顧漢江 曾維惠

[摘要]黃褐斑是一種常見的獲得性對稱性色素沉著性皮膚病，常累及面部的顴頰處，好發(fā)于具有遺傳易感性的中青年女性;病情頑固，嚴重影響患者的身心健康。然而黃褐斑的發(fā)病機制目前尚不清楚，可能涉及多種黑色素合成相關(guān)的信號分子及通路。本文將對涉及的信號分子及通路做一綜述，以期對黃褐斑治療能夠提供幫助。

[關(guān)鍵詞]黃褐斑;黑色素;信號分子;信號通路;色素沉著

[中圖分類號]R758.4+2 ? ?[文獻標志碼]A ? ?[文章編號]1008-6455（2019）05-0019-03

The Signal Molecules and Pathways Related to Melanin in the Pathogenesis of Melisma

GU Han-jiang，ZENG Wei-hui

（Department of Dermatology， the Second Affiliated Hospital of Xi'an Jiaotong University， Xi'an 710004， Shaanxi，China）

Abstract： Melasma is a common acquired symmetrical hyperpigmentary disorder， which often affects the cheekbone of the face and usually occurs in young and middle-aged women with genetic susceptibility. The disease is stubborn and seriously affects the physical and mental health of the patients. However， the pathogenesis of melasma is still unknown， which may involve a variety of signal molecules and pathways related to the synthesis of melanin.This article will review the signalingmolecules and pathways involved in order to provide help for the treatment of melasma.

Key words： melasma; melanin; signal molecule; signal pathway; hyperpigmentation

黃褐斑是一種常見的獲得性色素增加性皮膚疾病，常發(fā)生于日光暴露部位，主要累積面部，也可發(fā)生于脖頸及前臂，偶發(fā)生于腹股溝、外生殖器等部位。累及面部的皮損常對稱性地發(fā)生于顴部及顳部，表現(xiàn)為蝶狀或彌漫分布的淺褐色至深褐色斑片，邊界清楚、大小不等。一般無自覺癥狀，病程不定，可持續(xù)數(shù)月或數(shù)年。皮損呈冬重夏輕的特點，常隨日曬、情緒、睡眠等因素變化[1]。組織學(xué)發(fā)現(xiàn)黃褐斑病灶內(nèi)表皮基底層及棘層黑素細胞的活性增強且黑素含量增加，但黑素細胞并無增殖，真皮淺層和深層均發(fā)現(xiàn)嗜黑素細胞數(shù)量增加。

黃褐斑的病因復(fù)雜多樣，主要是遺傳易感性、長期紫外線照射。另外妊娠、口服避孕藥、雌激素治療、甲狀腺功能紊亂、化妝品及光毒性藥物、慢性疾病等也可引起黃褐斑[2]。其發(fā)病機制不甚清楚，但是近年對黃褐斑發(fā)病機制有許多的新發(fā)現(xiàn)，涉及CDH11、H19、PI3K/Akt、iNOs、MSH/cAMP、KIT和WNT等分子及信號通路。下面將對其進行概述。

1 ?黑色素概述

人類膚色主要受黑色素影響。黑色素是由黑素細胞產(chǎn)生的一種致密的高分子量棕色色素，濃度越高顏色越深，主要分布在表皮基底層，偶爾也可見于真皮層。黑素細胞中含有大量的黑素顆粒，稱為黑素小體。每個黑素細胞通過其樹枝狀突起與周圍10～36個角質(zhì)形成細胞形成一個表皮黑素單位。其中，角質(zhì)形成細胞可吞噬含有黑素的樹枝狀突起，黑素細胞也可通過短暫的膜融合直接將黑素小體釋放到角質(zhì)形成細胞，從而表現(xiàn)為外觀可見的膚色，同時對皮膚起著保護作用[3-4]。

黑素小體是一種溶酶體相關(guān)的細胞器，能夠合成并儲存黑色素。此外，核糖體合成的酪氨酸酶也貯存于黑素小體中。酪氨酸是黑色素合成的原始材料，在黑素小體內(nèi)酪氨酸酶的作用下經(jīng)過一系列化學(xué)反應(yīng)合成黑色素。在同一種族，黑素細胞的含量是一定的，但是黑素小體的含量明顯不同。因而，人類皮膚及毛發(fā)顏色的形成主要取決于黑素小體內(nèi)黑色素的活性、合成速率以及黑素小體的大小、數(shù)量、組成、分布以及其物質(zhì)本身的化學(xué)特性。當然，其他一些因素也會影響人類的膚色，比如：真皮毛細血管內(nèi)含氧血紅蛋白的含量及類胡蘿卜素[5-6]。

