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摘要:本文簡要介紹了和黑素細胞增殖和黑素生成有關的4條信號轉導途徑，如二脂酰甘油/蛋白激酶C（DAG/PKC）途徑，一氧化氮/環磷酸鳥苷/蛋白激酶G(NO/cGMP/PKG)途徑，絲裂原激活的蛋白激酶（MAPK）級聯途徑和環磷酸腺苷/蛋白激酶A（cAMP/PKA）途徑。隨著對信號依靠性黑素細胞增殖動力學和黑素代謝的探究將有助于闡明色素障礙性皮膚病的發病機制。同時針對信號轉導環節而設計的增（減）色素性藥物對色素障礙性皮膚病的臨床治療有著極其廣闊的前景。
自1982年Eisinger和Marko用向培養基中添加促癌劑十四烷酰佛波醇乙酯（TPA）、霍亂毒素的方法在體外對黑素細胞（MC）進行選擇性純培養獲得成功以來[1，許多能刺激MC體外增殖的絲裂原相繼被人們發現[2，3。最近人們用一些生長因子肽組成協同對（synergisticpairs），如堿性成纖維細胞生長因子（bFGF）和肝細胞生長因子/擴散因子（HGF/SF）、bFGF和內皮素-1（ET-1）、ET-1和HGF/SF配伍，在不添加其它任何物質的情況下也能很好地使MC在體外增殖[2。這些具有絲裂原功能的生長因子肽不但能促進體外MC增殖，大多數還能刺激酪氨酸酶活性，使MC高度色素化[2，3。許多學者已經關注到這些外界的信號因子很可能是通過MC膜表面的相關受體進入細胞內，經下游信號轉導來調控相應的靶點，逐步引起細胞物質主要是蛋白質變化，而發揮對MC增殖和分化調節的[2，4。目前有4條和MC增殖和黑素生成有關的信號轉導途徑探究得較為清楚的，即DAG/PKC途徑；NO/cGMP/PKC途徑；MAPK級聯途徑和cAMP/PKA途徑[2，4，5。現就此作一綜述。
一、DAG/PKC途徑
有探究表明PKC主要是通過對酪氨酸酶磷酸化或改變酪氨酸酶和酪氨酸酶相關蛋白-1的組成型表達（constitutiveexpression）來影響黑素生成[6，7。Mengeaud等用PKC抑制劑（calphostin）對體外培養的S91鼠黑素瘤細胞進行干預，觀察它們對5-甲氧補骨脂素誘導黑素生成的影響，結果發現OAG明顯刺激酪氨酸酶活性，促進5-甲氧補骨脂素誘導的黑素合成；而calphostin功能和之相反[8。有趣的是，用OAG直接外按搽豚鼠皮膚也會引起類似中波紫外線（UVB）照射皮膚所產生的皮膚曬黑著色[7。
dAG/PKC途徑已證實它在多種生物活性物質調節細胞增殖和生長的信號轉導中起重要功能[9-11,13，尤其引人注重的是PKC還是促癌劑佛波酯（phorbolester）類化合物功能的主要受體和靶點[12。以TPA為代表的佛波酯類化合物是目前公認的強促癌劑。它們和DAG在化學結構上極其類似，TPA可取代DAG活化PKC，但其性質穩定和短時（short-lived）DAG不同。在生理狀態下PKC活化是短暫的，這是因為DAG自細胞膜產生后數秒或數分鐘內即消失，但用TPA處理細胞，首先引起PKC持續活化，繼而導致該酶降解，最終使細胞內PKC耗竭。Mahalingam等用不同的佛波酯衍生物處理B16鼠黑素瘤細胞，發現72小時后細胞裂解物中已不能檢測到PKC活性，且酪氨酸酶相關蛋白-1的量也幾乎不能檢測到[6。還發現PKC酶活性喪失的同時酪氨酸酶活性也隨之下降[6，12。但正常人MC在體外卻呈TPA依靠性生長（TPA-dependentgrowth），Arita等認為這種現象除和PKC被TPA持續活化外，還和TPA刺激MC自泌特定生長因子有關[12。TPA對PKC呈現先激活后抑制的雙向調節可解釋其對細胞增殖和分化所產生的非凡影響。當用TPA長時程慢性處理細胞時，細胞內的PKC被大量降解，DAG/PKC信號轉導阻斷，此時PKC耗竭細胞對那些經PKC轉導的外部抑制信號反應性降低，很可能成為“失控”細胞而不斷地增殖[6，9，10。因此，有人擔心用添加TPA的培養方法在體外獲取大量純MC進行移植治療白癜風，是否會存在一定的致癌風險[12。
二、NO/cGMP/PKG途徑
uVB照射是人類皮膚著色的主要生理刺激，盡管人們對UVB所激發的分子事件熟悉已付出許多努力，但UVB誘導皮膚黑素生成的分子機制仍未闡明。有資料顯示cAMP/PKA、DAG/PKC途徑似乎不參和這一過程。而NO/cGMP/PKG途徑和UVB誘導的黑素生成密切相關[5。
