细胞凋亡与银屑病

（一）概述

近年来又特别注意到银屑病表皮生长周期缩短，银白色鳞屑层层脱落的角质形成细胞大量凋亡的情况，银屑病的发生与细胞凋亡有着重要的关系。

细胞凋亡是一种受基因调控，明显不同于坏死性细胞死亡的细胞自灭过程，是一种细胞的生理性死亡，是机体维持正常的生理活动所必需的。早在20世纪50年代，Glucksman就指出胚胎发育中存在着一种程序性细胞死亡（programmedcelldeath）。Kerr报告这种程序性死亡还存在于成熟组织中，并通过电子显微镜观察到这种生理死亡与病理坏死有明显的区别，称之为凋亡。

在多细胞生物体，特定组织器官的细胞类型和细胞数量是相对恒定的，这种恒定主要取决于细胞增殖和凋亡之间的动态平衡，二者存在着许多潜在的联系。近年来，随着科学研究的不断深入，人们日益认识到细胞凋亡与细胞增殖一样对于多细胞生物体的发育和稳态的维持是至关重要的，尤其在胚胎发育造型，细胞数量的精细调控和具有潜在危险性的细胞（如自身免疫细胞）的清除等方面发挥重要的作用。

1．细胞凋亡的形态学特点凋亡细胞往往以胞质空泡开始，后者与胞膜融合，导致膜发泡；随后空泡自细胞内排出，引起水分丧失，细胞容积减少，细胞密度增加和细胞固缩；核糖体、线粒体等聚集，染色质逐渐凝聚成新月状附在核膜周边，嗜碱性增强，细胞核固缩呈均一的致密物，进而断裂，胞膜保持完整。然后胞膜不断出芽、脱落，细胞变成数个大小不等的由膜包裹的凋亡小体。最终凋亡小体被周围具有吞噬功能的细胞如巨噬细胞、上皮细胞等吞噬、降解。在凋亡发生的全过程中，细胞膜一直保持完整，胞内容物不释放出来，所以不发生周围的炎症反应。

2．细胞凋亡的生物化学特点

（1）非随机性DNA降解：细胞凋亡过程中，基因组DNA常常首先被降解为200～300kb和30～50kb的片段（“结构域式”剪切）；然后，DNA进一步降解产生寡核小体片段（“裂解／梯子式”剪切），其大小相当于核小体（160～200Bbp）的倍数。

（2）细胞膜磷脂酰丝氨酸外翻：正常细胞的膜脂分布不对称，即胆碱类磷脂如磷脂酰胆碱，鞘磷脂大多分布在膜外层，而氨基类磷脂如磷脂酰丝氨酸和磷脂酰乙醇胺则分布在膜内层。在凋亡细胞，磷脂酰丝氨酸常常由细胞膜内层转向膜外层。

（3）保持充足的能量代谢直至细胞凋亡末期：细胞凋亡的发生要求ATP的参与。例如，在ATP存在时，钙亲和剂诱导细胞凋亡；而在预先耗竭ATP时，则诱导细胞坏死。

3．细胞凋亡的生理学意义细胞凋亡在细胞更新和突变、调节免疫反应、维持机体自稳态等方面发挥重要作用。细胞凋亡明显影响胚胎和婴儿发育的所有方面，以保证胚胎正常发育和个体成熟的平衡。例如指趾和关节腔的形成就是在发育过程中，指（趾）间或关节腔内细胞凋亡的结果；在神经发育过程中，发生凋亡的神经元细胞达50%以上。免疫中枢系统通过细胞凋亡，可将各种成熟血细胞尤其是活化淋巴细胞和自身反应性淋巴细胞在其完成功能后从机体清除，防止自身免疫的发生；细胞凋亡亦可以维持机体的遗传稳定性，如细胞在损伤严重以至无法修复时，P53则触发细胞凋亡。

（二）细胞凋亡与皮肤生理和病理的关系

细胞动力学是从定量方面研究机体细胞群体增殖分化、分布、消亡的周期规律，细胞动力学的改变与许多疾病的发生密切相关。人体皮肤表皮细胞增殖、分化、死亡的周期是恒定的，无论是细胞分裂增殖异常，还是细胞凋亡被抑制或失控，均会引起细胞动力学改变，从而引发皮肤病。

