Notch信号通路在银屑病发病机制中的研究进展①

王燕芹 马 蕾

(滨州医学院附属医院，滨州256603)

银屑病是一种慢性炎症性皮肤病，以皮肤角质形成细胞过度增殖、活化的T淋巴细胞浸润以及血管生成异常为特点[1]。银屑病的病因及发病机制复杂，涉及遗传、自身免疫及环境因素等诸多方面[2,3]。Notch信号通路是一种高度保守的信号转导通路，在细胞的分化、发育和功能调节过程中发挥重要作用[4]。新近研究表明，Notch信号通路在银屑病的发生发展中扮演重要角色。本文就Notch信号通路在银屑病发病机制中的研究进展作一综述，以期为银屑病的病因探究和免疫治疗提供进一步的研究视野和思路。

1 Notch信号通路简介

Notch信号通路主要由4种Notch受体(Notch1-Notch4)、5种Notch配体(Delta-like 1、3、4，Jagged 1、2)以及DNA结合蛋白CSL(CBF1/RBP-Jκ/Suppressor of Hairless/LAG-1)组成。CSL为一种转录因子，能识别并结合位于Notch诱导基因启动子上的特定DNA序列。Notch配体与相邻细胞的Notch受体结合后，经肿瘤坏死因子-α转化酶(TNF-α-converting enzyme,TACE)和γ-促分泌酶切割释放出具有核定位信号的胞质区(Notch intracellular domain,NICD)，NICD转移至细胞核并与DNA结合蛋白CSL形成转录复合体，进一步激活靶基因(如Hes、Hrt)发挥生物学效应[5]。

2 Notch信号通路在银屑病发病机制中的作用

2.1Notch信号通路参与银屑病角质形成细胞过度增殖和异常分化 角质形成细胞的过度增殖和异常分化是银屑病的主要病理改变之一。Notch信号通路对于调控角质形成细胞分化、功能和促进表皮细胞再生是必不可少的，阻断Notch信号将导致角质形成细胞分化异常及皮肤屏障功能障碍[6-8]。Skarmoutsou等[7]研究发现正常皮肤组织中Notch1、Notch2信号分子主要表达于表皮下层，银屑病皮损组织中则贯穿表达于表皮全层。肿瘤坏死因子(Tumor necrosis factor-α，TNF-α)是一种与银屑病免疫炎症反应密切相关的细胞因子，不仅能够诱导皮肤内黏附分子的表达、增强中性粒细胞的趋化、促进淋巴细胞的浸润、加速朗格罕氏细胞的成熟，而且还能够促进角质形成细胞的增殖[9]。活化的Notch信号分子能够诱导表皮内TNF-α及真表皮内核因子κB(Nuclear factor-κB，NF-κB)的表达，TNF-α可通过NF-κB信号途径促进Jagged 1的表达，反之Jagged 1亦能通过与邻近细胞表面Notch受体结合，触发Notch信号转导，通过NF-κB等转录因子调控Notch靶基因的表达，并形成Jagged 1与TNF-α的正向自调环路[10]。银屑病患者皮损中Notch1、Notch2、Jagged 1及Hes-1的 mRNA与蛋白表达水平均较正常皮肤组织明显升高，经TNF-α抑制剂阿达木单抗与依那西普治疗后表达水平均明显降低，尤其以阿达木单抗治疗后Jagged 1的降低水平最为显著[7]。因此，在银屑病治疗过程中，阿达木单抗等生物制剂可通过Notch信号通路发挥其抑制TNF-α等疾病关键性细胞因子的作用[7]。

在Notch信号活化过程中，Notch配体与受体相互作用，经酶切后释放NICD，NICD入核形成NICD/CSL转录激活复合体，相对于胞膜和胞浆定位，Notch信号分子的胞核定位是最具功能的活性形式[11]。Lowell等[12]研究指出正常皮肤组织中仅偶见Notch1信号分子胞核染色阳性；Abdou等对比正常皮肤组织与银屑病皮损中Notch1表达情况发现，正常皮肤组织中虽然有一定比例的胞核染色，但较分散，而在银屑病皮损中Notch1的胞核染色比例更高、程度更弥漫，且Notch1染色强度亦明显高于正常皮肤组织[11]。Notch1既高表达于银屑病皮损，同时其染色强度、胞核染色比例及弥漫程度又均与银屑病的疾病严重程度评分(Psoriasis area and severity index，PASI)显著相关；经PUVA(Psoralen and UVA)治疗后，Notch1胞核染色则消失[11]。因此，Notch信号通路参与银屑病的发病机制，并可作为疾病有效治疗的评估指标。

