内皮素与皮肤疾病的关系研究进展

内皮素（Endothelin,ET）是人体内一种含有21个氨基酸的血管收缩剂，广泛表达于人体的大部分组织。它也是迄今所知作用最强、持续最久的收缩血管的活性多肽，因1988年Yanagisawa等[1]在血管内皮细胞中首次发现而得名。近年发现，内皮素在皮肤组织中也有表达，在许多皮肤病中发挥了一定作用。本文就内皮素与皮肤病之间的关系综述如下。

1 内皮素系统概述

目前已发现[2]，内皮素系统包括ET-1、ET-2 和ET-3三种同分异构体，共有三类内皮素受体ETRA、ETRB、ETRC(Endothelin Receptor)和2种内皮素转化酶ECE-1、ECE-2(Endothelin Converting Enzyme)。

1.1 内皮素的同分异构体：内皮素有ET-1、ET-2和ET-3三种异构肽，分别位于人的6、1和20号染色体[3]。三种内皮素的氨基酸序列具有很高的同源性，它们都是由21个氨基酸残基组成的多肽，具有6个相同氨基酸残基组成的疏水性C末端，含有两个链内二硫键，分别位于1和15位及3和11位之间。人或动物在应激状态或诱导因素的激发下，ET基因表达出含212个氨基酸的前内皮素（prepro endothelin）,后者被特定的内肽酶剪切成为具有38个氨基酸残基的巨内皮素（big endothelin）,再由ECE从21位的色氨酸与22 位的缬氨酸之间切断，形成成熟的内皮素[4]。三种内皮素在不同的组织和细胞中表达不相同[5]。其中，ET-1主要表达在血管内皮细胞和平滑肌细胞、气管上皮细胞、巨噬细胞、成纤维细胞、心肌细胞、脑神经元和胰岛中。ET-2主要表达在卵巢和小肠上皮细胞。ET-3主要表达在内皮细胞和小肠上皮细胞。同时，ET-3还介导着血管舒张剂NO和环前列腺素的释放。人皮肤组织中表达的内皮素主要是ET-1[6]。在生理状态下，ET的合成、释放量很低，正常人体内ET-1的浓度在0.2～5pg/ml之间。

1.2 内皮素的受体：内皮素受体有三种：ETRA、ETRB和ETRC。它们都是G蛋白偶联受体家族的成员。ETRA和ETRB是1990年由Arai和Sakurai首次克隆成功的。哺乳动物中只存在ETRA和ETRB,而ETRC于1996年从爪蟾黑素细胞中克隆得到。三种受体对各型内皮素的亲和力是有差别的。ETRA对三种异构肽的亲和力分别是ET-1≥ET-2＞ET-3，而ETRB对ET-1、ET-2、ET-3亲和力相同[2]。三种内皮素受体广泛分布在人体内各种组织和细胞中，但表达水平亦不同[7]。ETRA主要存在于心脏、主动脉和脑血管的平滑肌细胞（VSMC）中，发挥缩血管、促进细胞增殖和组织纤维化等作用。ETRB存在于内皮和血管平滑肌细胞中。ETRC则主要分布于内皮细胞。存在于内皮细胞的ETRB，通过刺激一氧化氮（NO）和前列环素（PGI2）的释放间接引起血管舒张；存在于VSMC ETRB，有抑制细胞生长和血管收缩的作用，主要介导ET-1的清除。在人的皮肤组织中，ET-1和ET-3的结合部位（相应受体分别为ETRA和ETRB）已被定位于微血管和大血管、汗腺、上皮及毛囊中。Brenner等[8]通过RT-PCR检测比较角质形成细胞、黑素细胞、成纤维细胞和血管内皮细胞这四种人表皮细胞中ETRB基因的表达水平。他们得出结论：人黑素细胞和血管内皮细胞中有ETRB受体mRNA的表达，而另两种细胞中没有表达。

1.3 内皮素转化酶：已知的内皮素转化酶（ECE）包括两种：ECE-1和ECE-2，ECE-1起主要作用。ECE能特异性地破坏内皮素中氨基酸之间的肽键，使其断裂，完成巨内皮素向内皮素的转换。人的ECE在人体内分布广泛，它表达的主要部位是血管内皮细胞，在肾系膜细胞、神经细胞、肺泡、支气管上皮细胞、子宫平滑肌等处也有存在。ECE的分布与ECE mRNA、ET水平、ET受体的分布呈平行关系。Rafal等[9]通过动物实验发现，敲除ECE-1基因的小鼠会表现出没有ET-1/ETA 和 ET-3/ETB 传导通路。