nO是一自由基氣體，它是一氧化氮合酶（NOS）在催化L-精氨酸轉變成L-瓜氨酸的過程中釋放產生。通常NO是通過活化可溶性鳥苷酸環化酶，導致胞內cGMP水平升高，使PKG活化，PKG通過磷酸化來改變靶蛋白分子活性而發揮不同調節功能的。NOS主要有兩種異構體，即原生型NOS（cNOS）和誘生型NOS（iNOS）。已發現在人MC僅有cNOS表達，而缺乏iNOS表達。UVB照射能立即引起cGMP含量增加，很可能是活化了cNOS而非增加了iNOS的表達[5。
已知UVB照射所引起的皮膚紅斑是增加了皮膚微循環的血流量。最近有人用NOS抑制劑卻能阻斷這一過程，提示UVB照射誘導的紅斑可能是通過釋放NO所致。皮膚中NO存在以及它在UVB誘導紅斑中的功能，使人注重到NO是否在UVB誘導皮膚黑素生成中也發揮著功能[5。Romero-Graillet等的探究證實了這種假設。他們用不同的NO外源性化學供體（SNP，SNAP，NOR-4，DEA-NO），cGMP的一種可滲透的非水解類似物8-溴-cGMP，以及鳥苷酸環化酶和PKG特異性抑制劑（Ly83583,KT5823）對體外培養人MC進行處理，同時檢測酪氨酸酶活性和[14C標記多巴摻入新合成黑素量，結果發現4種NO供體均能刺激酪氨酸酶活性，提高新合成黑素的量；8-溴-cGMP同樣也能提高酪氨酸酶活性和黑素合成量；而鳥苷酸環化酶和PKG的抑制劑卻能阻滯NO供體和cGMP類似物這種誘導黑素生成效應。他們還發現用UVB照射培養MC，cGMP含量明顯增加，這種功能能被NOS抑制劑所阻滯，同時UVB誘導的黑素生成也能被鳥苷酸環化酶和PKG的抑制劑所阻滯，提示UVB誘導黑素生成很可能是通過NO/cGMP/PKG途徑介導的[5。在皮膚正常生理環境中，UVB照射后除了引起MC自泌NO外，角朊細胞也反應性產生NO，作為一細胞間介質來激發鄰近MC生成黑素，因此UVB誘導皮膚黑素生成還涉及到皮膚MC的NO自泌和旁泌調節[14。最近，在鼠成纖維細胞，黑素瘤細胞和內皮細胞系中已發現經NO/cGMP/PKG介導的轉錄因子活化蛋白-1的存在。推測這種活化蛋白-1很可能和酪氨酸酶啟動子中TPA反應元件樣序列（TPAresponsiveelement-likesequence）結合，上調酪氨酸酶基因表達，刺激黑素合成[15。
三、MAPK級聯途徑
大多數能刺激受體型酪氨酸激酶的絲裂原肽均能促進體外正常人MC增殖。這些絲裂原肽包括摘要：bFGF及其FGFs家族中其它成員、HGF/SF和肥大細胞生長因子（MGF）。最近還發現和G蛋白偶聯受體結合的神經肽內皮素-1和內皮素-2（ET-1和ET-2）也具有MC絲裂原活性[16。上述單一種生長因子并不能激發體外mC增殖，只有bFGF、MGF或HGF/SF同PKA激動劑（如霍亂毒素，雙丁基環磷酸腺苷）或PKC激動劑（如TPA）一起添加到培養基中才能使MC分裂。此外特定的生長因子肽配對如bFGF和HGF/SF；bFGF和ET-1，在不添加任何其它因子的情況下也能很好地使MC體外增殖，但最好的協同配對是ET-1加HGF/SF。Halaban認為這種協同功能并非由于激活PKA和PKC途徑中互補中間產物，而是上述每一個生長因子都刺激同一關鍵中間產物絲裂原激活的蛋白激酶2（MAPK2）和轉錄因子Ca++/cAMP應答元件結合蛋白（CREB）。它們在不同時相和不同水平活化MAPK，并通過MAPK級聯反應使停滯在G1期的MC進入S期[2。
mAPK級聯反應是轉導胞外增殖信號進入胞核的一條重要信號轉導途徑[4。已發現MC對多個生長因子配體的協同激活信號主要是通過MAPK激酶的激酶（MAPKKK）/MAPK激酶（MAPKK/MEK）/MAPK（ERK）組成的一條共同通路來轉導的[2，4。經受體型酪氨酸激酶介導激活MAPK是外界信號進入細胞內的主要途徑。當配體和膜受體結合后，激活受體胞漿面的酪氨酸蛋白激酶，催化受體自身酪氨酸殘基磷酸化，已磷酸化的酪氨酸區域能和生長因子受體蛋白2（Grb2）序列中的Src原癌基因同源區2（SH2）結合，Grb2上的兩上SH2再識別并結合鳥苷酸交換因子SOS1，SOS1結合ras蛋白，促進無活性型ras-GDP轉變成活性型ras-GTP，在膜上形成“受體-Grb2-SOS1-ras”復合體。