α-MSH对人皮肤成纤维细胞生理功能调节作用蒋福东（通讯作者）程勇

α-MSH对人皮肤成纤维细胞生理功能调节作用蒋福东（通讯作者）程勇

蒋福东（通讯作者）程勇

蒋福东（通讯作者）程勇

(郴州市第一人民医院烧伤整形外科湖南郴州423001)

【摘要】促黑色素由脑垂体合成及分泌,分为α、β、γ和δMSH.促黑色素受体根据其结构和功能分为分为MC-1R-MC-5R,在瘢痕中,皮肤成纤维细胞研究是近年研究的热点.在皮肤成纤维细胞中只表达a-MSH的专一受体MC-1R.a-MSH可以通.,a-MSH可以影响前列腺素的合成而具有抗炎、抗免疫作用.a-MSH可以调节多种细胞因子,从而改变皮肤成纤维细胞生物活性,影响细胞基质(ECM)及胶原合成,调节皮肤成纤维细胞生物活动,从而影响瘢痕形成.在瘢痕疙瘩组织中,a-MSH除了调节细胞因子外,a-MSH及相应受体也发生改变.通过改变a-MSH及相应的MC-1R,达到预防和治疗瘢痕的目的。

【关键词】a-MSHMC-1R皮肤成纤维细胞

【中图分类号】R33【文献标识码】A【文章编号】2095-1752（2013）26-0077-02

瘢痕是皮肤各种创伤后常见的产物,成纤维细胞是瘢痕中主要细胞。自从黑色素及黑色素受体被发现并被克隆后,国内外关于促黑素素对皮肤成纤维细胞的研究广泛开展并取得了一定的进展,现对其作一综述。

一、α-MSH与MC-R的分子结构、合成与表达

1α-MSH的分子结构、合成与表达

MSH是,由垂体产生并分泌神经内分泌激素。目前已知根据MSH其结构的不同分为α、β、γ和δMSH.在组织中的表达及功能各异[1]。其中α-MSH是一种13肽,序列为丝-酪-丝-蛋-谷-谷-苯丙-精-色-甘-赖-脯-缬,其C端的3个氨基酸赖-脯-缬3个氨基酸被认为是α-MSH产生效应的氨基酸信号序列。α-MSH的前体是丙炔黑色皮质素(POMC).POMC主要是在脑垂体中产生,是由中间叶细胞和前叶的促肾上腺皮质细胞均可合成的一种大分子前体蛋白去掉信号肽后形成的.POMC也可在垂体外产生.在垂体前叶的促肾上腺皮质细胞中,POMC水解生成ACTH、β-促脂解素、β-内啡肽和γ-MSH,ACTH在酶的作用下可继续降解为α-MSH.在垂体中间叶细胞中POMC水解成α-MSH、ACTH样中间叶肽(CILP)和β-内啡肽.中叶已退化.ACTH与α-MSH的第4～10位氨基酸和β-MSH的第11～17位氨基酸序列相同,这部分序列是MSH在促黑色素细胞中产生黑色素活性作用最小单位[2]。α-MSH也可产生于皮肤以外各部位。THODY等[3]首先报道在皮肤中存在α-MSH,并且用免疫染色可显示有激素前体转化酶1和2(PC1-2)存在,[4]。近来研究表明,皮肤表皮黑素细胞、角质形成细胞可通过自分泌和旁分泌机制产生α-MSH,在皮肤黑素细胞和角质形成细胞是皮肤产生α-MSH的主要来源。研究表明,α-MSH除与黑色素细胞合成外,还是一种内源性神经免疫肽,,在基础研究与临床治疗中具有重要价值[5]。皮肤源性α-MSH的产生则通过表皮细胞自分泌和旁分泌机制来实现[6]。在紫外线的照射等作用下,环磷酸腺苷(c-AMP)通道激活,均可刺激表皮黑素细胞、角质形成细胞局部α-MSH的合成与释放。而局部α-MSH的水平增高又反过来通过正反馈作用刺激IL-1信号蛋白的释放,结,最终导致α-MSH的色素合成作用进一步增强,即在表皮黑素细胞、角质形成细胞中存在一个呈正反馈调节机制,调节α-MSH的分泌过程[7]。