2 内皮素的主要作用及机制

根据细胞的类型，内皮素可与不同细胞膜上的内皮素受体结合后，可以通过酪氨酸酶、酪氨酸酶相关蛋白-1、促分裂素原活化蛋白激酶(MAPK)、蛋白激酶C(PKC)、蛋白激酶A(PKA)和酪氨酸激酶这6条信号通路从而产生各种生物学效应。内皮素不仅具有收缩血管的作用，而且还有细胞因子样和激素样作用等多重功能。它能调节细胞间的相互作用，包括促有丝分裂、促血管生成、骨骼重构、对机体伤害感受器的激活作用、上皮细胞向间质细胞的转化、促浸润和癌细胞转移[10]。已有文献指出[2，11]，ET-1通过结合ETRB后激活黑素细胞膜上的G蛋白并启动细胞内G蛋白偶联信号转导通路，启动下游二脂酰甘油(DAG)/PKC途径或环磷酸腺苷（cAMP）/PKA途径。抑制黑素细胞中PKC的活性可减轻ET-1所导致的色素沉着。但哪条信号通路起主要作用，以及如何调控ET的合成和转动过程均尚未有文献明确指出。ET-1的表达与位于ET-1原基因5'端启动子区域的转录水平有关。GATA介导了ET-1原基因的转录。更进一步的转录后调节通过非翻译3'区域的“自杀基序”执行的ET-1原的选择性去稳定作用实现。这就是ET-1 mRNA的半衰期只有15min的原因，同时还可抑制ET-1的过度表达[3]。Rafal等[9]的动物实验指出，没有ET-3,ETB,或ECE-1基因的小鼠因不能生成表皮黑素细胞会表现为白色毛发（表皮黑素形成失常）但是黑色眼睛（视网膜黑素形成正常）的状态。诱导ET-1产生的因素包括凝血酶、胰岛素、环孢素、肾上腺素、血管紧张素2、皮质醇、炎症介质、缺氧和血管切应力。抑制ET-1产生的因素则有NO、一氧化氮供体药物、增加细胞间cGMP含量的扩张肌前列腺素和增加cAMP含量的钠尿肽[12]。

在皮肤组织中，内皮素系统主要作为角质形成细胞和黑素细胞之间相互作用的桥梁，参与黑素细胞的发育和黑素合成等过程。目前认为，黑素细胞的生长过程大致经历神经嵴细胞、黑素母细胞和黑素细胞3个阶段。而内皮素是神经嵴细胞向成熟黑素细胞分化的有效促进因子[13-14]。国内外都有学者[15-16]研究证实，在紫外线照射下，人表皮中角质形成细胞能合成和分泌出不同浓度的ET-1，并与黑素细胞膜上具有高亲和性的ET-1受体结合从而促进黑素细胞增殖并提高酪氨酸酶活性，从而使黑素的合成增加。ET-1可促进培养的黑素细胞树突数量增加，延长树突长度，呈剂量依赖性。用窄波UVB照射体外培养的角质形成细胞时发现，检测到角质形成细胞上清液中ET-1与成纤维细胞生长因子（BFGF）的含量增加。加入抗ET-1抗体后，能够阻断其培养液对黑素细胞促树突生长的作用，这表明ET-1是窄波UVB照射后角质形成细胞产生的主要促黑素细胞树突生长因子[17-18]。

3 内皮素与皮肤病的关系

3.1 色素障碍性疾病：ET参与黑素的合成和转运过程，因此可以发现临床上有许多色素性疾病与ET的表达密切相关。通过RT-PCR检测发现中老年性雀斑样痣皮损中ET-1、ETRB和ECE-1的含量明显高于正常皮肤区域，提示ET-1与ETRB之间有一定关联。但是，免疫组化结果显示皮损区的TNFα明显增高，而IL-1α表达却降低[19]。另外，ET-1还参与了白癜风和马拉色菌引起的花斑癣等色素减退性疾病中色素的改变[20-21]。Abdel等[22]研究发现，与非白斑区比较，白斑区的黑素细胞上ETRB表达下调，然而ET-1含量却高于非白斑区，可能与患者自身免疫反应稳定，角质形成细胞出现反馈性分泌的ET-1增加有关。

3.2 系统性硬化症和瘢痕疙瘩：已有文献[23－24]显示，ET-1在系统性硬化症早、晚阶段均有表达，在系统性硬化症所影响的皮肤组织中ET-1的表达上调。ET-1可促进离体培养的硬皮病成纤维细胞的细胞外基质成分合成增加，因此，ET-1在系统性硬皮病患者皮损区的成纤维细胞中表达增高。Lopes等[25]研究证实瘢痕疙瘩真皮内ET-1 mRNA的表达明显强于萎缩性瘢痕和对照组。ET在组织创作修复、瘢痕形成中也发挥着重要作用。ET-1是血管平滑肌细胞和成纤维细胞的有丝分裂原，能通过刺激c-fos,c-myc原癌基因的表达而达到合成胶原的目的。ET-1不仅在血管内皮细胞中表达增加，而且在成纤维细胞中也能较强地表达。

