銀屑病蛋白的研究進(jìn)展
摘要近年來,在銀屑病皮損的表皮細(xì)胞內(nèi)發(fā)現(xiàn)了一種新的蛋白質(zhì)——銀屑病蛋白。它具有組織、細(xì)胞的特異性,在表皮細(xì)胞的過度增殖、非正常分化、致炎因子趨化及上皮細(xì)胞癌的發(fā)生等方面具有重要作用。
銀屑病是一種常見的易復(fù)發(fā)的慢性炎癥性皮膚病。主要的病理變化是表皮細(xì)胞的過度增殖、乳頭部血管擴(kuò)張、管壁輕度增厚以及上部有輕度至中度的多形核粒細(xì)胞、活化T淋巴細(xì)胞、郎格漢斯細(xì)胞、巨噬細(xì)胞等炎性浸潤[1]。至今,該病的病因,發(fā)病機(jī)理尚不明確。其分子生物學(xué)的研究主要集中在細(xì)胞因子、生長因子、癌基因以及與HLA相關(guān)性等方面的研究[24]。然而,有關(guān)銀屑病表皮角質(zhì)形成細(xì)胞中的蛋白質(zhì)及其在銀屑病表皮細(xì)胞的增殖與分化過程中的作用研究較少?,F(xiàn)僅對zui近在銀屑病角質(zhì)形成細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)的一種新的蛋白質(zhì)——銀屑病蛋白(psoriasin)的研究概況綜述如下。
一、銀屑病蛋白的發(fā)現(xiàn)
1991年Madsen等[5]研究分析了銀屑病患者皮損區(qū)及非皮損區(qū)表角質(zhì)形成細(xì)胞的蛋白質(zhì)電泳帶。結(jié)果發(fā)現(xiàn):在皮損區(qū)和非皮損區(qū)表皮角質(zhì)形成細(xì)胞中存在著一種以前未被檢測到的蛋白質(zhì)。它的皮損區(qū)表皮角質(zhì)形成細(xì)胞中的含量明顯高于非皮損區(qū)表皮角質(zhì)形成細(xì)胞中的含量。Madsen等將這種新發(fā)現(xiàn)的蛋白質(zhì)命名為“psoriasin”。這種蛋白質(zhì)在雙向凝膠電泳上與其它已知S100家族成員:MRP14(鈣粒蛋白B、L1及鈣防衛(wèi)蛋白)、MRP8(鈣粒蛋白A)、半胱氨酸蛋白酶抑制劑等緊密遷移,但經(jīng)微量測序,多肽測序顯示它們在一級結(jié)構(gòu)上無顯著同源性;結(jié)合兔多克隆抗銀屑病蛋白抗體雙向免疫印跡試驗表明:銀屑病蛋白與其它S100家族成員在分子量、PI值、氨基酸順序等方面都存在較大差異。生理試驗表明[6]銀屑病蛋白與MRP8和MRP14等雖然可在某些情況下共同調(diào)節(jié),但并非總是共同出現(xiàn)。到目前為止,銀屑病蛋白僅在Ca++和視黃酸誘導(dǎo)的原代培養(yǎng)的角質(zhì)形成細(xì)胞中合成;而其它生長因子、細(xì)胞因子如:β-成纖維細(xì)胞生長因子、類胰島素生因子Ⅱ、腫瘤壞死因子α、β、IL-1α、1β、IL-2、IL-3、IL-6、IL-7、IL-8等的誘導(dǎo)無效。
二、銀屑病蛋白的組成與結(jié)構(gòu)
