表皮緊密連接在特應性皮炎發病機制中的作用

劉 宇 李 萍 王 燕 底婷婷 蒙玉嬌 趙京霞

特應性皮炎是一種慢性炎性皮膚病，以瘙癢和反復發作的濕疹樣皮損病變為主要臨床表現，嬰幼兒中多發，給患者及其家庭帶來極大的心理和經濟負擔。該疾病發病機制復雜，免疫系統中Th2、Th1失衡和過敏原誘發IgE增多引起的過敏反應都是發病中的一部分，而先天或者后天獲得性皮膚屏障功能受損在AD的發病中被認為是發病初始階段，緊密連接則作為表皮屏障的主要調控因子發揮著重要作用。

一、表皮緊密連接的結構與功能

緊密連接(tight junction,TJ)包括多種跨膜蛋白和胞內蛋白，主要有Claudin家族、Occludin家族、ZO家族、黏附分子家族(JAMs)、Symplekin蛋白等。這些蛋白在細胞產生極性及分化的過程中相互交聯，最終形成致密網狀結構，封鎖細胞間隙[1]。

Claudin蛋白是TJ結構的主要組成部分,參與維持TJ的柵欄功能和屏障功能。它主要表達在表皮顆粒層角質細胞的細胞膜上，呈網狀結構。Claudin蛋白是維持TJ結構和功能的重要組成之一,研究發現，Claudin-1表達缺失的小鼠出現了表皮屏障的受損及炎性反應，嚴重缺失小鼠在出生1天內死亡[2]。Occludin蛋白主要表達在表皮顆粒層細胞的胞膜及胞質中，是角質形成細胞分化的標記之一，負責調控親水性小分子的細胞旁彌散，與細胞內彌散屏障的形成有關。ZO蛋白在TJ中起到“骨架”的作用，它們作為與肌動蛋白細胞骨架相關的復合物支架可以與多種連接蛋白互相作用，同黏附分子(JAMs)一起形成致密的連接結構[3]。

Hanel等[4]形容這一種致密網狀結構是防止水和溶質過量損失的水液屏障；Anderson等[5]研究認為緊密連接不僅僅是物理性地屏障，它可以有選擇性地通過離子等物質，因而被緊密連接隔離的兩個相鄰的空間可以存在不同濃度的溶質。Gruber等[6]用離子示蹤的方法證實了緊密連接的存在以及它有效維持兩側穩態的作用，證明了緊密連接是滲透性阻隔的有效成分，主要調節水和溶質的細胞間轉運[7]。另外，TJ可以通過影響信號級聯反應來控制細胞增殖和分化，它還被證實可以影響免疫細胞的遷移以及炎性因子的游移[8，9]。

二、AD中存在著緊密連接的破壞

AD患者皮膚中存在著表皮屏障的功能障礙。而緊密連接作為其重要的調節因子，也被證實在AD中存在異常[10]。Bergmann等[11]分別檢測了AD患者皮損、非皮損以及健康皮膚中Claudin-1的表達水平發現，AD患者皮損、非皮損部位的Claudin-1較健康皮膚中的表達量是明顯下降的。但是有意思的是，AD患者非皮損部位的經皮水分丟失與健康皮膚比較差異無統計學意義。Yuki等[12]研究發現，AD患者皮損中Claudin-1和ZO-1的表達水平降低，同時在所有的非皮損部位出現ZO-1表達的減少，部分非皮損部位還出現了Claudin-4表達的下降。Altunbulakli 等[13]檢測了來自AD患者和健康人的皮膚基因表達水平，發現AD患者的皮損區及非皮損區的Claudin-1以及Occludin的基因表達水平較健康人是明顯降低的；但是與細胞內骨架蛋白相連接的ZO-1、ZO-2的基因表達水平是明顯升高的。這與Yuki等[12]的研究結果相反，可能是選擇臨床患者時，未考慮到患者病情發展階段。

三、緊密連接的損壞與角質層屏障的互相影響作為AD發病的早期環節

角質層作為物理性屏障參與皮膚屏障功能，抵御外來傷害并阻止表皮的異常水分流失。TJ作為角質層下方的細胞旁屏障起作用。二者既構成完整的皮膚屏障，維持皮膚環境穩態，又能互相作用影響，參與AD的發生、發展。

