转载角质细胞脂质包膜的形成与功能

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哺乳动物角质层中的角质细胞被一层共价结合的ω-羟基神经酰胺包围,形成角质细胞脂质包膜(CLE)。我们在这里回顾了CLE的结构、组成和可能的功能。

CLE的结构和组成

在表皮终末分化的同时,颗粒(SG)细胞的质膜消失,同时形成角质化包膜(CE)及其相关的外膜单层,角质细胞脂质包膜(CLE)(图1)。

CLE由一层超长链的ω-酰化羟基神经酰胺(ω-OH-Cer;OS,或ω-OH酰基鞘氨醇)和少量的ω-羟基脂肪酸(ω-OH-FA)组成,主要共价结合在内皮蛋白中的谷氨酸残基上,位于角质化包膜的外部(图1)。在已知的五种神经酰胺酶亚型中,两种(碱性和酸性)存在于角质层(SC)。碱性形式低水平存在于整个SC中,酸性异构体在CLE附近定位。由于其定位,酸性异构体的活性可能主导ω-OH-FA的产生。正常SC中,大多数共价结合的ω-OH-Cer即使在正常SC的外层也保持完整。

CLE的形成

有人认为,板层小体的界膜融合产生CLE,同时这些细胞器在最外层SG细胞的顶端质膜上胞吐[10](图1)。由此推断,板层体的界膜必须富含ω-OH-(葡萄糖基)Cer,而不是几乎所有其他细胞器的界膜的主要磷脂成分。

但大部分人认为CLE是由较小的分泌细胞外酰基(葡萄糖基)Cer产生的。通过一个胞外脂肪酶水解ω-OH-亚油酸部分,然后会产生ω-OH-(葡萄糖基)Cer,形成CLE(图1)。通过超微结构细胞化学,片层体通常表现为酸性脂肪酶活性,这进一步似乎被分泌到SC的细胞外空间(图3)。

图3.正常人类表皮:脂肪酶活性仅限于板层体(嵌体),分泌后,在细胞外空间(开放箭头内)。

CLE形成的途径:遗传性和获得性代谢紊乱的启示

ω-OH-Cer的形成涉及两个关键步骤。ELOV家族的表皮独特亚型ELOVL4产生长链N-酰基,而细胞色素P亚型CYP4F22产生ω-OH-Cer。虽然ELOVL4的缺失在新生儿中似乎是致命的,但CYP4F22的缺乏会导致一种非综合征性常染色体隐性鱼鳞病。我们已经证明,隐性疾病、中性脂质贮积病伴鱼鳞病(NLSDI或Chanarin–Dorfman综合征)中缺乏CLE(图2C)。NLSDI的原因是CGI-58的功能缺失突变,激活识别富含亚油酸的甘油三酯的酸性脂肪酶子集所需的辅因子(图4)。CGI-58也是一种脂肪组织中ATGL的共同因子,但ATGLko小鼠缺乏皮肤特征,而CGI-58的缺失导致鱼鳞病的综合征形式。总之,这些研究表明,富含亚油酸的甘油三酯将EFA转化为先前合成的ω-OH-(葡萄糖基)Cer,生成ω-酰基-(葡萄糖基)神经酰胺(图14).

CLE的功能是什么?

ω-OH-(葡萄糖基)Cer抵抗神经酰胺酶,允许这种单层的持久性,在角膜细胞成熟的初始阶段不变(图1)。这将允许CLE作为组织细胞外结构的支架,这是屏障功能所需的。

有人认为CLE有助于SC的凝聚力。这一见解的基础在于观察到,去除所有的双层结构之后,会诱导角质细胞相互附着,而不是分离。然而,当双层结构存在时,CLE是否在正常条件下发挥这一功能仍不确定。

最后,CLE还可以作为一种半透膜,允许水自由跨膜,同时限制角质细胞中较大的吸湿性分子的丢失,如丝氨酸分解产物。然后,在ω-OH-(葡萄糖基)Cer去葡萄糖基化以后,CLE很容易受到两种神经酰胺酶异构体的攻击。由于ω-羟基脂肪酸与ω-羟基神经酰胺的比例较高,CLE的加速降解是特应性皮炎中一个潜在的重要特征。特应性皮炎往往是由分泌神经酰胺酶的细菌定植和/或激活内源性神经酰胺酶活性导致的。这两种机制是特应性皮炎的一个显著特征。具体来说,皮肤的干燥不仅可归因于丝氨酸吸湿性分解产物的减少,而且还可归因于这些成分从角质细胞中加速流失。

总结

虽然CLE的功能仍然不完全确定,但其结构、组成和导致其形成的途径正在通过遗传和后天脂质代谢紊乱提供的见解来表明。

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