2MC-1R的结构、合成与表达

黑色素受体家族于20世纪90年代克隆成功,有五种亚型(MC-1R～MC-5R),广泛分布于各组织中,每种黑色素受体亚型在组织中分布不同,并与相应的黑皮素结合,发挥各种不同的功能[8]。已知黑皮素-1受体(MC-1R)是与α-MSH和ACTH等黑皮素类神经肽结合,参与调控皮肤色素沉着,MC-1R是黑皮素专一受体。MC-1R是G蛋白耦联受体有317个氨基酸,含有7个跨膜蛋白,由扩展基因位点编码。MC-1R在多种细胞上有表达,如黑素细胞、成纤维细胞等,在黑素细胞上表达量最高。不同细胞上MC-1R表达的功能目前还不完全清楚,除已知MC-1R参与黑素合成、代谢外,部分还与α-MSH抗炎、抗免疫等特性有关[9,10]。MC-1R在黑素细胞、角质形成细胞上的表达主要参与皮肤色素沉着的调控,而突变细胞群不能在细胞内表达MC-1R,亦不能对α-MSH、ACTH起反应，在正常状态下,人表皮黑素细胞上MC-1R的表达不超过100个结合位点/每细胞,但在刺激因素如α-MSH、紫外线照射、等,细胞表面MC-1RmRNA的表达量会显著上升。研究表明,MC-1R在细胞上的功能性表达亦具有个体差异,MC-1R上遗传密码因子决定着MC-1R的功能,目前已知编码MC-1R的基因上至少有30个等位基因存在变异性,当编码MC-1R基因变异时,将导致MC-1R的功能丧失,α-MSH不能激活黑色素1受体,结果将导致黑素的合成等受抑制。这种现象西方红发个体人群中发生率较高,可能与光照引起的皮肤肿瘤有密切联系。[11]