3.3 皮肤肿瘤：Okazaki等[26]认为，脂溢性角化与ET通路的活性增高有关。与周围正常皮肤相比，脂溢性角化病灶处皮肤的ET-1、ETRB和酪氨酸酶的基因表达均增高。其次，病灶处的IL-1α含量也升高，而IL-1α能刺激角质形成细胞分泌ET-1,从而导致色素沉着。另外，ET-1在面部的色素性基底细胞癌中表现为高表达，而在非色素性基底细胞癌中较低。于是可得出基底细胞癌中色素的增加是通过高表达的ET-1对黑素细胞的刺激而产生的[27]。在绝大多数的恶性黑素瘤细胞中都会出现EDRB的表达上调并且由它所激活介导的一系列生物学效应在恶性黑素瘤的发生、发展及转移等过程中起关键作用。体外恶性黑素瘤细胞培养实验证明，特异性EDRB拮抗剂BQ788能够显著抑制恶性黑素瘤细胞的增殖并诱导其分化[28]。Eltze等[29]采用免疫组化技术研究68例外阴癌患者的组织芯片时发现，肿瘤组织中ETRB的表达与肿瘤的发展进程显著相关。ETRB的着色程度越低，患者的生存时间越长。因此，Eltze提出检测ET的受体，尤其是ETRB的表达，可作为预知外阴癌的一种诊断手段。

4 展望

从内皮素的合成过程看，要抑制内皮素的作用以达到为临床治疗的目的，理论上可以从以下几个方面考虑：①抑制前内皮素的mRNA表达；②抑制内肽酶的活性，使前内皮素无法转为大内皮素；③抑制内皮素转化酶活性，即合成内皮素转化酶抑制剂；④合成内皮素受体拮抗剂，直接抑制内皮素的作用终端。2001年，bosentan的诞生证明合成内皮素受体拮抗剂是研发临床上抑制内皮素的生物学效应最简便的方法。Kim等[30]认为与周围正常皮肤相比，黄褐斑皮损区血管内皮生长因子(VEGF)的表达明显增高，并且认为血管的数量和黄褐斑皮损区色素沉着有显著关系。因此，我们不免联想这是否与长时间紫外线照射后所致内皮素含量增加相关。在紫外线的照射下，当人体内的内皮素增高超过一定量后，是否会引起负反馈机制从而导致内皮素的表达降低。另外，能否构建出ET或ETRB在外周血中的检测方法为临床诊断和治疗提供方便，这些都需要我们进一步的研究。

[参考文献]

[1]Yanagisawa M,Kurihara H,Kimura S,et al.A novel potent vasoconstrictor peptide produced by vascular endothelial cells[J].Nature,1988,332(6163):411-415.

[2]von Websky K,Henden S,Pfab T,et al.Pathophysiology of the endothelin system - lessons from genetically manipulated animal models[J].Eur J Med Res,2009,14(1):1-6.

[3]Yoshifumi Kawanabe,Surya M，Nauli.Endothelin[J].Cellular and Molecular Life Sciences,2011,68:195-203.

[4]Webb DJ.Endothelin:from molecule to man[J].Br J Pharmacol,1997,44:9-20.

[5]Ortmann J,Nett PC,Celeiro J,et al.Endothelin inhibition delays onset of hyperglycemia and associated vascular injury in type I diabetes: evidence for endothelin release by pancreatic islet beta-cells[J].Biochem Biophys Res Commun,2005,334(2):689-695.

[6]Leslie SJ,Rahman MQ,Denvir MA,et al.Endothelins and their inhibition in the human skin microcirculation: ET,a new vasoconstrictor peptide[J].Br J Clin Pharmacol,2004,57(6):720-725.

[7]Honore JC,Fecteau MH,Brochu I，et al.Concomitant antagonism of endothelial and vascular smooth muscle cell ETB receptors for endothelin induces hypertension in the hamster[J].American Journal Physiol Heart Circulatory Physiol,2005,289(3):1258-1264.

[8]Brenner M,Coelho SG,Beer JZ,et al.Long-lasting molecular changes in human skin after repetitive in situ UV irradiation[J].J Invest Dermatol,2009,129(4):1002-1011.