madsen等進(jìn)一步采用微量測序法對銀屑病蛋白的氨基酸組成進(jìn)行了分析,得到了5個肽的序列:肽1.SIIGMIDMFHK;肽2.ENFPNFLSAXD;肽3.KGTNYLADVFEK;肽4.KIDFSEFLSLLGDIATDYH;肽5.QSHGAADXSGGSQ。同時,應(yīng)用肽3的部分氨基酸序列做寡核苷酸探針進(jìn)行λg11cDNA文庫篩查,得到1個cDNA克?。寺?085),其開放閱讀框架編碼1個101個氨基酸組成的蛋白質(zhì),包括上述的銀屑病蛋白的5個肽的序列.并測得其分子量為11457kD、pI值為6.77。之后的研究證實銀屑病包括有兩個鈣結(jié)合基序的螺旋-轉(zhuǎn)折-螺旋EF手結(jié)構(gòu)。在C端是一個由12個氨基酸組成的規(guī)則鈣環(huán)、而N端是一個由14個氨基酸組成的不規(guī)則的鈣環(huán)[5,7,8]。
三、銀屑病蛋白基因(又名S100A7基因)[9,10]
?。ㄒ唬┿y屑病蛋白基因定位:MOOG-LUTZ[8]等認(rèn)為銀屑病蛋白基因在染色體上的分布不是隨機(jī)的。61.5%定位于1號染色體長臂1q21-22區(qū)。Hardas等[11]進(jìn)一步驗證了這一結(jié)果,他們檢測了52個1號染色體,發(fā)現(xiàn)其中42個在1q21-22區(qū)有銀屑病蛋白基因存在,占81%。并肯定銀屑病基因定位于1q21區(qū)380個kb范圍內(nèi)。目前已證實該區(qū)域至少含有8個S100基因家族成員:鈣周期蛋白、CaN19、銀屑病蛋白、MRP8、MRP14、SPRR2-1等[12]。
(二)銀屑病蛋白基因組結(jié)構(gòu):Semprini等[13]利用基因組克隆技術(shù)分離到完整的S100A7基因,測得其長度為2.7kb,由3個外顯子和2個內(nèi)含子組成。比較其氨基酸順序和外顯子/內(nèi)含子界限,證實第1個外顯子沒有翻譯,第2、3外顯子各編碼一個EF手鈣結(jié)合區(qū)。一個744bp非翻譯序列(啟動子)位于第1個外顯子5'端。而在第1個外顯子——內(nèi)含子連接處上游54bp處的G核苷酸為轉(zhuǎn)錄起始位點,并將此點標(biāo)定為+1;圍繞這一起始位點的DNA序列是TTGTCC與轉(zhuǎn)錄起始點的Py-Py-Pr-A/T-Py-Py相一致。在此轉(zhuǎn)錄起始點上游19個核苷酸處有1個TATA盒。并沒得外顯子1在+8~+15之間是一個(CA)4重復(fù)伸展序列。此外,轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點與AP1、F2F、TFIID及SP1蛋白結(jié)合位點相匹配;80%序列與角質(zhì)形成細(xì)胞特異KER1轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點同源。
?。ㄈ?'端側(cè)翼區(qū)啟動了活性[13]:用β-半乳糖苷酶基因進(jìn)行短暫的轉(zhuǎn)染試驗,來分析744bp上游區(qū)的啟動子活性。結(jié)果表明:包括AP1、KEP1及轉(zhuǎn)錄起點的-731~I(xiàn)VS1+32區(qū)啟動子轉(zhuǎn)錄率zui高為155%;缺失AP1的-615~I(xiàn)VS1+32及缺失AP1、KEP1的-413~I(xiàn)VS1+32區(qū)的啟動予轉(zhuǎn)錄率中分下降,但兩者無差別均為110%;而當(dāng)缺失轉(zhuǎn)錄起始點的-731~-7區(qū)時,啟動子轉(zhuǎn)錄率急劇下降僅為55%。因此,zui小啟動子序列位于-413~I(xiàn)VS1+32區(qū)間。
