娜依马●马木提,胡雯,康晓静
[摘要]白癜风(vitiligo)是一种常见的色素减退性皮肤黏膜疾病,以功能性黑素细胞和表皮黑色素缺失为特征。氧化应激是白癜风发病的始动因素,在白癜风发生发展中发挥重要作用。介导白癜风氧化应激机制的主要信号通路有 Keap1/Nrf2/ARE信号通路、MAPKs信号通路、PI3K/Akt信号通路等。本文对近年来精准地靶向干预上述通路的抗氧化疗法在白癜风中的研究进展进行阐述,以期为白癜风的临床治疗提供更多选择。
[关键词]白癜风;氧化应激;Keap1/Nrf2/ARE信号通路;MAPKs信号通路;PI3K/Akt信号通路
[中图分类号]R758. 41 [文献标志码] A [文章编号] 1001-7089(2024)04-0376-06[DoI] 10.13735/j.cjdv.1001-7089.202212019
Targeted Antioxidant Therapy for vitiligo Nayima Mamuti 1 , HUWen2 , KANGXiaojing2
[ 1. school ofMedicine ,shihezi university , shihezi 832000 , china ; 2. Dermatology and venereology , people , s Hospital ofxinjiang uygur Autonomous Region , xinjiang clinical Research center for Dermatologic Diseases , xinjiang key Laboratory of Dermatology Research ( xJYs1707) , urumqi 830001 ,china]
[corresponding author] KANGXiaojing , E-mail : drkangxj666@ 163. com
[Abstract] vitiligo is a common skin and mucosa disease with hypopigmentation characterized by functional melanocytes and epidermal melanin deficiency. oxidative stress , as the initiating factor , plays an important role in the development and progression of vitiligo. The main signaling pathways mediating oxidative stress of vitiligo are Keap1/ Nrf2/ARE signaling pathway , MAPKs signaling pathway , PI3K/Akt signaling pathway and so on. This review summarizes the research progress of antioxidant therapies that precisely target above mentioned pathways , aiming to provide more options for the clinical treatment of vitiligo.
[key words] vitiligo ; oxidative stress ; Keap1/Nrf2/AREsignaling pathway ; MAPKs signaling
pathway ; PI3K/Akt signaling pathway
白癜风是一种由表皮黑素细胞选择性破坏而引起的色素脱失性疾病，全球发病率约0.5%~2%，其发病机制复杂，包括氧化应激、自身免疫反应、炎症介质的产生和代谢障碍等。氧化应激是白癜风患者黑素细胞变性的始动因素，可以直接损伤脂质和蛋白质，导致黑素细胞功能障碍或细胞凋亡，同时还启动自身免疫反应进而介导黑素细胞的细胞毒性.目前，抗氧化疗法已成为白癜风治疗的研究热点.传统抗氧化疗法包括假性过氧化氢酶、α-硫辛酸、维生素及矿物质等,这些常规方法并不能精准地作用于相关靶点,效果不理想。近年来随着对白癜风氧化应激相关信号通路的深入研究,治疗白癜风的新型靶向抗氧化疗法不断出现,现概述如下。