黑色素是由L-苯丙氨酸羥基化為L-酪氨酸或直接由L-酪氨酸產(chǎn)生合成的。L-酪氨酸經(jīng)酪氨酸酶羥基化生成3，4-L-二羥基苯丙氨酸，后者進一步被氧化為多巴喹酮。此后，多巴喹酮作為底物通過兩條途徑分別產(chǎn)生真黑素和褐黑素。黑色素產(chǎn)生過程中，微量鄰苯二甲酸相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子（Microphthalmia‐associated transcription factor，MITF）起著中心因子的作用，其通過與啟動子區(qū)域的M-box 基序結(jié)合，上調(diào)酪氨酸酶的表達。此外，MITF還參與黑素小體轉(zhuǎn)運的調(diào)控和黑素細胞樹突形成的調(diào)節(jié)，而MITF的表達主要受以下幾條信號通路的調(diào)控[5，7-8]。

2 ?MSH/cAMP信號通路

黑素細胞刺激素（melanocyte-stimulating hormone，MSH）是垂體中葉產(chǎn)生的多肽類激素，可促進皮膚黑素細胞產(chǎn)生黑色素。MSH分為α-MSH，β-MSH、γ-MSH三種亞型，與促腎上腺皮質(zhì)激素（adrenocorticotropic hormone，ACTH）組成黑素皮質(zhì)素系統(tǒng)。它們均來源于阿黑皮素原（pro-opiomelanocortin，POMC）鏈的多肽鏈，且作用于類似的目標受體（MCR1-MCR5）。MCR1和MCR5是皮膚的特征性受體。MCR1在黑素細胞的胞漿及膜均有表達，與α-MSH結(jié)合后導(dǎo)致自身的活化，并與Gαs蛋白結(jié)合，進而激活腺苷酸環(huán)化酶（adenylate cyclase，AC）。隨之，AC催化腺嘌呤核苷三磷酸轉(zhuǎn)化為環(huán)磷酸腺苷（cyclic Adenosine monophosphate，cAMP）。cAMP直接激活蛋白激酶A（Protein kinase A，PKA），后者經(jīng)一系列途徑轉(zhuǎn)移到黑素細胞核內(nèi)并發(fā)生磷酸化后上調(diào)cAMP反應(yīng)元件結(jié)合蛋白（cAMP-responsive element-binding proteins ，CREB）的表達。CREB與MITF基因啟動子中的CRE結(jié)構(gòu)域結(jié)合，導(dǎo)致MITF基因的轉(zhuǎn)錄。緊接著，MITF靶向于酪氨酸酶基因中的一個特異序列，導(dǎo)致酪氨酸酶表達上調(diào)，進而催化酪氨酸的分解，致使黑色素的含量增加。另β-雌二醇可增加黑色素細胞中α-MSH和MCR1的表達，這與妊娠、口服避孕藥及雌激素治療引發(fā)或加重黃褐斑相一致[5-6，9-11]。增加的α-MSH和前列腺素E2可通過促進黑素細胞絲狀偽足遞送和脫落球狀顆粒的數(shù)量來驅(qū)動黑素體轉(zhuǎn)移[12]。此外，ACTH與MSH共有前13個氨基酸序列，因此，具有相似的活性[9]，當與黑素細胞表面的MCR2結(jié)合后發(fā)揮與MSH相似的作用。這一系列的過程最終導(dǎo)致黃褐斑的形成和/或加重。

在黃褐斑的發(fā)生發(fā)展中，紫外線照射是重要的外在刺激。紫外線通過增強P53的表達直接刺激表皮產(chǎn)生α-MSH，而后通過MSH/cAMP信號通路產(chǎn)生過量的黑素，導(dǎo)致黃褐斑的產(chǎn)生或加重[13]。

3 ?SCF/KIT信號通路

黃褐斑病灶內(nèi)檢測到干細胞因子（stem cell factor，SCF）在真皮的表達和KIT在表皮的表達顯著高于周圍正常皮膚。KIT是一種生長因子受體，調(diào)節(jié)胚胎期和出生后干細胞的增殖和/或存活[14];同時也是一種蛋白酪氨酸激酶受體[15]。研究發(fā)現(xiàn)，SCF表達于角質(zhì)形成細胞、成纖維細胞和黑素細胞，而KIT主要表達于皮膚的黑素細胞，也少量表達于成纖維細胞[16]。SCF與KIT結(jié)合后參與調(diào)節(jié)多種生物過程，包括配子的發(fā)生、造血、肥大細胞的發(fā)育和功能以及黑素生成[16]。

