细胞因子在白癜风发病机制中的研究进展白癜风是后天获得性色素脱失性皮肤病,以表皮黑素细胞缺失而出现皮肤和黏膜色素脱失斑为特征黑素细胞特异性免疫损伤是白癜风的重要机制细胞因子是由多种组织细胞(主要为免疫细胞)合成和分泌的小分子多肽或糖蛋白,主要参与调节免疫应答、免疫细胞分化及介导炎症反应等,在自身免疫性疾病中发挥重要作用近年来,白癜风的免疫学发病机制有很多进展,一些细胞因子被证实参与了黑素细胞免疫损伤的过程,新的靶向免疫治疗也随之产生本文将综述干扰素-γ、肿瘤坏死因子-α、白介素-17、白介素-15及CCL22等多种细胞因子在白癜风发病过程中的复杂作用及随之产生的新的治疗靶点1、干扰素-γ(interferon-γ,IFN-γ)干扰素是机体或细胞受到病毒感染时分泌的一种具有生物活性的糖蛋白,具有抗病毒、抗细菌、免疫调节和抗肿瘤等作用,主要由免疫细胞分泌产生IFN-γ是一个多效能细胞因子,能促进巨噬细胞活化、介导抗病毒和抗细菌的免疫反应、增强抗原递呈作用、激活先天性免疫系统,调节Th1和Th2细胞之间的平衡及调控细胞增殖和凋亡白癜风发生时,CD8+细胞毒性T细胞对表皮黑素细胞的杀伤作用是导致黑素细胞破坏的直接原因。
2012年,Harris等[1]利用CD8+细胞毒性T细胞诱导小鼠出现白癜风皮损,该研究发现与人类白癜风相似,白癜风鼠的皮损区有大量CD8+细胞毒性T细胞的浸润,同时伴有酪氨酸酶的缺失和局部IFN-γ的显著升高注射后每7天取小鼠耳部白斑区皮肤组织,RT-qPCR结果显示IFN-γ表达从注射后第14天开始升高,此后维持在较高水平使用IFN-γ中和性抗体不仅能避免白癜风的发生,还能在毛囊周围产生色素而逆转白癜风由此可见,白癜风鼠皮损的出现依赖IFN-γ白癜风患者的皮损和血清中IFN-γ水平也明显升高Gholijani团队[2]比较了白癜风患者与健康人群血清中辅助性T细胞(helperTlymphocyte,Th)产生的多种细胞因子的水平,IFN-γ作为Th1产生的细胞因子在两组中具有显著性差异Karam等[3]从基因层面证实了IFN-γ在白癜风中的重要作用,白癜风患者IFN-γ的基因表达以及mRNA水平更高且与疾病活动度相关目前,IFN-γ及其下游通路在白癜风发病中的作用已被阐明:IFN-γ通过与角质形成细胞(keratinocyte,KC)上的受体结合,激活KC上的JAK,JAK二聚体化后被激活,使其下游的STAT磷酸化,磷酸化的STAT进入细胞核引起CXCL9、10基因的转录,进一步产生趋化因子CXCL9和CXCL10,血管中的CD8+细胞毒性T细胞受到CXCL9、CXCL10的趋化,迁移至表真皮交界处,对黑素细胞产生特异性杀伤作用,从而导致白癜风的发生。
由于IFN-γ通路在白癜风发病中的重要作用,阻断这一通路也成了白癜风治疗的新靶点首先用于白癜风治疗的IFN-γ通路阻断剂是JAK抑制剂(JAKinhibitor),JAK抑制剂选择性抑制JAK激酶,阻断JAK-STAT通路活化及趋化因子产生,从而阻断CTL对黑素细胞的特异性杀伤作用2015年美国Craiglow等[4]报道了首例口服JAK抑制剂托法替尼有效治疗白癜风的病例此后陆续报道JAK抑制剂治疗有效的病例[5,6,7,8]Kim等[6]报道了2例白癜风患者,采用口服托法替尼联合小剂量UVB光疗,治疗3个月后白斑明显复色除了系统应用JAK抑制剂,外用JAK抑制剂鲁索替尼也被证实有效[9,10]除了JAK抑制剂,针对IFN-γ通路其他靶点的药物也被证实在动物模型上有效目前,已有多个阻断IFN-γ通路不同位点的药物进入临床试验阶段2、肿瘤坏死因子-α(tumournecrosisfactor-α,TNF-α)TNF-α是一种促炎症性细胞因子,具有促进组织修复、调节炎症反应、增强自然杀伤细胞的活性等生物学作用,与许多自身免疫性疾病的炎症过程密切相关在白癜风患者的外周血及皮损处,TNF-α的表达增加[11],且与白癜风疾病活动度密切相关。
