黄褐斑发病机制研究进展

许庆芳, 欧阳梦婷

中山大学附属第三医院,广东 广州 510630

黄褐斑是一种常见的慢性、获得性面部色素增加性皮肤病,主要原因为表皮黑素细胞功能亢进,导致黑素合成增加,引起局部皮肤色素沉着。黄褐斑发病机制复杂。既往研究认为遗传易感性和雌性激素在黄褐斑发病机制中起主要作用,如今越来越多的体内外证据表明黄褐斑与光老化密切相关。由于表皮黑素细胞的黑素合成受到皮肤微环境及其周围细胞分泌细胞因子的精密调控,近年对黄褐斑发病机制的研究仍聚焦于雌性激素和紫外线通过影响角质形成细胞、皮肤成纤维细胞和血管内皮细胞等旁分泌对黑素细胞黑素合成、转运和分布影响。真皮细胞外基质(extracellular matrix, ECM)病变在黄褐斑中的作用将是该研究领域新热点。本文根据这些新机制的研究进行综述,以期为临床防治黄褐斑提供新理念和策略。

1 遗传易感性

黄褐斑可以发生在所有的皮肤类型中,但更常见于Fitzpatrick分型里中间类型(Ⅲ-Ⅴ型)的皮肤[1]。一项全球调查显示,48%黄褐斑患者中至少有一个亲属患黄褐斑,其中97%为一级亲属,3%为二级或以上的远亲[2]。深色皮肤人群较浅色皮肤人群更容易受遗传因素的影响[3],但是浅肤色人群往往发病更早[4]。国内研究发现,黄褐斑在彝族人中患病率为21.43%,在汉族人中患病率为 9.76%,且男性和女性彝族人黄褐斑患病率均分别高于汉族男性和女性[5]。这些研究表明遗传因素在黄褐斑发病中起作用。研究发现H19基因在黄褐斑表皮表达显著低于皮损周围正常表皮,且敲低角质形成细胞H19表达可显著上调与之混合培养黑素细胞酪氨酸酶表达和黑素小体转运[6]。此外,色素、炎症、血管、调节脂质代谢、皮肤屏障等相关基因也可能与黄褐斑发病机制相关[7-8]。

2 雌性激素

黄褐斑好发于育龄期女性,怀孕和口服避孕药可诱发和加重黄褐斑,因此雌性激素长期以来被认为在黄褐斑发病机制中起重要作用[9]。乙烯雌酚和雌二醇被发现均能促进胎儿背部皮肤来源黑素细胞酪氨酸酶、酪氨酸酶相关蛋白-1(Tyrosinase-related protein 1, TRP-1)、TRP-2 mRNA 表达[10],以及雌二醇可刺激黑素细胞黑皮质素受体-1(melanocortin 1 receptor,MC1R)表达[11],进而促进黑素合成。Im等[12]发现生理或孕期浓度的雌激素可促进来自部分供者包皮黑素细胞增殖和酪氨酸酶活性以及部分供者乳房皮肤的黑素合成,但对部分供者来源的包皮黑素细胞和皮肤的黑素合成无影响,提示个体差异和遗传易感性在雌激素诱导的黑素合成中可能起一定作用。目前关于孕酮对黑素细胞黑素合成影响的研究结果仍存在不一致报道。有研究报道生理或孕期浓度的孕酮对所有供者包皮来源的黑素细胞和乳房皮肤的黑素合成均无影响[13], 也有报道称孕酮可抑制3D皮肤的黑素含量[14],且孕酮会拮抗雌激素对黑素细胞黑素合成的刺激作用[15-16],但也有报道孕酮会促进UVB 辐照体外培养活体皮肤黑素小体数量和转运,口服人工合成左炔诺孕酮导致黄褐斑以及孕激素促进黑素细胞黑素合成[13,17]。