1keap1/Nrf2/ARE信号通路
核转录因子E2相关因子2(nuclearfactor-E2-relatedfactor2,Nrf2)是机体抵御氧化应激反应的主要调节因子,由5个Nrf2-ECH同源结构域(Nrf2-ECHhomology,NEH)和1个碱性亮氨酸拉链结构域(basicleu-cinezipper,bzIP)组成。kelch样环氧氯丙烷相关蛋白1(kelch-likeECH-associatedprotein1,keap1)与Nrf2的NEH2区结合形成keap1-Nrf2复合物,以抑制状态稳定存在于胞浆中,同时结合E3泛素连接酶使Nrf2泛素化降解。当细胞处于氧化应激状态时,keap1-Nrf2复合物解偶联,Nrf2转运至细胞核并与基因启动子区的抗氧化反应元件(anti-oxidantresponseelements,AREs)相结合,启动200多种抗氧化酶和解毒剂的转录,从而参与维持细胞稳态和保护细胞免受氧化损伤。
王琪等研究发现,在黑素细胞中上调Nrf2可通过增强其下游抗氧化基因表达而减少产生H2O2诱导的活性氧(reactiveoxygenspecies,ROS)和丙二醛(malondialdehyde,MDA),抑制细胞凋亡,表明Nrf2/ARE途径可参与调控氧化应激反应,保护黑素细胞免受氧化损伤。最近的一项研究发现,Nrf2启动子区的多态性Nrf2rs35652124和Nrf2rs6721961会增加患白癜风的风险。故干预Nrf2的表达可能是治疗白癜风的潜在策略,近年来靶向keap1/Nrf2/ARE信号通路的抗氧化物已被证实可用于白癜风的治疗,如阿法诺肽、辛伐他汀、银杏叶提取物和大气压冷等离子体。
1.1阿法诺肽阿法诺肽(afamelanotide)为一种人工合成的α-黑素细胞刺激素(α-melanocytestimulatinghormone,α-MSH)的类似物,具有促进黑素细胞增殖、抗氧化、DNA修复和抑制炎症作用[10]。研究显示,皮下注射α-MSH类似物可以升高黑素细胞和角质形成细胞中Nrf2的水平,从而减少ROS堆积和抑制局部炎症反应。Lim等在一项随机、双盲、多中心试验中将55例白癜风患者分为28例NB-UVB联合阿法诺肽(1次/月皮下注射16mg)治疗组和27例单用NB-UVB治疗组,联合治疗组较单用NB-UVB组面部及上肢皮损复色快,且其复色率(48.64%)高于单用NB-UVB组(33.26%),表明NB-UVB联合阿法诺肽治疗白癜风的疗效优于单用NB-UVB治疗。不良反应均表现为出现轻微红斑、瘙痒、皮肤烧灼感和鼻咽炎等症状,联合治疗组还发现色素沉着2例(7%)、恶心5例(18%)、疲劳3例(11%)、毛囊炎2例(7%),未发现其他严重不良反应。Toh等评估NB-UVB联合阿法诺肽治疗亚洲非节段型白癜风患者的疗效和安全性,发现接受NB-UVB治疗的患者中给予阿法诺肽(每28d1次皮下注射16mg),可以提高白癜风皮损复色率和复色面积,不良反应可见出现轻微皮肤红斑、瘙痒和甲色素沉着等症状,整体耐受性良好。同时因受试者正常皮肤会出现色素沉着症状,肤色较浅者使用阿法诺肽应更加谨慎。该研究还表明,阿法诺肽减少了NB-UVB的使用剂量和其潜在的不良反应,在未来或许可以成为白癜风的有效单一疗法。但目前报道的阿法诺肽治疗白癜风的具体剂量是否为最佳方案有待进一步研究证实。
1.2辛伐他汀辛伐他汀(simvastatin)是美国食品药品监督管理局(FDA)批准的一种羟甲基戊二酰辅酶A还原酶抑制剂,用于治疗高胆固醇血症。Chang等研究发现,用0.1~1.0μmol/L辛伐他汀对黑素细胞进行预处理,可以增加黑素细胞活性并抑制H2O2诱导的细胞凋亡作用。该团队还指出辛伐他汀以甲羟戊酸盐的方式激活丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activatedproteinkinase,MAPk)和上调p62,它们之间的相互作用共同激活Nrf2/ARE信号通路,从而提高抗氧化酶的表达,减少细胞内ROS的聚集,提示辛伐他汀可能是治疗白癜风的潜在抗氧化剂。