研究表明TNF-α可以从多个途径参与白癜风黑素细胞的破坏[12]首先,TNF-α可以抑制酪氨酸酶的释放,抑制黑素细胞增殖,进而影响黑素的合成[13]TNF-α处理后的黑素细胞发生明显的皱缩,黑素合成上游的调节蛋白小眼畸形相关转录因子(microphthalmia-associatedtranscriptionfactor,MITF)表达也显著下降,直接导致黑素合成的减少[14]同时TNF-α呈浓度依赖性的抑制黑素细胞的增殖,这种抑制作用部分通过上调CXC-趋化因子受体II来发挥作用其次,白癜风皮损区细胞间黏附分子1(intercellularadhesionmolecule-1,ICAM-1)表达升高,TNF-α可以诱导培养的正常和白癜风患者黑素细胞表达ICAM-1[15]这一过程会影响T细胞对黑素细胞的识别和免疫杀伤作用TNF-α还可以诱导细胞毒性T细胞的产生,后者在白癜风的发病中具有关键作用[16]基于以上研究,有学者开始尝试用TNF-α抑制剂治疗白癜风,然而结果并不一致Webb等[17]研究发现,进展期白癜风患者使用TNF-α抑制剂可以阻止病情的进展但是也有研究报道[18,19,20,21],对于原本未患白癜风的人群,TNF-α抑制剂可能会诱导白癜风的发生。
Camara等[12]认为,TNF-α对于黑色素形成过程具有双向作用,TNF-α一方面可以诱导黑素细胞的损伤、抑制黑素生成,另一方面又可以增强黑素细胞的功能,维持黑素细胞的存活因此目前研究结果不支持TNF-α抑制剂用于白癜风的治疗3、白介素(interleukin,IL)3.1白介素-17(interleukin-17,IL-17)IL-17属于IL-17细胞因子家族,IL-17家族的细胞因子被分别命名为IL-17A到IL-17F,由Th17细胞分泌,在多种炎症反应及自身免疫疾病过程中发挥关键作用但IL-17在白癜风发病中的作用仍有争议研究发现白癜风患者的循环Th17细胞数量及血清中IL-17含量明显高于正常人,两者在白癜风皮损处的表达也明显增高而且有研究发现,IL-17的数量与白癜风患者的VIDA评分和病情进展具有正相关性[22,23,24],进展期白癜风患者皮损处IL-17受体(IL-17R)的表达也增加[24]Kotobuki等[25]发现,角质形成细胞和成纤维细胞暴露于IL-17后,可以释放促炎性细胞因子IL-1β,IL-6以及TNF-α,IL-17可加强这些炎症因子的活动而抑制黑素细胞增殖,或通过细胞因子间相互作用而诱发黑素细胞凋亡。
但也有研究发现,银屑病患者皮损处可以体外分离出大量IL-17A,而白癜风患者皮损处并无IL-17A[26,27]使用IL-17抑制剂治疗白癜风也没有取得良好效果Speeckaert等[28]使用靶向IL-17A抑制剂司库奇尤单抗(secukinumab)治疗10例进展期非节段型白癜风患者,发现司库奇尤单抗300mg皮下注射(第0,1,2,3,4周每周皮下注射一次,随后每4周皮下注射一次,用药7个月,随访9个月)治疗7个月并不能有效治疗白癜风,反而大部分患者出现了病情的进展Reinhart等认为,这可能是因为非节段型白癜风患者体内Th1/Th17.1/Th17微妙的平衡关系Th17.1细胞是介于Th1细胞和Th17细胞之间的一种表型,在不同的免疫环境中,Th17.1细胞可以向Th1细胞或Th17细胞转化,Th17细胞和IL-7对于白癜风的重要作用可能不是直接的,而是因为这一平衡的改变这与上述不同研究得到的矛盾结论相符,也提示了靶向Th17.1细胞向Th1/Th17细胞的转化可能成为未来白癜风治疗的方向3.2白介素15(interleukin-15,IL-15)IL-15属于I型细胞因子家族,CD122,CD215和CD132是IL-15的三个受体亚单位,已有研究发现IL-15在病毒感染和皮肤淋巴瘤的疾病过程中可以诱导组织定居记忆性T细胞(tissueresidentmemoryTcells,TRM),并在自身免疫性疾病中具有重要作用[29]。