有研究選用它莫西芬誘導的Cre重組酶構建Claudin-1基因敲除小鼠來觀察TJ的形成情況。結果發現，注射它莫西芬4天后，在表皮的基底層和棘層就未見Claudin-1，在實驗第8天，顆粒層也見不到Claudin-1，TJ就“漏洞百出”，然后朗格漢斯細胞(langerhans cell，LC)被激活，這時，并未見組織學上表皮有明顯變化，也沒有明顯的水分流失，由此推測LC的激活是由于TJ的障礙。在實驗的第18天，可以發現明顯的表皮水分丟失，于是推測，TJ的障礙繼發了角質層屏障功能障礙導致經皮水量丟失嚴重[14]。Sugawara等[15]通過基因敲除小鼠模型發現Claudin(-)小鼠通過角質層的水分蒸發要多于Claudin(+)小鼠，且Claudin(-)小鼠角質層脂質中的神經酰胺和絲聚合蛋白(filaggrin, FLG)表達水平在逐漸的降低。Yuki等[16]通過建立TJ損傷的等效模型，證實了TJ可能是通過影響角質層的PH來影響極性脂質和FLG的形成，從而阻礙了正常角質層屏障的形成。

AD患者中部分存在著FLG基因的突變，從而導致FLG合成受阻。Wang等[17]構建了FLG缺失的角質形成細胞系，發現FLG缺失后，角質形成細胞中ZO-1、E-鈣黏蛋白(E-cadherin)、Claudin-1和Occludin的蛋白表達量和基因表達量均降低，證明角質層屏障的缺失會引起TJ的異常。

大量研究發現，表皮屏障的相關基因與AD發病是有強相關性的，如FLG、Claudin-1等。早期研究發現，FLG基因缺失的AD患者的發病早于其他AD患者，并出現特應性的過敏癥狀，在成年后，患者AD癥狀持續時間更長。Brunner等[18]將兒童AD患者與成年AD患者的皮損進行基因分析發現，一些脂質屏障基因在兒童AD患者中顯示優先下調，屏障受損可能是AD發生的早期改變。Hirano等[19]研究證明TJ的障礙可以導致皮膚炎癥。被破壞的TJ進而引起角質層屏障的異常，導致大量經皮水分丟失，并幫助LC捕獲更多的抗原、過敏原，促進過敏敏化，引發或加重AD炎癥。另外，角質層屏障的受損有助于金黃色葡萄球菌的皮膚定植，加重炎性反應[20]。

總之，TJ和角質層屏障相互影響，破壞表皮屏障功能。屏障功能受損，促進微生物定植、免疫細胞的激活從而誘發、加重免疫炎性反應，反過來加重屏障功能受損，形成惡性循環。另有研究發現，早期潤膚劑干預皮膚屏障可以延緩AD的發病，因此，認為表皮屏障受損是AD主要的早期發病環節[21]。

四、緊密連接與免疫系統相互影響，維持慢性炎癥

TJ受到環境因素的影響，處于動態調節的過程中，它決定了離子、蛋白甚至是朗格漢斯細胞的轉運模式。Yoshida等[22]通過實驗結果表明，激活的LCs滲透了TJ來捕捉抗原。滲透了TJ的LCs的數量在有紅斑損傷的AD患者的皮膚中升高了大約5倍，而在沒有紅斑損傷的AD患者表皮中和魚鱗病、銀屑病患者中并未發現滲透TJ的LCs明顯增多。LCs的樹突延伸穿透TJ特異性捕獲抗原，刺激分泌相應因子促使Th2型免疫反應的發生，可推測，TJ的漏洞可以增加抗原的滲透，進而刺激DCs活化，放大炎性反應。

AD的特點是瘙癢、皮膚屏障破壞以及免疫系統的激活失衡，伴隨Th2類細胞因子的參與。研究發現，AD患者的角質形成細胞中過度表達了白細胞介素-33(interleukin-33，IL-33)。另有研究證實，角質形成細胞特異性表達IL-33的轉基因小鼠可以自發出現AD樣皮損表現，表明IL-33可以促進AD的發展。既往研究表明，IL-33可以通過刺激表皮LCs在內的免疫細胞產生2型細胞因子，如IL-6、IL-13等參與AD的發病和病程進展。Ryu等[23]研究發現，過表達IL-33的AD小鼠表達Claudin-1的水平是降低的。體外實驗發現，IL-33可以降低細胞的跨上皮電阻，并增加其對FITC-葡聚糖的通透性，提示對緊密連接功能的損傷；IL-33還可以降低FLG的表達，破壞角質層屏障功能，從而導致皮膚敏感易激惹，免疫系統的激活反過來又導致炎性因子的釋放，從而形成惡性循環，維持皮損區的慢性炎性反應。

