特应性皮炎夜间瘙痒与CLOCK/ BMAL1时辰过敏机制相关性的研究进展

王怡沁 马 欣 王东明 张慧敏

上海中医药大学附属曙光医院皮肤科，上海 201210

特应性皮炎（atopic dermatitis，AD），是一种以瘙痒、干燥为特征的慢性复发性炎症性皮肤病，全球儿童患病率高达10%～20%[1]。瘙痒是AD 最为突出的临床症状，也是重要的诊断标准之一，具有显著的时间依赖性，以夜间加重为主，这种夜间不自控的抓挠极易诱发瘙痒与搔抓的恶性循环，导致皮炎加重或迁延反复，使患者生活质量严重下降[2]。生物钟是指在生理或行为上所表现的以约24 h 为周期的生物节律，目前许多研究表明生物钟与AD 夜间瘙痒加重密切相关。研究发现，生物钟基因的缺乏会导致小鼠白内障和皮炎两种年龄特异性疾病的发展[3]，其中白内障是AD 并发症之一，在严重AD 中多见[4]。治疗瘙痒是控制AD 的重要基础，但目前针对AD 夜间瘙痒尚缺乏有效的治疗方法。最新研究显示，通过调节生物钟节律可改善AD 夜间瘙痒与睡眠障碍，如口服褪黑素，对缓解儿童AD 夜间瘙痒及皮疹具有一定作用[5]。可见“生物钟”相关的时辰过敏机制与AD 的发生发展、AD 夜间瘙痒的加重和缓解均有相关性，现作综述如下：

1 AD 瘙痒的昼夜节律性特征

①夜间瘙痒加重，易伴随睡眠障碍；②瘙痒程度较强；③痒觉超敏，瘙痒阈值低下；④痒觉异化，温热、干燥、压力、摩擦等对健康人而言非瘙痒刺激因素均可引起瘙痒；⑤嗜癖性搔抓行为；⑥抗组胺药的止痒效果较难获得等[2,6-7]。AD 夜间搔抓通常可分为非睡眠状态及睡眠状态两种形式，前者多表现为挤、捏；后者则多为突然出现的、节律性的，提示睡眠状态下搔抓表现为一种反射。现有临床资料显示，大多数AD 患者都会有夜间瘙痒加重的情况并严重影响睡眠质量[8]。虽然对AD 患者夜间瘙痒加重早有认知，但其机制尚未明确。目前仍然缺少行之有效的治疗方法，传统的一线AD 抗瘙痒治疗如保湿润肤、局部抗炎、口服抗组胺药物等均未能取得满意效果。

2 生物钟影响AD 夜间瘙痒及过敏反应的时辰过敏机制

2.1 AD 节律性过敏反应与生物钟节律的相关性

过敏性疾病临床症状和实验室指标均有显著的昼夜变化特点，节律性过敏反应的基础是生物钟的内部时间管理系统。生物钟的破坏不但会破坏过敏反应的昼夜节律性，而且会增加过敏反应的严重程度，甚至增加过敏性疾病的易感风险[9-10]，对“时辰过敏学”机制的进一步探索，将为治疗过敏性疾病提供新的思路。

一般认为，经皮肤水分丢失（transepidermal water loss，TWEL）在夜晚最高，致使皮肤干燥、瘙痒，且皮肤血流量在夜间出现高峰，使皮肤温度升高、皮肤屏障通透性增加，导致瘙痒加重[11]。研究显示，敲除时钟基因的小鼠由于水通道蛋白3（AQP3）的功能失调，导致角质层缺乏水合作用[12]，加重了皮肤的干燥和瘙痒症状。而生物钟基因大脑和肌肉芳香烃受体核转运蛋白的类似蛋白1（BMAL1）的缺失或失调会引发活性氧物种调节剂1（ROMO1）和细胞内活性氧物种（ROS）的积累，导致损伤后细胞增殖和迁移减少，出现表皮延迟愈合[13]，增加了过敏风险。这些研究强调了生物钟基因在维护皮肤屏障功能中的重要性。此外，受生物钟周期影响，血清皮质醇水平通常在清晨达到高峰，夜晚达到谷值，故而夜间皮质醇水平偏低也能够部分解释夜间瘙痒及过敏反应加重的原因[14]。

综上，生物钟可以调控过敏反应，所以探索能够调节生物钟基因表达周期、时相和幅度的活性成分可能是治疗AD 新药的研发策略。

2.2 AD 夜间瘙痒与肥大细胞昼夜节律性活化的相关性

肥大细胞是过敏性疾病的主要效应细胞。研究显示，急性期AD 皮损中，肥大细胞功能活化，而慢性期皮损中，肥大细胞数量显著上升，尤其是在真皮乳头层[15]。肥大细胞缺失小鼠在急性AD 模型中未出现搔抓行为，提示急性期AD 瘙痒与肥大细胞存在相关性[16]。

过敏反应的时间依赖性与肥大细胞生物钟有着密切联系。某些过敏性疾病如AD、哮喘、荨麻疹等，存在症状相对加重和减轻的“时间带”，多于活动时（白昼）症状较轻，休息时（夜晚清晨）症状较重。最近的研究显示，这些“时间带”与肥大细胞节律性分泌炎症因子相关。夜间，活化的肥大细胞活性达到峰值，其分泌的相关介质及细胞因子浓度增高[17]。有研究通过小鼠被动皮肤过敏反应（passive cutaneous anaphylactic，PCA）发现，生物钟基因通过调控肥大细胞表面FcεRIβ 亚基的表达，来控制肥大细胞的活化，使其表现出周期性的活跃，夜间不活跃，而在白天表现活跃（注：小鼠为夜行动物），当人为破坏小鼠生物钟基因后，这种周期性活跃消失，肥大细胞始终处于活跃状态[18]。