Richmond等[30]证实人类和小鼠白癜风皮损处存在TRM细胞并且可以表达IL-15的受体成分,黑素细胞特异性T细胞可以表达CD122亚单位,角质形成细胞可以表达CD215他们发现短期阻断CD122可以抑制TRM细胞的功能,而长期阻断CD122可以清除皮肤中的TRM细胞,推测CD122可能作为白癜风治疗的靶点另外,Chen等[31]发现白癜风皮损的表皮内IL-15表达增加,并与表皮的过氧化氢水平相关,氧化应激反应可以促进IL-15及其受体表达增加他们进一步发现,IL-15可以促进CD8+效应记忆T细胞(effectormemoryCD8+Tcells,TEMs)的产生,其机制可能与IL-15-JAK-STAT通路有关4、趋化因子(chemokine)趋化因子是一类小分子蛋白家族,与免疫细胞循环归巢密切相关,可定向趋化免疫细胞到靶器官发挥免疫效应根据其氨基末端半胱氨酸的排列方式,可分为CXC、CC、C和CX3C四个亚家族4.1CCL22(C-Cmotifchemokineligand22)调节性T细胞(regulatoryTcells,Tregs)是负调节机体免疫反应的淋巴细胞,作为维持免疫稳态的调控者,其数目和(或)功能异常均可打乱机体免疫平衡,导致自身免疫病的发生。
Tregs的功能丧失与白癜风的发生相关白癜风发病早期和进展期患者外周血中Tregs数量明显低于健康人,皮损周边的Tregs也明显降低CCL22是与Tregs对应的趋化因子,在皮肤中通常由巨噬细胞和树突状细胞产生在白癜风皮损中CCL22表达明显降低,反之,过表达CCL22可以恢复表皮中Tregs的数量并抑制白癜风的发生Eby等[32]使用基因枪技术上调H3TA2小鼠CCL22的表达,小鼠皮肤中Tregs数量明显增加,色素减退明显好转因此注射Tregs、CCL22外用制剂可能是白癜风治疗的新方法LePoole等[33]在H3TA2小鼠中也印证了上述结论,但他们提出,虽然CCL22和Tregs与白癜风密切相关,但是再将其用于治疗时要考虑到体内复杂的免疫环境4.2其他趋化因子Yang等[34]观察到白癜风患者血清和白癜风皮损区负压吸疱疱液中CCL5和CXCL10水平升高,且在进展期白癜风明显高于稳定期白癜风患者和健康对照组,而CXCL8的水平在进展期患者、稳定期患者以及健康对照的血清和疱液中没有观察到显著差异Rezk等[35]发现,CXCL12和CCL5在新发白癜风(≤2个月)患者血清中较长期患者(≥6个月)升高。
进一步在小鼠试验中证实在白癜风早期皮损中黑素细胞会释放CXCL12和CCL5,二者可以招募抗原呈递细胞和T细胞,推测它们可能参与了白癜风的启动过程,但尚未发现二者与疾病活动存在相关性Zhang等[36]发现白癜风患者CCL20的水平显著升高,进展期患者较稳定期患者升高CCL20还与欧洲白癜风特别小组评分标准(vitiligoeuropeantaskforceassessment,VETFa)评分和白癜风面积评分指数(vitiligoareascoringindex,VASI)评分呈正相关性另外,在有效治疗后,CCL20在血清和疱液中的水平显著下降从而推测CCL20可以作为评估白癜风疾病活动度的重要指标Li等[37]发现氧化损伤的KC产生趋化因子CXCL16,后者趋化CXCR6+CD8+T细胞到达皮损处发挥免疫杀伤作用,这一过程与非折叠蛋白反应(unfoldedproteinresponse,UPR)通路、PERK-eIF2α通路及IRE1α-XBP1通路相关,阻断。