PPARβ基因在皮膚損傷愈合中的作用

1、PPAR基因在皮膚損傷愈合中的作用 07-09-14 17:10:00 編輯：studa20 作者：金良怡，傅家寶，宋永喜【關(guān)鍵詞】 過氧化物酶體增殖劑激活受體；皮膚；損傷愈合；角朊細(xì)胞；核激素受體 摘要 過氧化物酶體增殖劑激活受體（peroxisome proliferators-activated receptors，PPARs）是核激素受體家族中的配體激活受體，在不同的物種中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了它的3種亞型。在成熟小鼠卵泡上皮細(xì)胞中，3種亞型是難以檢測(cè)的。但是在上皮損傷后的炎癥刺激下PPAR的表達(dá)和活性會(huì)大大激活。前炎癥因子TNF（腫瘤壞死因子）通過啟動(dòng)子上的蛋白l結(jié)合位點(diǎn)刺激PPAR基因的表達(dá)，

2、并且對(duì)角朊細(xì)胞內(nèi)PPAR配體產(chǎn)物有靶向作用。PPAR基因表達(dá)的增強(qiáng)導(dǎo)致蛋白激酶B-（protein kinase B-，Akt1）的磷酸化。其結(jié)果，Akt1的活性增加抑制細(xì)胞的凋亡，并在損傷邊緣提供足夠數(shù)量的角朊細(xì)胞來執(zhí)行上皮重新形成的功能。觀察發(fā)現(xiàn)PPAR有多種功能和分布情況，主要的是參與傷口愈合。 關(guān)鍵詞 過氧化物酶體增殖劑激活受體；皮膚；損傷愈合；角朊細(xì)胞；核激素受體 過氧化物酶體增殖劑活化受體（peroxisome proliferators-activated receptors，PPARs）控制許多細(xì)胞內(nèi)的代謝過程，屬于配體誘導(dǎo)核受體（ligand-inducible nuclea

3、r receptors） 超家族PPARs分為3種亞型，即PPAR（NR1C1）和PPAR/（NR1C）、PPAR（NR1C3）1，這些亞型已經(jīng)在脊椎動(dòng)物體內(nèi)發(fā)現(xiàn)。每一種亞型在組織分布和功能上都表現(xiàn)出特異性。和其他核受體超家族一樣，本質(zhì)上為一類配體依賴的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子，它們均為單亞基，具有N端區(qū)（AB區(qū)）、居中高度保守的DNA結(jié)合區(qū)（C區(qū)）和C端的激素結(jié)合區(qū)（E區(qū)）。其配體為脂溶性分子，受體與配體結(jié)合后，主要通過調(diào)節(jié)靶基因的表達(dá)產(chǎn)生生物效應(yīng)。PPARs與各自的配體結(jié)合后引起本身的構(gòu)象的變化，促進(jìn)或抑制靶基因的表達(dá)。PPARs調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄的經(jīng)典途徑包括其通過與配體結(jié)合的初始激活與RXR的異二聚化。

4、PPAR-RXR二聚體與位于啟動(dòng)子或基因內(nèi)區(qū)的DNA應(yīng)答元件（PPRE）結(jié)合。同時(shí)，核受體共激活因子（co-activator）與PPAR-RXR協(xié)同作用并且補(bǔ)充和穩(wěn)同活性轉(zhuǎn)錄復(fù)合體。未配的PPAR與共抑制因子（co-repressor）如SMRT、SHARP、NCo和HDACs2,3結(jié)合還可以抑制基因。在這種非激活狀態(tài)，PPAR通過競(jìng)爭(zhēng)PPRE抑制幾種PPAR和PPAR靶基因。因此，PPAR就作為固有性質(zhì)的轉(zhuǎn)錄抑制劑而存在。相反，激活狀態(tài)的PPAR釋放出共抑制劑，這個(gè)共抑制劑可以抑制其他不含有PPRE的基因。這種生理相關(guān)的模式作用還需在體內(nèi)繼續(xù)研究。PPARs最初所表現(xiàn)出來的激活狀態(tài)是由過氧

5、化物酶體增殖劑所引起。 PPAR在體內(nèi)廣泛表達(dá)，在腦、胃、結(jié)腸內(nèi)相對(duì)高水平表達(dá)4，5。本文主要綜述PPAR在皮膚損傷愈合過程中的多種功能的最新研究進(jìn)展。 1 傷口上皮的再生 皮膚覆蓋在人和動(dòng)物體表，直接與外界環(huán)境接觸，是軀體中最大的器官之一。皮膚是把人體與外界相隔的保護(hù)屏障，外界的侵襲時(shí)可能破壞它的完整性。皮膚損傷后，首要是在損傷部位重建一個(gè)有效的表皮屏障，為了避免脫水和機(jī)會(huì)性的感染，損傷修復(fù)過程是感染、修復(fù)、基質(zhì)和組織的重建這些事件的重疊組成的6。多種生長(zhǎng)因子和細(xì)胞因子在時(shí)間和空間上調(diào)節(jié)這一事件，而這些生長(zhǎng)因子和細(xì)胞因子又影響多種細(xì)胞活性，這些細(xì)胞活性在感染和表皮重塑過程中是非常重要的7。損