有研究在等效模型中探詢Th2和Th17細胞因子對TJ蛋白表達的影響。皮膚取自AD模型小鼠的非損傷部位和損傷部位，結果顯示在AD的非損傷部位，ZO-1的表達減少，在AD的損傷部位，ZO-1和Claudin-1的含量較正常減少，后續檢測了IL-4、TNF-α、IL-17和IL-22對TJ的影響。其中結果顯示，只有IL-17損傷了TJ，另外，在IL-17作用下絲聚合蛋白的表達減少。此實驗中非損傷部位的蛋白表達情況和具體的機制需要更深入地研究，這里非損傷部位的TJ損傷與疾病的未來進展是否有相關性也需要進一步實驗探討[12]。

特應性皮炎患者多伴有哮喘、過敏性鼻炎等過敏性疾病，也被證實血清中IgE和組胺水平較正常人是升高的。有研究證實IgE和組胺也可對TJ產生影響。Roussel等[24]通過塵螨誘發IgE升高的過敏犬模型，檢測犬表皮緊密連接蛋白ZO-1、Occludin和Claudin-1的表達水平，發現IgE誘導減少Clauidn-1的表達水平，但是Occludin和ZO-1的表達水平不受影響。

Gschwandtner等[25]研究證實了組胺作用于人皮膚等價模型后，Claudin-1、Claudin-4、Occludin和橋粒蛋白明顯減少并且伴隨著生物素的滲透增加，說明組胺可以破壞皮膚的TJ的完整性。De Benedetto等[26]研究證實組胺通過H1R受體作用于角質形成細胞來抑制晚期分化，角質形成細胞的分化不全可能導致不完整的TJ網絡。Glatzer等[27]研究證明組胺是通過T4R受體刺激角質形成細胞過度增殖的，這種過度增殖可能是導致分化不全和TJ的結構功能障礙的原因。相關研究證實了組胺釋放對TJ的損傷，并表明這種損傷可能是通過影響角質形成細胞的增殖和分化導致的。

綜上所述，TJ損傷可以幫助皮膚駐留的LC捕獲外來抗原或變應原，引起體內的一系列免疫反應；而上述IL-33、TH2型細胞因子、IgE、組胺等因子又可以攻擊TJ，從而形成惡型循環，維持皮損區炎癥環境。

五、調節緊密連接是治療AD的重要策略之一

AD多為慢性病程，遷延難愈，對患者的身心健康造成極大負擔。而且臨床中廣泛用于AD治療的皮質類固醇具有較大的不良反應，因此迫切需要替代治療。前文發現TJ在AD發病中起著重要作用，尤其是在發病早期。因此，是否能通過調節TJ起到治療疾病的作用是亟待深入研究的。

Yamada等[28]檢查了在AD小鼠模型中局部應用大劑量葡萄糖對發炎皮膚的影響。結果發現AD模型中Claudin-1和FLG表達明顯減少；低劑量葡萄糖局部使用后，Claudin-1和FLG的表達無明顯變化，而使用大劑量葡萄糖后，可以增加Claudin-1和FLG水平。并且在體外IL-4、IL-13、胸腺基質淋巴細胞生成素(thymic stromal lymphopoietin，TSLP)共同刺激HaCaT模型中，大劑量葡萄糖也可以誘導Claudin-1和FLG表達的增加。

Na等[29]研究了蘆薈多糖對卵白蛋白(OVA)誘導的AD小鼠模型的干預作用，發現AD模型中ZO-1，Claudin-1和Claudin-8的基因表達水平明顯降低，而口服蘆薈多糖之后可以部分增加ZO-1，Claudin-1和Claudin-8的基因表達水平，緩解AD皮損表現。

Wang等[30]以FITC致敏并攻擊小鼠以建立AD模型的初始階段，檢測升麻素對其干預作用。結果發現，升麻素減少了TSLP的表達，同時減少了上皮細胞之間的分離間隙并增加了TJ蛋白的表達。另外沉默Claudin-1基因時，升麻素對TSLP的影響顯著降低。升麻素可以通過恢復TJ抑制了細胞因子，在疾病初始階段抑制了過敏性炎癥。因此，TJ可以作為治療AD的作用靶點之一，且在AD早期，藥物可以通過修復TJ減輕炎癥及皮損表現。

綜上所述，TJ在AD的發病中起到重要作用。TJ的功能障礙可以誘發角質層結構、功能障礙，引發炎性反應，從而加重病情；產生的炎性因子又可以通過調控緊密連接蛋白的表達來影響TJ的功能，形成惡性循環，導致疾病遷延不愈。越來越多的研究也發現調控TJ從而打破惡性循壞，是針對AD可行的治療方法，本文旨在為以后臨床治療AD提供新的方向。