ras-GTP征募raf-1到質膜上。raf-1的激活需要其酪氨酸殘基磷酸化，而ras無蛋白激酶活性。目前不十分清楚是否膜蛋白激酶參和激活raf-1[4。有報道PKC參和raf-1的磷酸化。raf-1本身是一種蛋白激酶（MAPKKK），通過磷酸化激活MAPKK，MAPKK再磷酸化激活MAPK[17。G蛋白偶聯受體途徑是激活MAPK的另一條途徑。配體和膜上有7個跨膜結構域的G蛋白偶聯受體結合從而引起受體構型的改變，激活磷脂酶C，后者水解磷脂酰肌醇-4，5-二磷酸生成1，4，5-三磷酸肌醇和DAG。DAG則激活PKC，通過ras或不依靠ras激活MAPK，但對PKC激活MAPK的中間環節至今了解甚少[4。
mAPK激活后進入胞核，在核內激活myc、c-jun等多種轉錄因子[18。myc是一種壽命短暫的磷酸蛋白，其N末端有轉錄激活區域，MAPK磷酸化該區域內的62位絲氨酸，增加myc和DNA序列的“E盒”（CACGTG）特異性結合，增加相應基因表達。c-jun的N端63位和73位絲氨酸殘基被MAPK磷酸化，可增加轉錄活性；相反磷酸化C末端則降低c-jun的轉錄活性[18。目前還發現用200nm～400nmUV照射MC能引起核內許多基因激活，這組能被UV活化的基因被稱作“UV反應基因”。UV反應基因中的許多基因同時還能被生長因子和絲裂原所活化。活化PKC以誘導c-jun特定位點磷酸化和去磷酸化方式參和對UV反應基因的調節[18。
四、Camp/PKA途徑
過去很長一段時間，人們將MC增殖和黑素生成的信號轉導探究主要集中在cAMP的功能上。并且發現將幾種能提高胞內cAMP水平的物質如霍亂毒素、雙丁基環磷酸腺苷[2、8-溴-cGMP[6、異丁基甲基黃嘌呤和毛喉素（forskolin）[8添加到培養基中能促使MC分裂，誘導黑素生成。毛喉素為腺苷酸環化酶的激動劑，另外4種則為PKA激動劑，它們都通過不同方式激活了cAMP/PKA信號途徑。相反當加入抑制性G蛋白（Gi）活化劑百日咳毒素，腺苷酸環化酶活性被抑制，cAMP水平降低則抑制黑素生成[8。
目前對G蛋白的了解已較清楚。G蛋白即GTP結合蛋白，是一大類具有信號傳導功能蛋白質的總稱。包括異源三聚體G蛋白（heterotrimericgprotein）和小分子G蛋白（smallmolecularGprotein）兩大類。異源三聚體G蛋白由三個亞基組成，其中β、γ亞基功能基本相同，導致G蛋白功能不同的主要是α亞基，α亞基有抑制型（αi）和激活型（αs）兩種形式。α亞基具有和GDP、GTP結合位點和GTP酶活性，可和細胞膜跨膜受體偶聯，通過α-GTP（活性）。/α-GDP（非活性）的“分子開關”將胞外信號轉導到胞內下游效應器。小分子G蛋白是存在胞膜大約有180～200個氨基酸殘基組成的小分子肽。目前探究較多的是ras蛋白，它們具有異源三聚體G蛋白α亞基相同的功能，許多生長因子和細胞因子均可和各自受體功能后，最終激活ras通道，通過ras-GTP/ras-GDP轉換開關將胞外一系列促生長信號轉導到細胞內，引起胞內下游效應器活化。腺苷酸環化酶是G蛋白α亞基活化的效應器之一。最近發現在體內β、γ亞基也可能存在有相應效應器，這使人們對腺苷酸環化酶調節的理解愈來愈陷入復雜[4。
細胞信號傳導是一個復雜而精確的過程。細胞內不同的信號轉導途徑間常會發生交互調制（cross-talking）。Imokowa等在體外培養的人MC中加入10nMeT-1，孵育5分鐘后，已在胞膜中檢測到PKC，而胞漿和胞核中PKC減少，說明已發生PKC自胞漿向胞膜轉位（translocation）；在孵育10～60分鐘后，胞內cAMP水平以及MAPK活性呈10倍提高。提示胞外一種生長因子或細胞因子信號功能于細胞膜相應受體后，可能會經胞內多條信號轉導途徑相互協調共同來完成信號轉導任務[16。
隨著對信號依靠性MC增殖動力學和黑素代謝的探究，將有助于對色素障礙性皮膚病的發病機制熟悉。同時人們還可以針對信號轉導環節而調節增（減）色素性治療藥物，如OAG、NO供體、以及PKA/PKC/PKG激動劑或抑制劑。在體外用添加天然生長因子肽的培養方法以獲得大量用于移植的MC，將不存在像佛波酯類化合物本身所具有的致癌風險，對色素障礙性皮膚病的臨床治療有著重要價值。