[9]Rafal M Kedzierski，Masashi Yanagisawa.Endothelin system:The Double-Edged Sword in Health and Disease[J].Ann Rev Pharmacol Toxicol,2001，4(41):851-876.

[10]Sriwiriyanont P,Ohuchi A,Hachiya A,et al.Interaction between stem cell factor and endothelin-1:effects on melanogenesis in human skin xenografts[J].Laboratory Investigation,2006,86:1115-1125.

[11]Nakajima H,Wakabayashi Y，Wakamatsu K，et al.An Extract of Withania somnifera Attenuates Endothelin-1-stimulated Pigmentation in Human Epidermal Equivalents through the Interruption of PKC Activity Within Melanocytes[J].Phytother Res，2011,6(16):1398-1411.

[12]Yanagisawa M,Kurihara H,Kimura S,et al.A novel potent vasoconstrictor peptide produced by vascular endothelial cells[J].Nature,1988,332(31):411-415.

[13]Slominski A,Wortsman J,Plonka PM,et al.Hair follicle pigmentation[J].J Investigat Dermatol,2005,124(1):13-21.

[14]Nordlund JJ.The melanocyte and the epidermal melanin unit :an expanded concept[J].Dermatol Clin,2007,25(3):271-281.

[15]Imokawa G.Autocrine and paracrine regulation of melanocytes in human skin and in pigmentary disorders[J].Pigment Cell Res,2004,17(2):96-110.

[16]吴品茹，刘健航.角质形成细胞在色素增加性疾病中的作用研究进展[J].中国美容医学，2007，16（5）：703-705.

[17]Wu CS,Yu CL,Wu CS,et al.Narrow-band ultraviolet-B stimulates proliferation and migration of cultured melanocytes[J].Exp Dermatol,2004,13:755-763.

[18]Hachiya A,Kobayashi A,Yoshida Y,et al.Biphasic expression of two paracrine melanogenic cytokines,stem cell factor and endothelin-1,in ultraviolet B-induced human melanogenesis[J].Am J Pathol,2004,165:99-109.

[19]Satsuki Kadono,Izumi Manaka,Makoto Kawashima,et al.The role of the epidermal endothelin cascade in the hyperpigmentation mechanism of lentigo senilis[J].J Investigat Dermatol,2001，116(4):571-577.

[20]管晓春，何颖红，崔璐玲,等.白癜风患者血浆和皮肤组织液内皮素1的测定[J].中国中西医结合皮肤性病学杂志，2003，2（1）：27-28.

[21]崔 凡，余晓东，李筱芳,等.马拉色菌在花斑癣色素改变中的作用[J].中华皮肤科杂志，2008，41（8）：526-530.

[22]Abdel-Naser MB,El-Khateeb EA,Sallam TH,et al.Endothelin -1 is significantly elevated in plasma of patients with vitiligo treated with psoralen plus ultraviolet A[J].Clin Exp Dermatol,2006,31(4):1135-1139.

[23]Shi-wen X,Kennedy L,Renzoni EA,et al.Endothelin is a downstream mediator of profibrotic responses to transforming growth factor beta in human lung fibroblasts[J].Arthritis Rheum,2007,56(12):4189-4195.

[24]Soldano S,Montagna P,Villaggio B,et al.Endothelin and sex hormones modulate the fibronectin synthesis by cultured human skin scleroderma fibroblasts[J].Ann Rheum Dis,2009,68(4):599-602.

[25]Lopes LB,Furnish EJ,Komalavilas P,et al.Cell permeant peptide analogues of the small heat shock protein,HSP20,reduce TGF-betal-induced CTGF expression in keloid fibroblasts[J].J Invest Dermatol,2009,129(3):590-598.

[26]Okazaki M,Yoshimura K,Uchida G,et al.Correlation between age and the secretions of elanocyte-stimulating cytokines in cultured keratinocytes and fibroblasts[J].Br J Dermatol,2005,153 (Suppl 2):23-29.

[27]Lan CC,Wu CS,Cheng CM,et al.Pigmentation in basal cell carcinoma involves enhanced endothelin-1 expression[J]. Exper Dermatol,2005,14(7):528-534.

[28]Lahav R.Endothelin receptor B is required for the expansion of melanocyte precursors and m alignant melanoma[J].Int J Dev Biol,2005,49:173-180.

[29]Eltze E,Bertolin M,Korsching E,et al.Expression and prognostic relevance of endothelin-B receptor in vulvar cancer[J].Oncology Reports,2007,18:305-311.

[30]Kim EH，Kim YC，Lee ES,et al.The vascular characteristics of melasma [J].J Dermatol Sci,2007,46(2): 111-116.

[收稿日期]2011-09-11 [修回日期]2011-11-08