Hu等报告应用NB-UVB联合辛伐他汀溶液(140mg辛伐他汀片溶于100mL甘油溶液中)治疗1例白癜风患者,9周后皮损复色率达95%,且正常皮肤周围未见严重的色素沉着,仅在用药部位出现轻度毛囊炎,治疗结束2~3周后自行消退。而在最初8个月单独使用NB-UVB治疗时,早期只观察到少量的弥漫性复色,直到治疗结束时才逐步改善。Shaker等发现,口服辛伐他汀(80mg/d)治疗伴血脂异常的非节段型白癜风,可以有效地控制白癜风病情进展,还能保护患者免受血脂异常的危害。63例受试者中12例出现了不良反应,包括肌痛6例(9.5%)、腹泻1例(2.7%)、头痛2例(3.17%)、肌酸磷酸激酶轻度升高2例(3.17%)和转氨酶轻度升高1例(2.7%)。未来尚需做进一步研究比较系统和局部使用辛伐他汀治疗白癜风的疗效和安全性。
1.3银杏叶提取物银杏叶提取物(EGb761)是一种众所周知的抗氧化物,可用于治疗多种氧化应激相关疾病,如脑卒中、心血管疾病和阿尔兹海默症。研究表明,EGb761中的萜类化合物银杏内酯可激活抗氧化酶表达和抑制内质网应激,银杏内酯B、C、J和M可中和自由基[19]。有研究证实,EGb761可通过上调Nrf2及其下游抗氧化基因的表达而保护黑素细胞免受氧化损伤。Parsad等对47例白癜风患者进行双盲安慰剂对照试验,给予治疗组口服银杏叶提取物40mg,3次/d,发现银杏叶提取物可有效减慢局限型白癜风患者皮肤白斑区扩大,并能诱导白斑复色,其中仅2例患者出现轻微恶心,其他患者均无不良反应发生。尽管EGb761已广泛用于治疗氧化应激相关疾病,且具有显著的安全性和有效性,但目前关于EGb761治疗白癜风的研究样本量较小,在推荐用其治疗白癜风之前还需要大规模临床试验进一步确定其疗效、不良反应和安全用药范围。
1.4大气压冷等离子体大气压冷等离子体(coldatmosphericplasma,CAP)是一种温度接近室温的电离气体,可用于治疗皮肤创伤、皮肤癌、银屑病等。研究发现,CAP射流可增加一氧化氮的生成,进而促进成黑素细胞分化,为色素脱失性疾病的治疗提供了创新策略。zhai等在小鼠白癜风皮损中发现,CAP可减弱诱导型一氧化氮合酶(inductiblenitricoxidesynthase,iNOS)的活性,上调Nrf2的表达,增强了黑素细胞抵抗氧化应激反应的能力。他们还报告了CAP激活的水凝胶疗法显著改善了急性局限型白癜风患者的皮损,在临床试验和随访期间没有发生不良反应。因此,CAP可能是治疗白癜风的新型疗法,但需进一步研究充分阐明其作用机制和具体治疗方案。
2MAPKs信号通路
MAPKs信号通路是黑色素生成的经典途径之一,主要由细胞外信号调控激酶(extracellularregulatedproteinkinases,ERK),c-Jun氨基末端激酶(c-JunN-terminalkinase,JNK)和p38MAPK组成。有研究发现,ROS上调p38MAPK和JNK的表达从而诱导细胞凋亡,提示MAPKs通路参与转导氧化应激反应。最近的一项研究报告黑素细胞经H2O2处理后,免疫印迹结果显示ERK1/2和p38MAPK磷酸化水平升高,而用ERK1/
2抑制剂和p38MAPK抑制剂预处理后,细胞凋亡水平降低,表明ERK1/2和p38MAPK通路是可以响应白癜风氧化应激的重要信号转导途径,抑制MAPKs通路的激活可能是白癜风的潜在治疗方式。
2.1米诺环素米诺环素(minocycline)是一种具有抗氧化能力的抗生素,能够抑制自由基生成及脂质过氧化。一项体外实验发现,米诺环素可以显著抑制JNK和p38MAPK的激活从而减少H2O2诱导的黑素细胞凋亡。Parsad等对32例进展期白癜风患者给予米诺环素,口服100mg/d,治疗3个月后29例患者皮损停止发展,仅有3例患者出现新的皮损和/或原有皮损扩大,提示米诺环素治疗白癜风有效。另一项随机对照试验也证明了米诺环素对进展期白癜风的有效性,治疗组口服米诺环素100mg/d,对照组用低剂量地塞米松微脉冲治疗,6个月后发现两组在控制疾病活动方面作用相当。治疗过程中米诺环素组5例(20%)患者出现面部、甲、口腔黏膜色素沉着和恶心呕吐等症状。微脉冲组7例(28%)患者发生不良反应,表现为体重增加、轻度头痛和暂时性全身无力。然而,一项随机双盲试验将14例泛发型白癜风患者随机分为米诺环素(100mg/d)联合NB-UVB组和安慰剂联合NB-UVB组,两种治疗模式下白癜风复色率和疾病活动度评分变化无显著差异,提示联合服用米诺环素并不能提高NB-UVB治疗泛发型白癜风的疗效,且由于药物性色素沉着率高(29%),应避免米诺环素和NB-UVB同时使用。综上,口服米诺环素治疗白癜风有较好的应用前景,但需要更多的临床研究评估米诺环素联合其他治疗方式的可行性以及长期使用此药的安全性。