6、傷愈合的主要機(jī)制是重新形成的上皮的角朊細(xì)胞驅(qū)動(dòng)過程，此過程與表皮細(xì)胞的遷移和增殖的增強(qiáng)有著密切的關(guān)系。損傷的快速應(yīng)答中角朊細(xì)胞既不遷移也不表現(xiàn)增殖的增加。遷移的角朊細(xì)胞來自近傷口表皮的基底層或上基底層部，然而離傷口邊緣較遠(yuǎn)的基底層中有絲分裂大大增強(qiáng)。這些表型的改變反映了全局基因和蛋白質(zhì)表達(dá)的改變。這種改變是在皮膚損傷之后傷口邊緣的PPAR表達(dá)的再激活。 2 PPAR在傷口修復(fù)中的多方面作用 大鼠皮膚的原位雜交證明3個(gè)PPARs在新生小狗的表皮中是可以測(cè)得的。但是它們?cè)跒V泡間角朊細(xì)胞的水平與成熟大鼠的皮膚一樣，在出生后59天后就降到檢測(cè)不到的程度。相反，3種PPARs在毛發(fā)濾泡角朊細(xì)胞中仍然表達(dá)

7、。在受到皮膚損傷刺激后，在成年動(dòng)物的傷口邊緣表皮中PPAR會(huì)大量表達(dá)，在局部應(yīng)用血纖維蛋白溶酶原活化因子（TPA）、使用腫瘤活性劑佛波醇治療、拔毛后出現(xiàn)PPAR大量表達(dá)8。 一個(gè)關(guān)于PPAR雜合體（PPAR+/-）小鼠的研究發(fā)現(xiàn)了PPAR在傷口修復(fù)中的作用。盡管這種小鼠具有正常皮膚結(jié)構(gòu)，但是雌性小鼠傷口愈合卻延遲了23天8。與傷口愈合延遲截然不同，進(jìn)一步的分析表明角朊細(xì)胞增殖應(yīng)答明顯增強(qiáng)。上皮重新形成的延遲現(xiàn)象可以反映一些在關(guān)鍵過程中存在的缺陷，如黏附、遷移、增殖、凋亡。導(dǎo)致PPAR表達(dá)重新激活的主要原因與其后繼在角朊細(xì)胞培養(yǎng)中的反應(yīng)有著密切的關(guān)系。前炎癥細(xì)胞因子，如TNF通過應(yīng)激相關(guān)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)

8、途徑，激活轉(zhuǎn)錄因子復(fù)合體激活劑蛋白-1，最后刺激PPAR基因的表達(dá)。重要的是，這些因子同樣可以誘發(fā)產(chǎn)生內(nèi)源性PPAR配體9。了解PPAR功能的兩個(gè)至關(guān)重要的線索來自后來PPAR野生型（PPAR+/+）和敲除型PPAR-/-。原代角朊細(xì)胞培養(yǎng)的比較分析：（1）PPAR-/-角朊細(xì)胞在黏附和遷移中存在缺陷8。與此相反，PPAR+/+細(xì)胞培養(yǎng)24 h時(shí)，已經(jīng)黏附在培養(yǎng)皿中，而PPAR-/-角化培養(yǎng)后形成圓形，直到4天后才黏附在培養(yǎng)皿中。體外研究表明由于PPAR-/-細(xì)胞在細(xì)胞細(xì)胞連接上存在缺陷，這些細(xì)胞的遷移被減弱了。（2）PPAR-/-角朊細(xì)胞易與很多凋亡刺激反應(yīng)，如去除生長(zhǎng)因子、給予TNF9。在

9、傷口愈合過程中的PPAR+/-小鼠的體內(nèi)也發(fā)現(xiàn)PPAR-/-角朊細(xì)胞的凋亡數(shù)量增多9。 根本上，突變異種細(xì)胞在細(xì)胞與基質(zhì)、細(xì)胞與細(xì)胞之間的連接時(shí)存在缺陷，然而PPAR+/-小鼠表現(xiàn)出角朊細(xì)胞增生增強(qiáng)對(duì)于體內(nèi)中傷口邊緣細(xì)胞的遷移是非常重要的。另外，增殖與凋亡之間的平衡更傾向于后一種，因?yàn)楸M管在基底層處角朊細(xì)胞的增殖成2倍，但是在上基底層部凋亡細(xì)胞的數(shù)量增加10倍9。這些PPAR-/-角朊細(xì)胞的非特有缺陷變異在PPAR+/-動(dòng)物的傷口愈合中起到一定的延遲作用。 3 配體激活的PPAR調(diào)節(jié)Akt1存活途徑（survival pathway） 有效的傷口修復(fù)需要黏附、遷移和凋亡的緊密調(diào)節(jié)和同步化過程。