(四)銀屑病蛋白DNA多態(tài)性:循環(huán)測序表明在啟動子區(qū)存在兩種多態(tài)性,即-559G/A及-563A/G之間的相互替代。這兩個多態(tài)性位點在等位基因的分布上無差別。因此,它們在疾病的發(fā)生上不存在差異[13]。
四、銀屑病蛋白的活性
jinquan等[6]認(rèn)為銀屑病蛋白是一種有效的、具有選擇性的CD4+T淋巴細(xì)胞、中性粒細(xì)胞趨化蛋白。在T淋巴細(xì)胞、中性粒細(xì)胞向炎癥病灶的游走、趨化方面具有重要作用。它與以前所知的α-趨化因子家族(如IL-8、血小板因子4)、β-趨化因子亞家族(如巨噬細(xì)胞趨化、活化因子)都不相同。當(dāng)環(huán)境中銀屑病蛋白的濃度為10-11M時,對T淋巴細(xì)胞的趨化作用zui強(qiáng)(P<0.001>。當(dāng)其中濃度大于10-10M或小于10-12M時幾乎不產(chǎn)生對T淋巴結(jié)細(xì)胞的趨化效應(yīng)。所以,銀屑病蛋白對于T淋巴細(xì)胞的趨化活性濃度形成一個典型的“鐘形”反應(yīng)曲線[6]。
銀屑病蛋白對中性粒細(xì)胞的趨化活性濃度在10-11~10-10M間之。而對其它單核細(xì)胞的觀察表明:當(dāng)其濃度在10-14~10-19M之間的無效。進(jìn)一步分析銀屑病蛋白對CD4+和CD8+T淋巴細(xì)胞的趨化性,證明主要是針對CD4+ t淋巴細(xì)胞 ,而對CD8+T淋巴細(xì)胞的趨化沒有特異性[6]。
五、銀屑病蛋白在銀屑病皮損中的表達(dá)及作用
algermissen等[14]及Ruisse等[15]對銀屑病皮損、非受累正常皮膚及兩者之間的過渡區(qū)皮膚組織檢測表明:銀屑病蛋白在皮損區(qū)高度表達(dá),正常皮膚中含量極低而未測得,在過渡區(qū)則隨著非病變區(qū)向病變區(qū)的移行及表皮厚度的增加而增強(qiáng),并在皮損的中心處zui高。同時,由于銀屑病蛋白的出現(xiàn)改變了病變處的微環(huán)境,并和其他趨化因子如:細(xì)胞因子IL-8(主要針對CD4+、CD8+及中性粒細(xì)胞)、γ-IP-10(主要針對CD4、單核細(xì)胞)、IL-10(主要針對CD8+細(xì)胞)、生長因子如表皮生長因子EGF等,共同對病變局部的炎癥和細(xì)胞浸潤做出反應(yīng)[6]。事實上,無論合成的還是純化野型銀屑病蛋白均在較IL-8及RANTES(活化后可調(diào)節(jié)的正常T細(xì)胞表達(dá),并可能分泌的因子)濃度低很多的情況下,顯示出對CD4+T淋巴細(xì)胞和中性粒細(xì)胞的強(qiáng)烈趨化活性[6]。提示銀屑病蛋白在中性粒細(xì)胞、T輔助細(xì)胞或T記憶細(xì)胞亞群向銀屑病炎性皮損游走中起重要作用。而且,它與已知的任何趨化因子不同,具有自己*的趨化活性;在銀屑病炎性反應(yīng)的發(fā)生、發(fā)展、控制方面,與α、β趨化因子家族內(nèi)、外均存在著復(fù)雜的調(diào)節(jié)環(huán)路[6]。
六、銀屑病蛋白在其它組織、細(xì)胞和疾病中的表達(dá)