Polakowska等认为人体皮肤从胚胎发育时起就是一动力学过程。外胚层细胞通过不同的增殖、分化和死亡，演变成皮肤同时使皮肤分层，面积增大覆盖整个机体，随之表皮附属器也形成。最后皮肤再生成熟。再生成熟的表皮角质形成细胞是一个更新和修复较快的细胞群体，分为生发部（基底层和基底层上层）、分化部（棘层和颗粒层）和角化部（角质层）。角质层为角化细胞并不具有活性，因此正常人表皮的代谢更新可能以细胞凋亡这种方式保持稳定。

Tamaka应用原位特殊标记DNA片段方法研究正常表皮角质形成细胞凋亡状况，发现在表皮基层不着色，颗粒层核着色。Mocall亦发现基底细胞中DNA完整，而颗粒细胞中DNA裂解电泳出现特征的DNA阶梯改变。

以上研究说明，在表皮各种形态完整的角质形成细胞中的确有DNA片段，表皮角质形成细胞存在细胞凋亡现象；正常表皮浅表角质层向外脱落，是正常表皮角质形成细胞凋亡的动力学趋势，是细胞凋亡动力学发展的必然结果。

研究发现细胞凋亡亦存在于许多皮肤病中，如银屑病、扁平苔藓、移植物抗宿主病、固定药疹、疣、紫外线损伤、Bowen病、鳞状细胞癌、恶性黑色瘤、基底细胞癌等。

1．角质形成细胞凋亡的形态学特征角质形成细胞的凋亡小体过去称胶样小体，病理上又称为Civatte小体、透明小体，其内主要含角蛋白中间丝（KIF）和残存细胞器的角蛋白小体（KB）。光镜下观察，凋亡的角质形成细胞在形成角蛋白小体之前，呈均匀的嗜酸性染色，内含嗜碱性核碎片；电镜下，细胞内含大量的异染色质，胞质中张力丝增多并成束排列，细胞间的连接——桥粒减少或消失，由于角质形成细胞富含张力细丝，因此其凋亡小体不易被吞噬而掉入真皮上部；免疫组化染色可清楚观察到角质形成细胞凋亡产生的角蛋白小体进入真皮后，被抗角蛋白自身抗体包绕并结合的现象。所谓角化不良细胞，其中相当一部分实际就是凋亡细胞。

2．细胞凋亡与银屑病发病的关系银屑病是一种常见的慢性皮肤病，传统认为表皮细胞过度增殖是引起细胞动力学失控的关键，而随着现代研究的不断深入开展，已经认识到角质形成细胞凋亡是银屑病皮损表皮病变的重要发病机制。

Rothery等在人体静脉注射C14－甘胺酸后，发现正常表皮更替时间为26～28天，而银屑病表皮更替时间仅为3～4天。说明银屑病表皮生长周期缩短。

Goldsmith等研究认为，蟾蜍表皮脱落的周期很短，在表皮细胞迅速增生的同时，有大量分化细胞进入细胞凋亡形成角质层而脱落，从而使蟾蜍表皮更新处于平衡状态。由此推论，银屑病有类似蟾蜍脱皮表现，除有表皮过度增生外，还表现有角化不全和大量的角化鳞屑脱落，因此认为银屑病不仅是表皮角质形成细胞增殖活跃，而且也存在细胞凋亡的异常。这种可能已被Bianchi等研究证实，其应用TUNEL研究了银屑病皮损表皮，病理表现有大量的角质形成细胞凋亡，并分布在表皮全层。

徐丽敏、陈学荣等应用流式细胞仪和TUNEL技术，分析银屑病不同阶段皮损表皮角质形成细胞的凋亡状况，检测到银屑病皮损表皮细胞存在细胞凋亡异常增多，且在银屑病皮损早期鳞屑丘疹表皮细胞凋亡突出，到融合性斑块表皮细胞凋亡相对减少而表皮细胞过度增殖明显。这一报道证明了银屑病皮损表皮细胞存在细胞凋亡异常增多，同时提出了角质形成细胞凋亡可能是银屑病皮损表皮病变的始发表现，而角质形成细胞过度增殖是后发表现的设想。倪晓、孙建方、刘振祥等推测凋亡增加是拮抗表皮的过度增殖而发生的，使银屑病损害处自身保持病理性的动态平衡，是机体维持细胞动力学稳态的一种保护机制。徐汉卿等则认为细胞群的不稳定性明显增加而导致疾病的发生。