2.2AcEGCG表没食子儿茶素没食子酸酯(epigallocatechin-3-gallate,EGCG)是绿茶提取物中含量最高、最有效的生理活性物质,具有抗氧化和抗炎作用。全乙酰化EGCG(AcEGCG)是EGCG经乙酰化修饰的衍生物。Ning等研究发现,用EGCG和AcEGCG预处理黑素细胞,可显著抑制H2O2诱导的细胞损伤,恢复细胞活力,二者均通过降低细胞内ROS水平、减少线粒体凋亡信号传导和抑制p38MAPK磷酸化而发挥作用。另外,AcEGCG较EGCG生物利用度高,稳定性好,更适合用于白癜风的治疗。Hu等发现,3%EGCG乳膏和1%吡美莫司乳膏均对白癜风皮损复色效果显著,两组不良反应表现为轻度皮肤瘙痒(2.2%)和皮损处毛囊炎(4.3%),耐受性良好。另有研究报告外用5%AcEGCG乳膏治疗2例白癜风患者,分别在4周和6周后皮损明显复色且停止进展,治疗及随访期间未发生不良反应。综上所述,AcEGCG和EGCG是治疗白癜风的有效药物,AcEGCG效力优于EGCG,但需进一步研究以明确其局部最佳有效剂量。
2.32,3,4,4-四氢查耳酮2,3,4,4-四氢查耳酮(RY3-a)是从菊科植物驱虫斑鸠菊种子中提取的类黄酮化合物,具有良好的抗氧化能力。Zhong等在斑马鱼模型中证明了RY3-a及其类似物RY3-b、RY3-c均可促进黑色素生成,其中RY3-c毒性最小。在小鼠白癜风模型中进一步研究RY3-c,发现RY3-c的促黑素活性高于8-甲氧补骨脂素(8-MOP),提示RY3-c是一种很好的促黑素生成剂。此外,该研究表明RY3-c能以浓度依赖的方式减少H2O2诱导产生的ROS含量,免疫印迹结果显示RY3-c可通过p38MAPK和ERK1/2信号通路影响黑色素合成,c-kit是关键的调控蛋白。以上结果提示,RY3-c可能是靶向MAPKs途径治疗白癜风的化合物,但目前尚无相关的临床研究报道,其作用机理、可行性和安全性待进一步探索。
3PI3K/Akt信号通路
磷脂酰肌醇-3-激酶/丝苏氨酸蛋白激酶(phosphatidylinositol3-kinase/proteinkinaseB,PI3K/Akt)信号转导途径在细胞增殖、分化、代谢和凋亡过程中起重要作用。活化PI3K/Akt可抑制促凋亡蛋白Bax表达,促进抗凋亡蛋白Bcl-2和抗氧化酶表达,进而抑制细胞凋亡,降低氧化应激反应。故针对PI3K/Akt信号通路的靶向治疗可能是减少氧化应激诱导黑素细胞损伤的新手段。近年来,针对这一信号通路治疗白癜风的抗氧化剂有间充质干细胞、京尼平苷等。
3.1间充质干细胞间充质干细胞(mesenchymalstemcells,MSCs)是一种成体非造血干细胞,具有自我更新能力和多向分化潜能。有学者发现脂肪间充质干细胞条件培养基可以减少细胞内的ROS含量,提高超氧化物歧化酶(SOD)活性,从而对抗紫外线诱导的氧化损伤。张力蛋白同源物基因(PTEN)是最重要的肿瘤抑制因子之一,与多种细胞活动有关。PTEN抑制第二信使磷脂酰肌醇三磷酸(PIP3)磷酸化而负向调控PI3K/Akt信号通路。Zhu等 研究发现,白癜风皮损中PTEN高表达和Akt磷酸化降低,这可能导致了人黑素细胞凋亡。该研究表明,在MSCs与黑素细胞共培养体系中,MSCs在氧化应激状态下可减少PTEN的表达从而激活PTEN/PI3K/Akt通路,促进黑素细胞的增殖并抑制细胞凋亡,提示MSCs与黑素细胞共培养以PTEN为靶点发挥抗氧化作用,将MSCs与自体黑素细胞共移植可能是白癜风的持久治疗策略。