在胚胎發(fā)育過程中，SCF/KIT對黑素成纖維細胞從神經(jīng)嵴的遷移起控制作用，并允許成人角質(zhì)形成細胞與黑素細胞之間進行信號傳遞。KIT由胞外結(jié)構(gòu)域、跨膜區(qū)段、近膜區(qū)段和含約80個氨基酸殘基插入物的蛋白激酶結(jié)構(gòu)域組成[17]。在黑素細胞中，SCF與KIT的胞外結(jié)構(gòu)域結(jié)合后引起KIT的二聚化，導(dǎo)致蛋白激酶結(jié)構(gòu)域的激活?；罨腒IT在酪氨酸殘基處發(fā)生自磷酸化，而后招募適配蛋白（SHC同源性2結(jié)構(gòu)域轉(zhuǎn)化蛋白1、SHP2），引起下游RAS的激活，進一步導(dǎo)致RAF的活化（磷酸化），接著通過磷酸化激活MAPK級聯(lián)反應(yīng)。即SCF/KIT信號通路通過RAS/MAPK通路調(diào)控MITF的表達或磷酸化，進而控制參與黑素合成的關(guān)鍵酶轉(zhuǎn)錄。在此過程中，p38的磷酸化對MITF起正向調(diào)節(jié)作用，促進黑色素生成相關(guān)蛋白的合成，并最終導(dǎo)致黑色素合成的增加[15-16，18-19]。此外，SCF/KIT通路能被ACK2抑制（特異性地阻斷SCF激活KIT），導(dǎo)致黑素細胞的凋亡，致使黑色素合成減少。在黃褐斑的形成中，長期的紫外線照射對黃褐斑的發(fā)生發(fā)展起著重要的作用。研究表明，角質(zhì)形成細胞在UVB的照射下能夠增強巨噬細胞游走抑制因子的生成，后者反過來可以刺激角質(zhì)形成細胞中SCF的生成，進而黑色素生成增加，最終導(dǎo)致黃褐斑的產(chǎn)生或者加重[20]。

4 ?Wnt/β-catenin信號通路

Wnt信號通路可分為三類：經(jīng)典通路（又稱Wnt/β-catenin通路）、非經(jīng)典通路和鈣依賴通路。其中經(jīng)典信號通路（Wnt/β-catenin通路）參與調(diào)節(jié)黑素細胞從神經(jīng)嵴的分化發(fā)育以及黑色素的生成[21]。Wnt1與一種跨膜受體FRZED受體（本質(zhì)為G蛋白偶聯(lián)受體）結(jié)合，使GSK3β失活，促進β-catenin的積累和穩(wěn)定[8，13]。β-catenin以與淋巴增強結(jié)合因子-1/T細胞因子（lymphoid-enhancer binding factor-1/T-cell factor，LEF-1/TCF）結(jié)合形成轉(zhuǎn)錄活化復(fù)合物的形式進入細胞核，增強MITF的表達，導(dǎo)致黑色素合成增加。此外，Wnt1和Wnt3a能夠促進神經(jīng)嵴細胞向黑素細胞的分化。其中Wnt1向黑素母細胞發(fā)出信號，增加黑素細胞的數(shù)量，Wnt3a作用于黑素母細胞以維持MITF的表達并促進黑素母細胞分化為黑素細胞。同時，β-catenin和LEF1通過LEF1結(jié)合位點協(xié)同調(diào)控MITF-M啟動子的表達[8，10]，啟動下游信號通路，增加黑色素含量，導(dǎo)致黃褐斑的發(fā)生發(fā)展。

此外，Wnt信號通路可以被CDH11強化。CDH11作為角質(zhì)形成細胞中H19基因的表達產(chǎn)物，可通過N-鈣黏著蛋白誘導(dǎo)鄰近黑素細胞內(nèi)Wnt和AKT信號通路上調(diào)酪氨酸酶、MITF及β-catenin的表達，從而參與黑色素的生成[22]。