10、一些研究表明Akt1（蛋白激酶B-）存活途徑在PPAR-/-變異細(xì)胞中起著主要決定性作用：（1）PPAR-/-角朊細(xì)胞的黏附和遷移的缺陷與整合素1-缺陷性角朊細(xì)胞相似10，這一現(xiàn)象暗示PPAR可能參與整合信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。整合素的結(jié)合激活一些下游激酶，如參與調(diào)節(jié)Akt1活性的整合素連接激酶。（2）Akt1的主要作用是抗凋亡效應(yīng)，通過線粒體和死亡受體凋亡途徑來調(diào)節(jié)，還可以通過磷酸化作用抑制前凋亡蛋白，如Bad和FKHRs，或通過核因子-KB誘導(dǎo)產(chǎn)生抗凋亡信號(hào)11 Akt1是主要的3-磷酸肌醇激酶信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的下游效應(yīng)子。Akt1的最大活性需要Thr-308被3-磷酸肌醇依賴激酶所磷酸化和Ser-473被IL

11、K或其他激酶所磷酸化。ILK和PDK-1都是角朊細(xì)胞中PPAR的靶基因，并且它們各自含有功能性PPRE基因內(nèi)區(qū)和啟動(dòng)子區(qū)域。因此，PPAR通過ILK和PDK-1表達(dá)上調(diào)和PTEN（phosphatase and tensin homologue deleted on chromosome 10）表達(dá)下調(diào)的協(xié)同作用直接控制角朊細(xì)胞凋亡，這就導(dǎo)致Akt1的激活增強(qiáng)。Akt1活性增加在生長(zhǎng)因子剝奪后引起角朊細(xì)胞的存活增加。最后，PPAR還可以增強(qiáng)核因子-B的活性，導(dǎo)致基質(zhì)金屬蛋白激酶-9的產(chǎn)生，而這一結(jié)果可以調(diào)節(jié)角朊細(xì)胞的遷移。 許多重疊的表型顯現(xiàn)在PPAR+/-小鼠上，小鼠在Akt1徑中的plye

12、r存在多種缺陷。這一現(xiàn)象揭示PPAR在調(diào)節(jié)Akt1信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中有相當(dāng)大的影響。ILK和PDK1的缺陷小鼠是胚胎致死性的12。削弱的外胚層的分化引起ILK-0致死性。有趣的是，ILK-0纖維母細(xì)胞展示出來的細(xì)胞分散和增殖率的減小是由于應(yīng)激纖維和局部黏附的延遲形成導(dǎo)致的。PDK1的缺陷引起多種缺陷包括體節(jié)、中腦、神經(jīng)脊起源的組織的缺少11。這些組織的PPAR表達(dá)是高水平的。從骨中去除ILK的小鼠與PDK1亞效等位基因的小鼠體重都較小，這與PPAR-/-小鼠很相似13。缺乏Akt1、Akt2的小鼠的現(xiàn)象在PPAR-/-小鼠身上也可以發(fā)現(xiàn)。Garafalo等已發(fā)現(xiàn)PPAR-/-與Akt1-/-小鼠的

13、相似之處13。缺乏Akt2的小鼠呈現(xiàn)野生生長(zhǎng)的缺陷和皮下脂肪萎縮14。與在Akt信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中PPAR的主要作用一樣，Akt1、Akt2雙重敲除的小鼠表現(xiàn)出矮小、皮膚發(fā)育遲緩、骨骼肌萎縮、骨發(fā)育遲緩、脂肪形成不良15。 4 傷口修復(fù)和腫瘤形成 在許多方面，傷口愈合中的正常角化細(xì)胞增殖和遷移表型與鱗狀細(xì)胞癌的演進(jìn)表型非常相似。有兩個(gè)重要的特點(diǎn)區(qū)分這兩個(gè)過程：（1）傷口角朊細(xì)胞表型轉(zhuǎn)換由外源性因素刺激所引起。如表皮損傷或損傷后的生長(zhǎng)因子的釋放。而癌癥的演進(jìn)是由角朊細(xì)胞的固有刺激所致的基因突變所引起。（2）傷口角朊細(xì)胞的激活后，一旦上皮再生完全時(shí)，相反表型立即取而代之。而癌癥演進(jìn)時(shí)角朊細(xì)胞的惡性轉(zhuǎn)變是不可逆的。 PPAR是原癌基因還是腫瘤抑制劑？對(duì)于前者，是許多炎性過度增殖的病理現(xiàn)象，如銀屑病16和癌癥17,18與PPAR高度不良調(diào)節(jié)的表達(dá)有著密切的關(guān)系。異常的PPAR表達(dá)可以引起細(xì)胞的生長(zhǎng)與癌癥轉(zhuǎn)移加速，這與小鼠皮膚腫瘤形成中PPAR在Akt1信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的作用有著密切的關(guān)系20,21。 相反，PPAR配體激活延遲使體外的角朊細(xì)胞分化9，這一過程抑制了細(xì)胞的增殖。另外，PPAR+/-小鼠的傷口皮膚與暴露于PMA發(fā)現(xiàn)增強(qiáng)的角朊細(xì)胞表型。PPAR+/+小鼠暴露在PMA局部激發(fā)肥大反映，經(jīng)過相似處理過的PPAR-/-