3．细胞凋亡的诱导因素

（1）细胞因子

①干扰素（IFN－γ）：IFN－γ可诱导凋亡。IFN－γ由活化T淋巴细胞和自然杀伤细胞产生，具有抗菌、抗病毒、调节细胞增殖和分化免疫等多种功能。IFN－γ可上调Fas抗原和黏附因子（ICAM－1）的表达量，Fas抗原黏附淋巴细胞、ICAM－1与其配体结合攻击角质形成细胞，触发细胞凋亡；IFN－γ还可诱导鳞状分化和不可逆的抑制增殖作用。实践证明在银屑病皮损表皮角质形成细胞凋亡中，IFN－γ起重要的诱导作用。张峻岭，陈学荣等研究证实IFN－γ可诱导细胞凋亡。在银屑病病人血清中INF－γ含量高于正常人；银屑病病人皮损表皮可见较强的阳性反应，而正常表皮未见明显阳性反应；银屑病皮损鳞屑水洗液检测，发现IFN－γ含量高于正常人。维A酸治疗银屑病的机制就是抑制IFN－γ诱导的细胞凋亡，使角质形成细胞恢复正常的细胞凋亡，而达到治疗银屑病的目的。

②肿瘤坏死因子（TNF－α）：TNF－α可通过增加细胞内Ca2＋浓度和DNA的断裂来诱导细胞凋亡。Nickoloff等发现银屑病皮损中存在TNF－α的过量表达。

③转化生长因子（TGF－β）：TGF－β在不同的细胞可有着不同的作用，包括促进细胞增殖和细胞凋亡。Elder等发现银屑病皮损中TGF－α和它的mRNA水平升高；Higashiyama进一步研究发现银屑病皮损的TGF－α活性主要存在于表皮层；而亦有研究表明TGF－β可减轻表皮角质形成细胞凋亡异常，诱导细胞凋亡向正常转化。

④白细胞介素类：白细胞介素大都是生长因子，刺激细胞的生长、抑制凋亡，但也有的白细胞介素具有双重功能，能诱导细胞凋亡。IL－1，IL－6，IL－8被证实与银屑病病变有关；IL－2，IL－4，IL－5和IL－10有诱导细胞凋亡的作用。

⑤克隆刺激因子（CSF）：巨噬细胞克隆刺激因子（GM－CSF）和粒细胞克隆刺激因子（C－CSF）可以诱导细胞凋亡。目前已在银屑病皮损的鳞屑提取物中检测出高水平的GM－CSF。

（2）激素：糖皮质激素可诱导多种细胞（包括角质形成细胞）产生凋亡，雄激素可诱导前列腺癌细胞凋亡，生长抑素可诱导多种肿瘤细胞凋亡。

（3）其他：一些金属离子钙、锌、锂等浓度增高可诱导细胞凋亡；铁的被清除也会导致细胞凋亡；抗肿瘤药物通过引起基因表达的变化和DNA的断裂而诱导凋亡；氧化氮、氯化汞、丁酸、丁酸盐、具有特异序列的多肽、鞘氨醇、维A酸、核糖和脱氧核糖等，都可诱导细胞发生凋亡。它们和银屑病的关系还需要进一步探讨。

4．细胞凋亡的抑制因素

（1）细胞因子：一些细胞因子如IL－2对T淋巴细胞，IL－5对嗜酸性粒细胞，生长因子对内皮细胞，神经生长因子对神经元，均可抑制凋亡。

（2）激素：雌激素对乳腺，雄激素对前列腺，促肾上腺皮质激素对肾上腺，都可抑制凋亡。

（3）病毒的抗细胞凋亡：腺病毒和疱疹病毒对B细胞，牛痘病毒对神经元细胞，都可抑制凋亡。

5．细胞凋亡的信号传递系统

（1）Ca2＋传递系统：细胞核内Ca2＋浓度升高，激活依赖Ca2＋的酶系统，使其活化和含量增高，从而引起细胞凋亡。主要为依赖Ca2＋／Mg2＋的核酸内切酶活化和依赖Ca2＋的谷氨酰转移酶（TGase）活化。

（2）核酸内切酶：依赖Ca2＋／Mg2＋的核酸内切酶使DNA被切割成特异性片段。

（3）谷氨酰转移酶（TGase）：谷氨酰转移酶－Ⅰ使表皮凋亡的细胞膜弹性及耐性加强，不能被任何细胞所吞噬，细胞自身发生退行性变，随角质形成细胞的生长周期以鳞屑形式脱落；谷氨酰转移酶－Ⅱ催化细胞凋亡细胞的细胞膜形成。银屑病皮损出现过度角化而大量脱屑亦与银屑病皮损表皮TGase－Ⅰ表达明显增加有关，其表达是正常表皮的6倍。

