疫細胞與角蛋白細胞相互作用的免疫學(xué)機制,識別更多的上、下游關(guān)鍵細胞因子及其細胞來源,有助于進一步發(fā)現(xiàn)潛在的銀屑病特異性靶點。
以往銀屑病的治療策略主要針對T 細胞,目前治療范式轉(zhuǎn)移到了目標(biāo)更具體的細胞因子,如TNF-α、IL-17、 IL-23,隨著這些靶向分子的研究逐漸增多,對于新近批準用于銀屑病治療的靶向藥物,其療效和安全性值得持續(xù)關(guān)注。