组胺是肥大细胞释放的介导速发型变态反应瘙痒的主要介质。除组胺外，肥大细胞活化产生的其他介质如白细胞介素（IL）-4、IL-13、IL-31 等细胞因子均可通过各自受体激活皮肤感觉神经引起瘙痒[19-20]。因此，生物钟可通过调控肥大细胞活性和瘙痒介质释放，诱导或加重AD 组胺依赖性和组胺非依赖性瘙痒。

2.3 生物钟基因调控肥大细胞昼夜节律性活化的相关机制

哺乳动物的生物钟系统由中央和外周时钟组成，中央时钟存在于下丘脑视交叉上核（suprachiasmatic nucleus,SCN），而外周时钟几乎存在于SCN 以外的所有外周器官和大脑区域。中央时钟通过视网膜-下丘脑束感受环境光，通过下丘脑-垂体-肾上腺轴和自主神经系统将时间信号传递至外周时钟[21]。核心分子时钟则由时钟基因之间的转录-翻译反馈环组成。Period（Per）基因、Crytochrome（Cry）基因、生物钟基因、BMAL1 是核心回路的主要组成基因，其中BMAL1 与CLOCK 形成异二聚体，通过与Cry、Per 基因启动子部位的E-box 结合，激活这些基因的转录。而形成的PER及CRY蛋白复合物又穿梭回细胞核，通过和与E-box结合的CLOCK/BMAL1 异二聚体结合，抑制自身转录[22]。CLOCK/BMAL1 就是通过这种核心反馈循环来调节生物节律的产生。

肥大细胞表面存在多种细胞因子受体[23]，如IL-33 受体ST2。IL-33 在先天和获得性免疫反应中扮演重要的角色[24]，通过IL-1 受体样蛋白ST2，强烈刺激先天免疫细胞，如肥大细胞、嗜碱性细胞和2 型固有淋巴细胞，产生各种细胞因子与趋化因子，包括IL-6、IL-13 和肿瘤坏死因子（TNF）-α 等[25]。研究显示，AD患者皮损中伴有表皮IL-33 的表达上调及真皮ST2 阳性细胞的浸润[26]。Shimizu 等[27]探讨了AD 与ST2 基因多态性的关系，提示IL-33/ST2 信号通路在AD 发生发展中起着关键作用。

研究显示，由腹腔注射IL-33 所诱导的肥大细胞活化具有昼夜节律性，而在生物钟基因敲除小鼠体内，这种时间相关性消失[28]。白天，受生物钟基因的调控，ST2 基因转录量少，夜晚则表达增多，形成昼夜节律[29]。由于ST2 受体表达与肥大细胞节律性分泌高度一致，且通过抑制生物钟基因表达可降低ST2 的表达。故生物钟基因可通过调控ST2 受体表达，诱导IL-33活化的肥大细胞昼夜节律性地分泌炎症因子和瘙痒介质[30]。炎症因子和致痒介质通过神经末梢表面的相关受体刺激神经细胞活化，诱导AD 夜间瘙痒加重。

3 基于时辰过敏机制的AD 夜间瘙痒治疗

3.1 分子时钟的调节因子

3.1.1 酪蛋白激酶1（CK1）ε 或δ 昼夜节律的维持需要时钟蛋白的有序合成、翻译、修饰和降解。在哺乳动物中，CK1 ε 或δ 可通过调控PER2 磷酸化，从而调节生物钟周期，如已有的CK1ε/δ 抑制剂PF670462，可通过上调PER2 水平，抑制FcεRI 信号传导，从而抑制肥大细胞活化[31]。

3.1.2 REV-ERBα REV-ERBα 参与了CLOCK/BMAL1核心反馈循环，是生物钟周期的转录抑制物。研究发现[32]，野生小鼠腹腔注射LPS 后，血清IL-6 水平出现昼夜节律性变化，而Rev-ERBα 基因缺陷的小鼠以及体外培养的巨噬细胞则不存在昼夜节律性的应答。合成的REV-ERBα 配体，可有效调节促炎症细胞因子IL-6 的产生和释放。可见REV-ERBα 是一种关联生物钟与免疫反应的桥梁。

3.2 糖皮质激素

糖皮质激素可有效地同步中央与外周生物钟节律一致[11]，从而起到对过敏性疾病的治疗作用。另外，与CK1 ε/δ 抑制剂PF670462 类似，糖皮质激素在肥大细胞或嗜碱性细胞中，可通过上调PER2 水平来抑制肥大细胞活化[31]。

3.3 褪黑激素

褪黑激素可直接作用于SCN、降低核心体温[33]，对AD 患者睡眠、免疫调节和抗氧化能力调节具有多重作用。在一项随机临床研究中，口服褪黑素能有效缩短AD 患儿的睡眠潜伏期，并减轻夜间瘙痒症状[34]。在NC/Nga 小鼠中，褪黑素可通过抑制CD4+T 细胞从而抑制AD 样皮炎的发生[35]。

上文就目前生物钟相关的时辰过敏机制与AD夜间瘙痒相关性的国内外研究进展作了详细阐述，提示生物钟基因可通过调控ST2 受体表达，诱导IL-33活化肥大细胞，使肥大细胞呈现昼夜节律性活化，并释放瘙痒介质，引起夜间瘙痒。同时，AD 夜间瘙痒所致的睡眠障碍又会影响生物钟的正常节律[36]，进一步加重病情，故可见CLOCK/BMAL1 时辰过敏机制与AD的发生发展、AD 夜间瘙痒的加重和缓解均有相关。通过调控生物钟基因的表达，可以调节激素昼夜分泌水平、抑制肥大细胞活化、减少瘙痒相关细胞因子的释放，为探索AD 新型抗瘙痒药物提供了新的方向。