?。ㄒ唬┿y屑病蛋白在正常組織中的表達(dá):對腎上腺、腦、小腦、耳、心臟、垂體、肝、肺、腦脊膜、中腎組織、橫紋肌、胰腺、皮膚、脾、下頜下腺、腸、胸腺、甲狀腺、舌、輸尿管等21個胎兒組織的檢測表明:除皮膚組織外,耳、舌也有低水平的銀屑病蛋白存在;而在其它組織中未測到。對成人組織的檢測得到相同的結(jié)果。但胎兒皮膚中銀屑病蛋白的表達(dá)要顯著高于成人。銀屑病蛋白在表皮基底層上及乳頭層網(wǎng)嵴上成簇分布,內(nèi)僅少量存在[5,7,14]。
?。ǘ┿y屑病蛋白在細(xì)胞系中的表達(dá):在外周血單核細(xì)胞、CD4+輔助細(xì)胞、CD8-抑制細(xì)胞、CD20+B細(xì)胞、N901、NK細(xì)胞、胚胎成纖維細(xì)胞及轉(zhuǎn)染細(xì)胞、CaCO-2細(xì)胞、FL-羊膜細(xì)胞、T470、HT1080、HL60等正常淋巴細(xì)胞、成纖維細(xì)胞及上皮細(xì)胞中均呈陰性表達(dá)。在銀屑病病皮損中存在著少量紅細(xì)胞中不表達(dá)。但是,對粒細(xì)胞的抽提物進(jìn)行檢測時卻發(fā)現(xiàn)銀屑病蛋白表達(dá)顯著增高[5]。
?。ㄈ┿y屑病蛋白在其它炎性疾病中的表達(dá):銀屑病蛋白不僅在銀屑病表皮細(xì)胞中,而且在非正常分化的人角質(zhì)形成細(xì)胞中的表達(dá)也增高。在異位性皮炎、蕈樣肉芽腫、Darier病、炎性硬化萎縮性苔蘚等過度增殖和炎性疾病的皮損中,銀屑病蛋白都有較高水平的表達(dá)。值得注意的是:在硬化性萎縮性苔蘚皮損中,由于缺乏炎性浸潤,銀屑病蛋白僅有較弱的表達(dá)[7,14]。
?。ㄋ模┿y屑病蛋白在上皮癌中的表達(dá):Rasmussen等[16]對51例膀胱癌患者(43例移行細(xì)胞癌、4例鱗狀細(xì)胞癌、3例腺癌、1例未分化型)的尿液分析后發(fā)現(xiàn):銀屑病蛋白在鱗狀細(xì)胞癌及有鱗狀化生的移行細(xì)胞癌患者的尿液中呈陽性表達(dá)。之后,Ostergaard等[17]也證實銀屑病蛋白在膀胱粘膜腫瘤的鱗狀分化區(qū)、角化珠及角質(zhì)形成細(xì)胞分化區(qū)、低分化鱗癌中存在;并出現(xiàn)在這些患者的尿液中,此外,對29例原發(fā)乳腺癌、11例乳癌轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)、9例良性乳腺纖維腺瘤、8例正常乳腺組織的檢測結(jié)果表明:17%的原發(fā)乳腺癌,18%的轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)中都存在銀屑病蛋白;而良性病蛋白在乳腺癌中的分布具有特征性;僅在導(dǎo)管、髓質(zhì)某些細(xì)胞中高度表達(dá),而在基質(zhì)成份及癌周組織中則為陰性[8]。
七、展望
由于銀屑病蛋白能在銀屑病皮損中出現(xiàn),而且隨著病變程度的加重、范圍的擴(kuò)大而增高,并在皮損消退、恢復(fù)時逐漸下降、消失,因此,可作為早期診斷、鑒別銀屑病的一個重要生物學(xué)標(biāo)記。銀屑病蛋白在乳腺癌及膀胱鱗狀細(xì)胞癌中的表達(dá)也為早期診斷、鑒別其良惡性、分化程度、類型提供了依據(jù)。尤其在膀胱鱗狀細(xì)胞癌中,可望提供一種新的、方便的、無創(chuàng)傷性的診斷方法。此外,有人已開始運用銀屑病蛋白作為一種觀察分析的指標(biāo),對某些疾病的治療效果、預(yù)后評估進(jìn)行動態(tài)分析,并用于藥物篩查與新藥開發(fā)。