6．表皮角质形成细胞凋亡的癌基因调控细胞凋亡受许多基因调控，其触发是一个级联式基因表达结果。现代研究表明，具有抑制细胞凋亡的基因为Bcl－2癌基因，诱导和促进细胞凋亡的有Fas抗原、c－myc、c－myb、c－jun、c－fos、bax等癌基因和抑癌基因P53。

（1）Bcl－2癌基因抑制细胞凋亡：Bcl－2基因编码分子量26kD的蛋白分子，它的表达可抑制或阻断许多因素诱导的细胞凋亡，延长细胞活力而发挥生物学作用。

在正常胚胎发育的皮肤表皮和再生成熟的皮肤表皮有Bcl－2癌基因及其编码的蛋白表达。Stenn应用Bcl－2单抗检测毛发生长周期中Bcl－2蛋白的表达，是在生长期毛囊的毛球部表达，在退化期不表达，说明Bcl－2在毛发生长周期中不同时期的表达可调节毛球细胞生长和退化，保证毛发生长的正常规律。Bcl－2蛋白主要在正常的表皮细胞的基底细胞层表达，而在基底层上各层则不表达。Bianch、倪晓等研究发现，在银屑病皮损中，Bcl－2在基底细胞中的表达较正常人明显下降，提示在银屑病的皮损，表皮基底干细胞生存期缩短，从而出现了细胞凋亡异常增多。

最近还发现了Bcl－2癌基因同源的基因，即Bcl－2家族，如Bax、Bcl－X、病毒基因BHRF1、LMW5－HL等。Bcl－2的拮抗基因Bax癌基因，具有促进细胞凋亡的功能，Bcl－2与Bax表达产物的比例调控细胞对死亡刺激的易患性。Bcl－X基因由于mRNA剪切方式不同可以产生大小两个不同的分子，分别称为Bcl－XL和Bcl－XS。前者抑制凋亡发生，后者促进凋亡发生。

（2）Fas系统：Fas抗原属于肿瘤坏死因子受体和（或）神经生长因子受体超家族成员，是调节细胞凋亡的膜蛋白。肿瘤坏死因子受体超家族是一种死亡受体，死亡受体是指与相应的死亡配体结合，传递细胞凋亡信号的细胞表面蛋白。Fas蛋白与Fas配体（FasL）组成Fas系统，二者结合导致DNA降解和细胞凋亡。Wrone－Smith研究发现银屑病表皮角质形成细胞中Fas抗原表达增强。刘振祥等亦证实促进细胞凋亡的Fas和Bax蛋白表达增高，而抑制细胞凋亡的Bcl－2蛋白则基本不表达。Fas和Bax蛋白的高表达可促进银屑病角质形成细胞凋亡增多，而Bcl－2的不表达则使其对Fas的抑制作用消失，也可导致银屑病表皮细胞凋亡增多。

（3）癌基因C－myc，C－fos：C－myc癌基因同时具有促进细胞增殖，转化和参与细胞凋亡这两个截然不同的过程。研究认为它的表达只提供一个启动细胞增殖转化或细胞凋亡的信号，只有在第二个信号刺激后，抑制细胞凋亡，促进细胞进入增殖状态；若没有第二个信号的作用，则使细胞进入凋亡过程。而Bcl－2癌基因很可能就是C－myc癌基因的第二个信号。在银屑病皮损表皮中，C－myc癌基因表达阳性，其表达量为正常皮肤表皮表达量的4～6倍。结合在银屑病皮损表皮基底层的基底上层Bcl－2癌基因表达明显减少的报告，可推断C－myc癌基因过度升高，即可以参与表皮角质形成细胞病理性增殖；又因缺乏Bcl－2癌基因的抑制作用，而促进银屑病表皮角质形成细胞凋亡异常增多。

C－fos癌基因是表皮角质形成细胞增殖、分化和死亡的同源基因。Basset－Seguin研究发现C－fos癌基因和蛋白质在成熟的正常皮肤表皮全层均有表达，表皮基底层增殖池中大量表达C－fos癌基因，可能提示C－fos癌基因与细胞增殖、分化有关；表皮其他层表达的C－fos癌基因可能参与细胞分化和细胞凋亡过程。