2.2Notch信号通路与银屑病微血管生成 银屑病是一种慢性血管生成依赖性疾病，皮肤微血管异常是其重要且最先发生的病理改变。Notch/Jagged1蛋白可被认为是一种新型的血管生长因子，它在血管发生、分化和成熟过程中发挥重要的调控作用，且与经典的促血管生成通路，即血管内皮生长因子(Vascular endothelial growth factor，VEGF)通路，存在密切关系：VEGF能够诱导Notch配体的表达，反之，Notch信号亦能调控VEGF受体影响VEGF通路的生物学效应[13]。Notch1、Delta-like4及靶基因Hrt-1高表达于银屑病皮损微血管处，且Notch1与血管内皮细胞标记物VIII因子共定位[14]。血清淀粉蛋白A(Acute serum amyloid A，A-SAA)是一种主要的急性实相反应蛋白，除了影响胆固醇的运输、调节免疫反应等基本功能外，尚能影响血管新生。银屑病患者血清及皮损组织中A-SAA表达水平明显增高，且体外研究表明A-SAA能够显著诱导人微血管内皮细胞中Notch1-NICD、Jagged1、Hrt-1及VEGF的表达[14]。在关节型银屑病的研究中发现，银屑病受累关节滑膜组织中Notch1-NICD、Notch4-NICD的表达水平明显高于骨关节炎的滑膜组织，其滑膜血管区Notch1-NICD、Notch4-NICD的表达水平亦明显高于类风湿关节炎；且VEGF 和血管生成素-2(An-giopoietin-2，Ang-2)单独或者联合作用均能促进滑膜组织和人微血管内皮细胞表达和分泌Notch1-NICD、Notch4-NICD/Delta-like4及靶基因Hrt-2[15]。siRNA干扰沉默Notch1则能够明显抑制A-SAA、VEGF 和Ang-2诱导的血管管腔形成及内皮细胞迁移，表明Notch1信号通路可能通过调控血管内皮细胞功能参与银屑病的发病[14,15]。

2.3Notch信号通路与银屑病CD4+T淋巴细胞活化与功能 CD4+T淋巴细胞介导的异常免疫反应在银屑病发生和发展中发挥重要的作用，Th1优势免疫应答和Th17细胞浸润是银屑病的免疫学特征[16-19]。TNF-α和干扰素γ(Interferon-γ，IFN-γ)是Th1细胞的主要效应性细胞因子，IL-17A、IL-17F和IL-22是Th17细胞的主要效应性细胞因子。银屑病皮损组织中大量T淋巴细胞活化及其分泌的细胞因子形成异常免疫微环境是促发表皮角质形成细胞过度增殖和分化异常的始动因素。Notch信号在T淋巴细胞的增殖、分化及功能调节方面均具有重要的作用[20,21]。Ambler等[10]研究发现，表皮Notch信号活化将上调表皮和真皮组织中Jagged 1的表达、促进真皮组织中炎症细胞和CD4+T淋巴细胞的浸润以及TNF-α等细胞因子的表达；特异性敲除表皮Jagged 1则能明显抑制表皮增生和真皮组织的上述改变。Ma等研究指出银屑病患者外周血CD4+T淋巴细胞中Notch1及Hes-1表达水平明显增高，γ-分泌酶抑制剂DAPT{N-[N-(3,5-difluorophenacetyl-L-alanyl)]-S-phenylglycine t-butyl ester}能够剂量依赖性降低银屑病患者及模型小鼠CD4+T淋巴细胞中Notch1、Hes-1、Th17细胞比例、Th17细胞特异性转录因子RORγt及IL-17A的表达与分泌[22,23]。Act1(NF-κB activator 1)是活化核转录因子NF-κB的重要蛋白分子，在IL-17信号通路中起重要作用，是IL-17、IL-17R以及下游信号传导间的重要连接分子。新近研究指出IL-17能够诱导Notch1活化，形成Act1-NICD1复合物并易位至细胞核，进而调控Notch信号通路中调节炎症和细胞增殖的靶基因表达[24]。初始型T淋巴细胞的活化依赖于具有专职抗原递呈功能的树突状细胞，活化的树突状细胞可通过分泌IL-12和IL-23分别诱导Th0细胞向Th1和Th17细胞分化，且表达Delta-like 4的活化树突状细胞具有更强的诱导Th1和Th17细胞分化的能力[25-27]。银屑病患者采用IL-12/IL-23抑制剂ustekinumab治疗后，其皮损组织中Notch1、Notch2、Jagged 1及Hes-1表达水平均明显降低[7]。因此，Notch信号通路可通过调控CD4+T淋巴细胞，特别是Th17细胞的分化和功能在银屑病的疾病过程中发挥作用；Notch1信号通路与Th17细胞/IL-17互相促进，阻断Notch1信号通路将减轻Th17细胞在银屑病中的致炎效应[23,24]。