雌孕激素主要通过与其相应受体结合发挥生理效应。研究发现雌激素经与其受体结合刺激黑素细胞和黑素瘤细胞黑素生成相关因子的表达[18]。雌激素受体有α(estrogen receptor α, ERα)和β(estrogen receptor β, ERβ)两种亚型,是配体活化的核转录因子,雌激素与受体结合后经结合靶基因启动子区域的特定DNA回文雌激素响应元件发挥调控基因转录的作用[19]。Jang等[20]运用免疫组化发现,黄褐斑皮损表皮ERα表达很低,且较周围正常皮肤均无显著差异,而真皮未检测到ERα表达;表皮ERβ在黄褐斑皮损与周围正常皮肤之间表达无差异,在黄褐斑真皮中的表达显著高于对照组;位于胞核的孕激素受体在黄褐斑表皮中的表达较对照组显著升高,但在黄褐斑真皮中的表达与对照组相比无差异,表明雌激素可能主要通过ERβ在黄褐斑中起作用,孕激素经其受体也可能在黄褐斑中起作用。Kim等[21]报道雌激素通过上调角质形成细胞和黑素细胞PDZ结构域蛋白肾1(PDZ domain protein kidney 1,PDZK1)表达诱发黄褐斑,其机制为PDZK1可上调 ERα和ERβ表达,进而促进黑素细胞酪氨酸酶活性和黑素合成。除了经典的经雌激素受体介导的黑素合成外,G蛋白偶联雌激素受体(G protein-coupled estrogen receptor,GPER)也被发现参与雌激素刺激的黑素合成。Sun等[22]报道雌激素通过GPER激活黑色素瘤细胞系A375 和B16 cAMP-MITF-TYR信号通路,进而刺激黑素合成,且GPER在黄褐斑皮损表达升高。

雌激素除了直接作用于黑素细胞促进黑素合成外,还能通过作用于表皮及真皮内的其他细胞促进黑素合成。例如,孕期浓度的雌二醇可经上调角质形成细胞粒巨噬细胞集落刺激因子(granulocyte-macrophage colony-stimulating factor, GM-CSF)合成和分泌促进黑素细胞的黑素合成[23-24];雌二醇经ERα促进血管内皮细胞增殖、移行和血管内皮细胞生长因子(vascular endothelial growth factor, VEGF)表达,并经GPER 刺激血管生成,增生的血管和增殖的血管内皮细胞使得皮肤中VEGF、内皮素-1(endothelin-1, ET-1)和干细胞因子(stem cell factor, SCF)的水平升高,从而促进表皮黑素细胞的黑素合成[25]。研究发现,黄褐斑患者肠道菌群结构的变化,尤其是黄褐斑患者肠道中柯林斯菌属分泌的β-葡糖醛酸酶可促进肠道对雌激素的重吸收,进而上调黄褐斑患者血液雌激素浓度促进黑素合成[26]。尽管雌激素在黄褐斑发病机制中起重要作用,但绝大多数因妊娠起病的黄褐斑在妊娠结束后不能消退、停服避孕药后黄褐斑的色斑改善不明显,且有10%黄褐斑患者在绝经后起病以及在不同种族中约4%～26%的黄褐斑患者为男性[2-3],提示雌激素诱发黄褐斑的确切机制仍未完全阐明,有待进一步研究。

3 光老化

黄褐斑好发于曝光部位,皮损夏重冬轻。黄褐斑与光老化皮损有着非常相似的病理特征,防晒可显著淡化色斑,表明光老化在黄褐斑发病机制中也起着极为重要的作用[27]。短期日光紫外线辐照产生的皮肤色素沉着在避免日晒后可逐渐消退,但是长期紫外线辐照所致光老化引起的色沉,即使防晒后,色沉仍不能完全消退,其中机制尚未完全清楚。目前发现光老化促进表皮黑素细胞黑素合成机制主要如下:①光老化通过DNA损伤刺激黑素合成:短期紫外线辐照造成的DNA损伤可被机体修复,但长期紫外线辐照引起的DNA损伤不能被有效修复,并在细胞内累积。中波紫外线可被角质形成细胞和黑素细胞DNA中的胸腺嘧啶或胞嘧啶直接吸收,导致DNA胸苷断裂,产生具有遗传毒性的环丁烷嘧啶二聚体(cyclobutane pyrimidine dimmer,CPD)、 6-4嘧啶光产物(6-4 pyrimidine photoproducts,6-4PP)等[28-29];光老化皮肤中活性氧簇(reactive oxygen species, ROS)升高,ROS通过Fenton反应直接作用于DNA,导致单链断裂或通过产生单线态氧诱导DNA形成氧化碱基[30]。这些DNA损伤通过促进角质形成细胞及黑素细胞中抑癌基因p53表达刺激阿黑皮素原(proopiomelanocortin,POMC)启动子,进而促进POMC表达。POMC裂解产物α-黑素细胞刺激素 (α-melanocyte stimulating hormone,α-MSH) 和促肾上腺皮质激素 (Adrenocorticotropic hormone,ACTH)经与MC1R结合刺激黑素合成[31]。②光老化导致皮肤中多种细胞衰老,衰老细胞通过分泌衰老相关分泌表型分子(senescence-associated secretory phenotype,SASP)刺激黑素合成[32]:光老化皮肤中衰老角质形成细胞分泌的SASP在黑素合成中的作用还不明确,而衰老成纤维细胞被发现通过高表达肝细胞生长因子(hepatocyte growth factor,HGF)、SCF、生长分化因子-15(growth and differentiation factor 15, GDF15)、分泌型卷曲相关蛋白-2 (secreted frizzled-related protein 2,sFRP2),以及低表达基质衍生因子1 (stromal cell-derived factor-1, SDF-1)促进黑素细胞黑素合成[33-36];③光老化诱发的炎症及其趋化的炎症细胞刺激黑素合成:光老化皮肤中升高的 ROS、衰老细胞分泌SASP等导致了光老化皮肤的慢性炎症状态[37],使得光老化真皮中巨噬细胞、肥大细胞、CD4+和CD45RO+T细胞以及表皮中CD1a+树突状细胞数量增加[38-39]。炎症和炎症细胞释放的炎症因子刺激黑素细胞中黑素合成,如紫外线通过刺激肥大细胞释放组胺刺激黑色素合成[40];此外,肥大细胞数量和类胰蛋白酶水平升高可能会削弱黄褐斑皮肤的基底膜,从而参与疾病发生[41]。④光老化真皮血管增生使得血管细胞数增多:长期紫外线辐照通过上调VEGF、碱性成纤维细胞生长因子和IL-8的表达促进血管生成[7],血管内皮细胞通过分泌SCF和ET-1刺激黑素细胞黑素合成[42]。⑤光老化通过影响皮肤脂质代谢促进黑素细胞黑素合成:长期紫外线辐照可氧化皮肤表面脂质,特别是角鲨烯,氧化的角鲨烯可促进黑色素细胞的黑色素合成[43]。UVA照射过的SZ95皮脂细胞可通过促进α-MSH、EDN1、SCF的表达,增加成纤维细胞衰老标志物以及黑色素细胞的色素沉着[44]。