5 ?PI3K/Akt信號通路

在黑色素的生成過程中，PI3K/Akt信號通路可能起著雙向調(diào)控作用。紫外線照射使細胞內(nèi)cAMP顯著增加，cAMP通過抑制磷脂酰肌醇3-激酶（ Phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K）激活A(yù)kt，從而磷酸化激活糖原合成酶激酶β（Glycogen synthetase kinase，GSKβ），增強了MITF與MITF-M啟動子的親和力，進一步激活酪氨酸酶相關(guān)基因，增強黑色素的生成[8，23]。相反的是SCF與黑素細胞表面的受體KIT結(jié)合后發(fā)生二聚化并激活下游信號通路，其中包括PI3K。該信號通路磷酸化MITF并抑制其活化，從而抑制黑素生成[24]。最近的研究表明，芝麻酚通過PI3K/AKT信號通路增加 GSKβ的磷酸化，從而抑制MITF的磷酸化，使酪氨酸酶的表達和黑色素的合成受阻[25]。這為臨床治療黃褐斑等色素增加性疾病提供了新的思路。

6 ?其他分子信號通路

在UVB的照射下，角質(zhì)形成細胞可以有效地分泌多種細胞因子，如：內(nèi)皮素-1（Endothelin–1，EDN-1）。EDN-1通過激活PLCγ與EDNRB結(jié)合，引發(fā)多磷脂酰肌醇水解，生成三磷酸肌醇（inositol triphosphate，IP3）和二酰甘油（diacylglycerol，DAG），DAG激活蛋白激酶C（Protein kinase C，PKC）?；罨腜KC直接磷酸化RAF或RAF-1，然后RAF-1通過磷酸化激活MAPK級聯(lián)。最終調(diào)控 MITF的表達，導(dǎo)致黑色素的產(chǎn)生。此外，EDN-1和SCF之間存在著相互作用，通過EDN-1誘導(dǎo)PKC的激活和SCF誘導(dǎo)KIT的自磷酸化，協(xié)同刺激黑色素的合成[19，26]。

相關(guān)研究表明，黃褐斑皮損處iNOS的表達顯著增加，且直接依賴于NF-κB的激活，而NF-κB可被PI3K/Akt信號通路激活。紫外線的照射可以促進活性氧的生成，與此同時，雌激素在紫外線的照射下可以協(xié)同激活PI3K/Akt和NF-κB通路，導(dǎo)致角質(zhì)形成細胞產(chǎn)生iNOS和NO。而NO通過活化可溶性鳥苷酰環(huán)化酶增加酪氨酸酶的含量并提高其活性，導(dǎo)致色素沉著的發(fā)生[27]。

7 ?結(jié)論與展望

黑色素合成增加及其活性增強在黃褐斑的發(fā)病機制占有重要作用，涉及多種信號分子及通路，深入了解其相關(guān)的信號分子及通路，有助于開發(fā)針對性的藥物和技術(shù)，從而幫助臨床醫(yī)師更好地選擇高效的治療措施，幫助黃褐斑患者取得最佳的治療效果。

[參考文獻]

[1]Passeron T，Picardo M.Melasma，a photoaging disorder[J].Pigment Cell Melanoma Res，2018，31（4）：461-465.

[2]Lee BW，Schwartz RA，Janniger CK.Melasma[J].Giornale italiano di dermatologia e venereologia ： organo ufficiale， Societa italiana di dermatologia e sifilografia，2017， 152（1）：36-45.

[3]Yang Z，Zeng B，Pan Y，et al.Autophagy participates in isoliquiritigenin-induced melanin degradation in human epidermal keratinocytes through PI3K/AKT/mTOR signaling[J].Biomed Pharmacother，2018，97：248-254.

[4]Xiong XX，Ding GZ，Zhao WE，et al.Differences in the melanosome distribution within the epidermal melanin units and its association with the impairing background of leukoderma in vitiligo and halo nevi： a retrospective study[J].Arch Dermatol Res，2017， 309（5）：323-333.

[5]Speeckaert R，Van Gele M，Speeckaert MM，et al.The biology of hyperpigmentation syndromes[J]. Pigment Cell Melanoma Res，2014，

27（4）：512-524.

[6]Miot LD，Miot HA，Silva MG，et al.Physiopathology of melasma[J].An Bras Dermatol， 2009，84（6）：623-635.

[7]Kawasaki A，Kumasaka M，Satoh A，et al.Mitf contributes to melanosome distribution and melanophore dendricity[J].Pigment Cell Melanoma Res，2008，21（1）：56-62.

[8]Pillaiyar T，Manickam M，Jung S H.Downregulation of melanogenesis： drug discovery and therapeutic options[J].Drug Discov Today，2017，22（2）：282-298.