（4）抑癌基因P53与细胞凋亡：野生型P53为抑癌基因，编码磷酸蛋白，具有抑制细胞增殖的作用。当DNA受损时野生型P53可使增殖细胞停止在G期，进行DNA修复；当野生型P53蛋白无法修复损伤的DNA时，则P53蛋白过度增高，触发损伤细胞凋亡。在银屑病皮损表皮，P53蛋白质阳性表达，并且明显的堆积在表皮的基底层，野生型P53蛋白的过度堆积，就可触发角质形成细胞凋亡。有研究认为，P53调节细胞凋亡是通过下调节Bcl－2，上调节Bax癌基因表达使Bcl－2／Bax表达比例失调来增加细胞对死亡刺激的易患性从而诱导细胞凋亡。但倪晓等的试验却未发现野生型P53在银屑病皮损中的增加。

7．中医药对细胞凋亡的作用

（1）中药提取物：粉防己碱、华木防己碱等生物碱可使人白血病HL－60细胞发生凋亡。葛根、槐花、茶叶等的有效成分多为黄酮类化合物，能有效抑制肿瘤细胞凋亡。蟾蜍灵为蟾酥的有效成分之一，可诱导HL－6、ML1细胞凋亡，能下调C－myc、Bcl－2基因而发挥作用。丹参酮通过阻止HL－60细胞进入S期，而抑制DNA合成，从而诱导细胞凋亡。地黄多糖可使Lewis肺癌组织内P53基因表达水平增加，从而诱导细胞凋亡、抗肿瘤。侧柏叶、款冬花、三七、银杏叶、桑寄生、高良姜等中药中含有的成分槲皮素，可抑制突变型P53基因、诱生IL－2，从而诱导细胞凋亡、抗肿瘤。紫杉醇阻滞肿瘤细胞分裂从而诱导细胞凋亡。淫羊藿苷能使Bcl－2和C－myc基因及其mRNA蛋白表达水平下降。白芍总苷、苦参总碱、人参皂苷、西洋参茎叶总皂苷等，可诱生或增强机体产生IFN，从而诱导细胞凋亡。西洋参总皂苷、刺五加多糖、向日葵多糖、人参三醇皂苷、木樨素等，可诱生IL－2而诱导细胞凋亡。莪术的提取物——榄香烯将肿瘤细胞阻滞在S期，减少进入G2／M期的细胞数目，减少其有丝分裂，抑制增殖，诱导HL－60细胞凋亡。

（2）活血化瘀药、解毒消肿药：大黄通过诱导细胞凋亡，对肝癌细胞HEPG2的增殖有浓度依赖性作用。主存在于砒石、雄黄等矿物质中的氧化砷，能诱导人白血病细胞NB4凋亡，是通过下调Bcl－2基因表达，使Bcl－2／Bax比值减小所致。天花粉蛋白可使肿瘤细胞G0～G1期细胞增加，S期细胞减少，而对小鼠黑色素瘤细胞有明显的抑制作用。

冬瓜子、白芷、苏叶、艾叶、瓜蒌根、紫草根、蝉蜕、防己、川芎、山豆根、羌活、胡瓜蔓、柴胡、半夏、升麻、车前草（子）、远志、金银花、红花、黄芩、青蒿等，可诱生或增强机体产生IFN－γ，而诱导细胞凋亡。芍药、生地黄亦可诱导IL－2、IFN－γ的产生，而诱导细胞凋亡。

（3）补益类中药：枸杞子、党参、白术、银耳、黄芪、女贞子等显著增强小鼠脾淋巴细胞IL－2活性；甘草、刺五加、天麻、白术、当归、天冬、吴茱萸、黄芪等，可诱导或增强机体产生IFN－γ而诱导细胞凋亡。

（4）中医药对角质形成细胞凋亡的作用：中药治疗银屑病有其确切的治疗效果，但其作用机制尚未十分明确。近年来，许多科学工作者从细胞凋亡理论对中药进行研究。刘振祥、李世荫对中药莪术的有效成分——榄香烯研究发现，其具有诱导角质形成细胞凋亡的作用；陈学荣、徐丽敏、张峻岭等对大黄的有效成分——大黄酸、大黄素，苦参的有效成分——氧化苦参碱进行观察，邓丙戌、陈凯、孙丽蕴等对凉血活胶囊及其有效成分紫草根素、靛玉红进行研究，发现它们具有促进角质形成细胞凋亡的作用。以上的研究都为中药治疗银屑病提供了有利的理论依据。

细胞凋亡作为调节细胞、组织、器官、个体自稳态的重要机制，对于维持机体的生理功能和指导疾病的治疗有着一定的意义。探讨细胞凋亡在银屑病中的作用机制，将给银屑病的治疗提供新思路、新方法。