由上可知,目前光老化刺激表皮黑素合成机制主要集中于紫外线对皮肤组织中各种细胞的影响。目前多数治疗黄褐斑有效的方法均有改善真皮ECM病变的作用[45-46]。研究发现富集血小板注射和微针射频治疗可显著改善黄褐斑的色斑,其机制除了减少真皮衰老成纤维细胞,还促进Ⅰ型胶原合成[36, 47]。但光老化真皮ECM病变如何影响表皮黑素合成及其机制还不清楚。

4 真皮ECM病变

ECM为真皮细胞支架,可为其上表皮细胞及其内细胞提供适宜的生长微环境[48]。ECM内的大量水分能够为细胞运送营养和运走细胞代谢产物,并使可溶性细胞因子很好地弥散。ECM还通过其内的黏附分子促进细胞黏附、移行、增殖,调节胞内信号通路和细胞因子分泌[49]。ECM主要通过调控成纤维细胞细胞因子分泌影响表皮黑素合成,在表皮黑素合成中起重要调控作用。早在上世纪90年代中期,体外研究发现真皮ECM可调控黑素细胞增殖、凋亡及合成黑素活性[48]。有研究报道皮肤纤维瘤以及肿胀和硬化期系统性硬皮病皮损处表皮色素沉着、真皮胶原纤维增生[50-51];白癜风皮损真皮Ⅳ胶原减少和腱糖蛋白增多[52-53]。黄褐斑皮损处的ECM存在日光性弹性纤维变性以及基底膜的破坏[39]。前期研究发现黄褐斑真皮胶原纤维和弹性纤维发生了糖基化变性,皮损处晚期糖基化终末产物(advanced glycation end products, AGEs)含量显著高于邻近正常皮肤,AGEs通过RAGE(receptor for AGEs)/NF-κB轴激活皮肤成纤维细胞NLRP3炎症小体和促进IL-18表达和分泌,后经IL-18刺激表皮黑素合成[54],证明ECM病变在黄褐斑发病机制中起重要作用。目前关于ECM还有哪些病变以及这些病变如何影响成纤维细胞旁分泌在黄褐斑发病机制中起作用,将是黄褐斑研究领域新热点。

5 结语与展望

黄褐斑好发于女性易感人群及曝光部位皮肤,遗传易感性、雌性激素、光老化和细胞外基质病变这四者之间如何协同诱发黄褐斑将是未来研究的重要领域。目前关于真皮细胞外基质病变尤其是光老化导致的细胞外基质病变在黄褐斑中作用相关研究较少,这将是未来该研究领域新热点。随着黄褐斑发病机制研究的不断深入,与黄褐斑发病密切相关的关键分子和调控机制逐渐被揭示,将有助于发现针对疾病关键环节的靶向治疗药物。