二α-MSH对人皮肤成纤维细胞生理功能的调节

1α-MSH调节皮肤成纤维细胞

20世纪90年代,促黑色素受体成功克隆。α-MSH对皮肤成纤维细胞作用机制广泛开展[3],Bohm[12]等用RT-PCR的方法检测人皮肤成纤维护细胞只表达α-MSH的特异性受体黑色素受体1[12]。SHILLER[13]等发现人皮肤成纤维细胞中存在RNA水平上表达α-MSH合成的前体原料和转化酶即激素前体转化酶1和2(pc1pc2)。POMC产生a-MSH和ACTCH并结合相应受体MC-1R[14].在皮肤成纤维细胞中α-MSH与MC-1R结合后发挥如下功能:①抑制胶原蛋白质的合成,并下调TGF-R存在时成纤维细胞的PICP的分泌②α-MSH能在m-RNA水平上增加基质合成酶的活性和人成纤维细胞基质金属蛋白质(MMPS)作用.Bohm的研究表明α-MSH在人皮肤成纤维细胞中发挥抗炎、抗免疫作用是通过抑制IL-1和IL-8产生,并激活转录因子激活蛋白(AP-1),且诱导粘附分子细胞间α-MSH对抗转化生长因子(TGF-β1)从而发挥抗炎、抗免疫作用.KISS等[15]在体外实验中发现α-MSH能诱导白细胞介素(IL-8)和IL-8受体的MRNA的表达,证实对α-MSH呈时间依赖性的稳定增长。BOHM等[16]也证实了体外培养的人成肤成纤维细胞中IL-8的分泌相对浓度为10-4～10-14的NDP-α-MSH呈时间依赖性稳定增长。如果将IL-1β加入此培养液中,上清液中IL-8的分泌量则更加显著增加,说明α-MSH对IL-8分泌有剂量依赖.转化生长因子β能促进成纤维细胞合成细胞基质,减少胶原酶产生和增加胶原酶抑制物,同时促进成纤维细胞增殖.体外实验表明,α-MSH能通过激活T细胞来增加TGF-β并抑制IFN-γ的生成[17],这可能会间接促进POMC转录[18]UNEMON[19]已经证明IL-8除了免疫调节作用外还参与胶原更新过程,对成纤维细胞间质胶原的表达具有剂量依赖性的诱导降解作用，同时对促进胶原降解的基质金属蛋白(MMP)的生成却没有作用，因此KISS等[20]在α-MSH能够剂量依赖性地诱导间质胶原酶以及对1型胶原代谢有重要作用的MMP-1合成和活性的基础上,认为α-MSH可能通过诱导间质胶原酶1或诱导成纤维细胞中IL-8的生成减少胶原的含量，BOHM[21]还在另一组试验中用ELISA法检测到α-MSH能够活化人皮肤成纤维细胞中(AP-1)和(NF-KB),这两种转化因子在细胞外基质组成的代谢中以及IL-8等细胞因子的表达中都具有重要作用.SLOMINSKI等[22]发现瘢痕疙瘩组织中角朊细胞和单核细胞中可持续检查出POMC产物。BOHM[23]等连续3天对新生BALB/C小鼠注射TGF-β1,并对注射部位的活检标本检测,发现局部皮肤有炎症浸润反应及纤维化现象，同时注射α-MSH能减轻TGF-β1介导的纤维化,而单独注射α-MSH不会产生纤维化.此实验说明α-MSH能减轻TGF-β1介导的纤维化作用，提示:α-MSH在活体上具有抗纤维化作用,为临床应用提供可靠的依据，LIEDCH[24]等在实验中观察到IL-8和IL-6在胎儿和成人伤口内早期均迅速增高,但随即在胎儿伤口内降低,直至消失,胎儿成纤维细胞在血小板衍化因子刺激下,IL-8和IL-6分泌的基础水平较低,由此可见IL-8和IL-6的减小,可能是胎儿无瘢痕化愈合的一个因素，因此,α-MSH对瘢痕的形成作用非常复杂并呈现多效性，一方面促进人成纤维细胞的增殖,另一方面在活体上还具有抗纤维化作用，YOUNAI[25]等发现体外培养的瘢痕疙瘩成纤维细胞较增生性瘢痕成纤维细胞对TGF-β1的反应性有显著差异,前者对TGF-β1反应非常敏感,表现为胶原合成速度显著增加,而后者对TGF-β1反应不敏感，在体外培养的人成纤维细胞和瘢痕疙瘩成纤维细都能表达POMC-mRNA.TGF-β能明显下调POMC-mRNA在人成纤维细胞中的表达,但不能影响瘢痕疙瘩成纤维中POMC-mRNA的表达.这种TGF-β1选择性调节POMC-m-RNA在人成纤维细胞和瘢痕疙瘩成纤维细中表达,同时人成纤维细胞和瘢痕疙瘩成纤维细对TGF-β的反应存在显著差异的现象,提示POMC相关性可能通过调控细胞外基质合成的自分泌或旁分泌网络,在瘢痕疙瘩的发病机制中有重要意义。国内关于促黑色素对皮肤成纤维细胞影响的研究表明:α-MSH能够调节细胞增殖、分化内皮细胞及成纤维细胞因子产生,α-MSH激活AP-1同时诱导NF-KB,而AP-1和NF-KB在人皮肤成纤维细胞中控制IL-8转录起关健性作用。郑健生[26]等检测到10-6～10-8的α-MSH对体外培养的人瘢痕疙瘩成纤维细胞具有促进生长和增殖作用。肖调立[27]等在研究病理性瘢痕中检测到α-MSH和IL-8均升高.增生性瘢痕和瘢痕疙瘩中IL-8的表达强阳性率和评分明显高于正常瘢痕和正常皮肤,提示在病理性疤痕的发病机制起重要作用。[27]MC-1R是皮肤成纤维细胞唯一表达的受体,经检测MC-1R在增生性疤痕中低表达,α-MSH升高,可以推测各种原因导致MC-1R下降,通过负反馈使α-MSH在组织中高表达,吕川[28]用MTT方法检测瘢痕疙瘩中α-MSH对皮肤成纤维细增殖影响,从分子水平对瘢痕疙瘩中黑素及受体分布进行研究,从以上可以推断可能是免疫因素使MC-1R下降,参与瘢痕疙瘩的形成。病理性瘢痕中的成纤维细胞被认为是异常的细胞,对生长因子特别是(TGF-β)及外界刺激刺敏感性增高,可能参与瘢痕形成。

2关于瘢痕疙瘩研究

瘢痕疙瘩手术切除易复发,治疗颇棘手。瘢痕疙瘩的形成与色素代谢异常、种族、色素分布部位及垂体功能有关；瘢痕疙瘩受糖皮质激素及其类似物去炎舒松的抑制。通过有效利用α-MSH对瘢痕疙瘩成纤维细胞分泌IL-8,有希望为临床治疗瘢痕疙提供一种新的途径。

综上所述,α-MSH对人皮肤纤维细胞生理功能调控作用是通过多种途径发挥作用,牵涉到多种生长因子。α-MSH对人皮肤纤维细胞生理功能的调节作用是双向的,既可以促进皮肤成纤维细胞增殖,分泌胶原纤维蛋白质和细胞外基质从而促进疤痕疙瘩形,另一方面促进胶原降解,抑制疤痕形成.对于瘢痕的形成机制,目前研究取得了一定的进展,其具体机制有待进一研究.通对对瘢痕与色素的研究为治疗瘢痕开辟新的途征。

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