3.2京尼平苷京尼平苷(geniposide)是一种从栀子花果实中提取的环烯醚萜苷类化合物,具有抗炎、抗氧化和促进黑素生成作用。一项体外实验发现,用不同浓度的京尼平苷预处理黑素细胞可以缓解H2O2诱导的氧化应激损伤。该研究还证明了京尼平苷可使Akt磷酸化而激活PI3K/Akt通路,增加其下游抗凋亡蛋白Bcl-2表达,减少Bax、caspase3和caspase9等促凋亡蛋白,从而抑制了黑素细胞凋亡。此外,京尼平苷也可通过该途径增加抗氧化酶表达并提高其活性,降低细胞内ROS水平,从而促进黑素细胞增殖。这些作用可被PI3K抑制剂LY294002抑制,证实了京尼平苷通过激活PI3K/Akt信号通路发挥作用。以上结果为京尼平苷靶向PI3K/Akt通路治疗白癜风提供了实验依据,但目前的研究只证明了京尼平苷能活化这一途径,具体活化机制待进一步探索,并需要进行更多的白癜风动物模型实验和临床研究,充分阐明京尼平苷在体内的抗氧化作用,评估其治疗白癜风的潜力。
4其他
4.1wnt/β-catenin信号通路经典的wnt/β-catenin信号通路可以激活MITF和酪氨酸酶的转录,促进黑色素生成。研究发现,维生素D可以通过激活wnt/β-catenin信号通路而减少ROS在人黑素细胞内积聚。最近一项研究在白癜风小鼠模型中证明毫火针可通过激活wnt/β-catenin通路促进小鼠毛囊黑素干细胞增殖分化,为微创疗法在白癜风的应用与发展奠定了基础。Zou等发现,分泌卷曲相关蛋白5(SFPR5)通过竞争性抑制wnt受体而减少黑色素的生成,加用特异性针对SFPR5的wnt激动剂(SKL2001)可以促进白癜风黑素细胞的再生,表明SFPR5或许是通过wnt/β-catenin信号通路治疗白癜风的靶标。
4.2RIP1/MLKL信号通路程序性坏死是新近发现的一种细胞死亡机制,受体相互作用蛋白1(receptor-interactingproteinkinase1,RIP1)与混合系列蛋白激酶样结构域蛋白(mixedlineagekinasedomain-likepro-tein,MLKL)结合介导坏死体形成而导致细胞死亡。有研究发现,氧化应激通过激活RIP1/MLKL信号通路而诱导黑素细胞发生程序性坏死,为临床治疗白癜风提供了新的思路,靶向RIP1/MLKL治疗白癜风的抗氧化剂尚待进一步探索。上述靶向抗氧化疗法在白癜风中的应用总结见表1。
表1靶向抗氧化疗法在白癜风中的应用总结
Tab.1summaryoftargetedantioxidanttherapyinvitiligo
靶向通路
|
机制
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抗氧化治疗
|
实验阶段
|
Keap1/Nrf2/ARE
|
上调抗氧化酶表达
|
阿法诺肽[12-13] 辛伐他汀[14-16] EGb761
[17-20] cAP[22-23]
|
临床试验 细胞实验、个案、临床试验 细胞实验、临床试验 小鼠模型、临床试验
|
MAPKs
|
促进黑色素生成
|
米诺环素[27-30] AcEGcG[31-33] RY3-c
[34]
|
细胞实验、临床试验 细胞实验、个案、临床试验 斑马鱼模型、小鼠模型
|
PI3K/Akt
|
促进黑素细胞增殖、抑制黑素细胞凋亡
|
间充质干细胞[38]
京尼平苷[39]
|
细胞实验
细胞实验
|
wnt/β-catenin
|
促进黑色素生成、促进黑素干细胞增殖
|
维生素 D[41]
毫火针[42]
sKL2001[43]
|
临床试验、细胞实验 临床试验、小鼠模型 小鼠模型
|
RIP1/MLKL
|
黑素细胞程序性坏死
|
-
|
细胞实验
|
5结语
随着对白癜风氧化应激机制的深入研究,近年来涌现出一系列靶向抗氧化治疗白癜风的方法,但目前对各信号通路及靶点的研究尚处于初级阶段。进一步研究氧化应激相关信号通路和各通路之间的交互作用,在大样本研究中验证靶基因的表达,有助于为白癜风提供更加特异、高效和安全的靶向治疗策略。此外,大多数抗氧化剂仍然局限在体外实验阶段,临床试验样本量小,观察到的功效有限。因此,未来应开展大样本临床研究证实其有效性及安全性,探索更多靶向联合疗法,为临床治疗白癜风提供更为优化的方案。
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