脊椎动物毛囊黑色素细胞黑色素表达及其分子机制.docVIP

脊椎动物毛囊黑色素细胞黑色素表达及其分子机制【中图分类号】Q57【文献标识码】A【文章编号】1003-8183-（2011)09-0024-03 【摘要】自然界看起来是多么绚丽多彩，这一切大部分都归结于色素，我们看到脊椎动物的羽毛、毛发和皮肤的颜色，主要是由黑色素细胞所决定，此外类胡萝卜素和血红素对于颜色也有一定的作用。本文概述了毛囊黑色素细胞的发育，黑色素的表达与基因调控，以及色素的合成与紊乱。最后，我们对于黑色素细胞生物学的所遇到的问题和未来的发展前景做出了初步的概述和展望 【关键词】色素；黑色素；黑色素细胞；毛囊黑色素细胞引言 脊椎动物黑色素(Melanin)由黑色素细胞（Melanocyte）分泌和表达，是决定人类皮肤、眼睛和头发颜色的重要因素。人类黑色素表达的基因调控是非常严谨和复杂的，其中任何一个环节发生变化，都会导致色素的表达异常，从而可能引发疾病。诸如黑色素的过量表达，则可引起色素的过度沉淀，导致雀斑、褐斑、黑斑、老年斑、黑色素细胞瘤等；而色素表达过低或者没有色素产生，则引起衰老性白发，诱导性白发、白癜风和白化病等。这些病理现象所产生的原因，有的是由外源刺激产生的，而有的则是由先天遗传造成的。由此而产生的对人的伤害，有社会方面的，严重影响着人们的审美观；有个体方面的，对人们的心理以及身体健康，产生严重的损害。随着现代生物技术的发展，人们试图人为的参与这个系统，通过生物学手段来解决这些问题，并取已经得了很大的成果，本文概述了黑色素细胞的起源与分化、基因调控以及色素的合成与色素紊乱，对于该领域的研究成果和未来的发展做了初步的概述和展望 1毛囊黑色素细胞的发育 在哺乳动物中，成体中所有的黑色素细胞的发育，除了视网膜色素细胞外[1]，都起源于胚胎时期的神经嵴细胞（Neural Crest Cell，NCC），在胚胎发育过程中，NCC从背侧神经管出发，在成纤维生长因子FGF-2等多个细胞因子的调控下，沿着特殊的途径迁移到其特定的组织，再分化为各种组织特异型细胞，在这些细胞当中，黑色素前体细胞就包括在其中[2]。随后，黑色素前体细胞先分化为KIT(+)细胞，再分化为多巴胺阳性（DOPA+）细胞， 最后才分化为成熟黑色素细胞，具有分泌和表达黑色素的能力[3]。在皮肤的表面，表皮黑色素细胞与表皮的其他细胞紧密结合，形成一个有序的有机体，其中表皮黑色素细胞与数个或数十个角质形成细胞角质相互作用，形成一个功能单位，对黑色素信号的传递、分泌、调节起着重要的作用。对于构成该功能单位的黑色素细胞与角质细胞数目的比例与相应的物种有关 [4] 毛囊中的黑色素细胞的发育，贯穿于毛囊发育的整个过程[5]。在胚胎发育时期，小鼠黑色素干细胞在毛囊突起部分（bulge）聚集，但是在出生数天后，毛囊黑色素干细胞从毛囊突起部分消失，由于没有特定的黑色素标记跟踪，因此，我们至今还在迷惑：毛囊再生中的黑色素细胞到底来自于哪里？毛囊黑色素细胞分2种亚型，一种为位于毛囊毛母质与漏斗部具有黑色素合成能力的黑色素细胞，另一种为位于生长期毛囊外根鞘中的无合成黑色素能力的黑色素细胞，我们有理由认为后者可以迁移到DP，并分化为前者，为持续的黑色素表达提供细胞来源[6]。二者同样来源于NCC细胞分化而来的间充质细胞，与表皮黑色素细胞的来源相同，毛囊中的黑色素细胞同样与角质形成细胞形成配合的功能单位，负责黑色素的表达、分泌和信号调控[7]。与皮肤黑色素细胞不同的是，毛发黑色素细胞表达黑色素细胞是阶段性的，只在毛发生长期合成黑色素，不像表皮黑色素细胞一样，能持续表达黑色素。至于毛发黑色素细胞的再生问题，一直是人们无法搞清楚的难点，当成年的小鼠受到创伤而失去皮肤和毛囊时，可以再生出皮肤、白色的毛发但是没有色素，表明黑色素细胞可能与毛囊干细胞迁移模式可能存在差异[8] 色素系统是相当复杂的，其细胞在构成上，也不是简单的由某一种细胞组成，而是由黑色素细胞、角质形成细胞和成纤维细胞等组成，以旁分泌或自分泌的形式，来调节黑色素细胞的形态和生物学功能。当然，毛囊黑色素细胞不是简单的分泌色素，它们对毛发的生长，也具有重要的意义，例如毛囊黑色素细胞在发育过程中，毛囊黑色素细胞主要分泌的的信号分子有：c-KIT，MITF，SCF，bFGF，α-MSH，ET3，BMP家族，Wnt家族等蛋白，对于毛囊的形态建成具有重要的意义。其中相当一部分基因调控构成一个独立的系统，任何一个信号分子突变，都可能导致严重的后果，如瓦登伯革氏症候群（Waardenburg Syndrome），其病理机制就颇为复杂，涉及的基因众多，目前已知的有PAX3 、MITF 、EDN3 、EDNRB 及SOX 10 等多个基因的参与协同运作，其中任何一个基因有缺陷，均会造成瓦氏症候群 2黑色素