[9]Bergler-Czop B，Miziolek B & Brzezinska-Wcislo L.Alopecia areata - hyperactivity of the hypothalamic-pituitary-adrenal axis is a myth？[J].J Eur Acad Dermatol Venereol， 2017，31（9）：1555-1561.

[10]D'Mello SA，F(xiàn)inlay GJ，Baguley BC，et al.Signaling pathways in melanogenesis[J].Int J Mol Sci，2016，17（7）：1144.

[11]Lee AY.Recent progress in melasma pathogenesis[J].Pigment Cell Melanoma Res， 2015，28（6）：648-660.

[12]Ma HJ，Ma HY，Yang Y，et al.alpha-Melanocyte stimulating hormone （MSH） and prostaglandin E2 （PGE2） drive melanosome transfer by promoting filopodia delivery and shedding spheroid granules： Evidences from atomic force microscopy observation[J].J Dermatol Sci，2014，76（3）：222-230.

[13]Esposito ACC，Brianezi G，de Souza NP，et al.Exploring pathways for sustained melanogenesis in facial melasma： an immunofluorescence study[J].Int J Cosmet Sci，2018， 40（4）：420-424.

[14]Todaro F，Campolo F，Barrios F，et al.Regulation of kit expression in early mouse embryos and ES cells[J].Stem Cells，2019，37（3）：332-344.

[15]Roskoski RJr.Structure and regulation of Kit protein-tyrosine kinase-the stem cell factor receptor[J].Biochem Biophys Res Commun，2005，338（3）：1307-1315.

[16]Serre C，Lebleu A，Bergeron L，et al.Microarray profiling of gene expression in human keratinocytes suggests a new protective activity against UV-induced DNA damage for a compound previously known to interact with SCF-KIT signalling pathway[J].Int J Cosmet Sci，2011，33（5）：398-407.

[17]Roskoski RJr.Signaling by Kit protein-tyrosine kinase-the stem cell factor receptor[J].Biochem Biophys Res Commun，2005，337（1）：1-13.

[18]Wu LC，Lin YY，Yang SY，et al.Antimelanogenic effect of c-phycocyanin through modulation of tyrosinase expression by upregulation of ERK and downregulation of p38 MAPK signaling pathways[J].J Biomed Sci，2011，18：74.

[19]Pillaiyar T，Manickam M，Jung SH.Recent development of signaling pathways inhibitors of melanogenesis[J].Cell Signal，2017，40：99-115.

[20]Enomoto A，Yoshihisa Y，Yamakoshi T，et al.UV-B radiation induces macrophage migration inhibitory factor-mediated melanogenesis through activation of protease-activated receptor-2 and stem cell factor in keratinocytes[J].Am J Pathol， 2011，178（2）：679-687.

[21]Yamada T，Hasegawa S，Inoue Y，et al.Accelerated differentiation of melanocyte stem cells contributes to the formation of hyperpigmented maculae[J].Exp Dermatol，2014， 23（9）：652-658.

[22]Kim NH，Choi SH，Lee TR，et al.Cadherin 11，a miR-675 target，induces

N-cadherin expression and epithelial-mesenchymal transition in melasma[J].J Invest Dermatol，2014， 134（12）：2967-2976.

[23]Ploper D，De Robertis EM.The MITF family of transcription factors：Role in endolysosomal biogenesis，Wnt signaling，and oncogenesis[J].Pharmacol Res，2015，99： 36-43.

[24]Jang JY，Kim HN，Kim YR，et al.Partially purified components of Nardostachys chinensis suppress melanin synthesis through ERK and Akt signaling pathway with cAMP down-regulation in B16F10 cells[J].J Ethnopharmacol，2011，137（3）：1207-1214.

[25]Wu PY，You YJ，Liu YJ，et al.Sesamol inhibited melanogenesis by regulating melanin-related signal transduction in B16F10 cells[J].Int J Mol Sci，2018，19（4）：1108.

[26]Imokawa G，Ishida K.Inhibitors of intracellular signaling pathways that lead to stimulated epidermal pigmentation：perspective of anti-pigmenting agents[J].Int J Mol Sci，2014，15（5）：8293-8315.

[27]Jo HY，Kim CK，Suh IB，et al.Colocalization of inducible nitric oxide synthase and phosphorylated Akt in the lesional skins of patients with melasma[J].J Dermatol，2009， 36（1）：10-16.

[收稿日期]2019-03-26

本文引用格式： 顧漢江，曾維惠.黃褐斑發(fā)病機制中黑色素相關(guān)的信號分子及通路[J].中國美容醫(yī)學(xué)，2019，28（5）：19-22.