2.4Notch信号分子基因多态性与银屑病相关性 遗传流行病学和遗传学研究均证实，银屑病是一种多因子遗传模式的复杂疾病，涉及多个基因间的相互作用及基因与环境的交互作用。以家系为基础的全基因组关联分析发现了20多个银屑病可能相关的连锁区域，其中分布在染色体6p、17q、4q、1q21、3q21、19p、1p、6q、16q、4q31、18p11、5q31-q33、20q13上的13个基因座位PSORS1-PSORS13(Psoriasis susceptibi-lity)被OMIM(Online Mendelian Inheritance in Man，在线《人类孟德尔遗传》)收录。Notch2 基因定位于1号染色体1p13-p11，该位置也是PSORS7的定位区。Michailidis等[28]研究发现：Notch2基因3号外显子+316位置rs10910779位点T/C多态性与银屑病发生相关，T/C基因型频率在男性银屑病患者中明显高于男性健康对照者，携带T/C基因型是男性早发型银屑病的危险因素。该位点T/C转换会导致Notch2细胞外结构域第三个EGF重复序列的丝氨酸被脯氨酸取代，EGF重复序列对于Notch受体与配体间相互作用、Notch受体糖基化修饰以及Notch信号转导是非常必要的，因此该替代将影响Notch2信号分子的空间结构及功能。Notch4基因5′侧翼-1744位置rs387071位点C/T多态性研究显示，该位点TT基因型及T等位基因频率在女性银屑病患者显著高于女性健康对照者，携带TT基因型及T等位基因是女性晚发型银屑病的危险因素[28]。Notch4基因1号外显子5′UTR区(untranslated region)-25位置rs367398位点A/G多态性研究同样发现，女性银屑病患者GG、AG基因型频率明显高于女性健康对照者，携带G等位基因是女性晚发型银屑病的危险因素[28]。位于染色体6p21.3上的PSORS1作为目前最主要的银屑病易感基因位点被多次重复验证，PSORS1的基因定位恰好与Notch4相同。Notch4基因位点多态性研究显示其rs387071、rs367398与女性晚发型银屑病相关[28]，而有关PSORS1的研究则显示与晚发型银屑病无相关性[29]。在成人银屑病发病率调查中发现，50～59岁年龄范围内女性银屑病发病率明显高于男性，提示女性晚发型银屑病的发病机制不同于男性，性激素在其发病机制中起到更为重要的作用[28,30]。

2.5Notch信号通路与银屑病骨髓造血细胞活性 骨髓在银屑病的疾病过程中发挥重要作用，银屑病患者骨髓CD34+细胞定向分化的CD4+/CD8+T淋巴细胞和CD4+CD25+T淋巴细胞具有其外周血和皮损组织中T淋巴细胞的功能特点，且银屑病患者骨髓造血细胞体外增殖活性及集落形成能力较正常人降低[31,32]。Notch信号通路参与造血细胞发育过程的各个阶段，其靶基因Hes-1是造血过程的转录抑制因子，能够影响造血干细胞的功能状态。因此，银屑病患者骨髓CD34+细胞高表达的Hes-1可能是造成其骨髓造血细胞增殖活性降低的原因[33]。

3 小结与展望

Notch信号分子基因多态性与银屑病的疾病发生相关，Notch信号通路调控银屑病角质形成细胞异常分化、微血管生成、T淋巴细胞活化等主要致病因素，且参与银屑病的骨髓造血细胞低活性增殖。随着Notch信号通路在银屑病发病机制中作用的深入研究，Notch信号通路有望成为银屑病免疫靶向治疗的新靶点。