第十二节 皮肤的内分泌调节
皮肤是激素的靶器官,在激素的作用下,皮肤发生各种生理和病理变化;同时皮肤也是产生激素的器官,能产生、转化内分泌激素,并与其反应。
一、类固醇激素
1.性激素
包括雄激素、雌激素和孕激素。皮肤中对每种性激素均有对应的特异性受体。表皮,毛囊,皮脂腺,黑素细胞及皮肤成纤维细胞是皮肤中对性激素最敏感的靶细胞。皮肤中含有多种性激素代谢所必需的酶,如线粒体中的5α-还原酶,17羟类固醇脱氢酶等,睾酮在5α-还原酶作用下转变为双氢睾酮,其与受体的亲和力增加3倍。在成年人,对睾酮敏感区域有会阴部组织(包皮、阴囊、大阴唇及阴蒂)、头面部皮肤、腋下等。孕酮和雄激素受体结合后产生的主要作用可以是雄激素的作用,也可以是抗雄激素的作用,孕酮还可以下调雌激素受体的表达。性激素刺激表皮角质形成细胞生长和黑素细胞活性,促进毛发生长,刺激成纤维细胞分泌透明质酸和胶原。皮肤基底细胞和分化的皮脂腺细胞中有ERα和ERβ,体外研究发现ERα和ERβ可以形成杂交体,这两种受体在调节皮脂腺功能方面可能有协同或拮抗作用,从而使雌激素对皮脂腺的生物学作用有很大个体差异。
2.糖皮质激素
天然和人工合成的糖皮质激素对皮肤具有广泛的作用。在人皮肤中的角质形成细胞、真皮成纤维细胞、血管内皮细胞和平滑肌细胞中均存在特异性糖皮质激素受体。人的皮肤可将皮质醇代谢为可的松、20α醇和20β醇。皮肤的代谢受皮质类固醇激素和甲状腺激素相互作用的调节。糖皮质激素能促进外周的T4转变为T3,甲状腺激素能增加胆固醇的合成,并刺激固醇及固醇酯进入到表皮中。糖皮质激素和甲状腺激素均能促进角质形成细胞对EGF的增殖作用。糖皮质激素也能影响皮肤的色素代谢,在肾上腺功能不全时,皮肤色素增加,补充糖皮质激素后可使皮肤色素恢复正常。糖皮质激素过多还可引起皮肤萎缩变薄、瘀斑、脆性增加、创伤愈合能力减弱、脂肪沉着增多等。
二、蛋白质和多肽
1.受体和第二信使
蛋白质和肽类激素通过细胞表面的受体结合,引起细胞膜和/或激素受体的自身构形变化,或整个激素-受体复合物内化或上述两种情况同时发生。激素与受体的结合导致细胞内第二信使的产生,导致一系列细胞蛋白质磷酸化,从而产生生物学效应。促甲状腺素释放激素、血管升压素(又称加压素)、血管紧张素D、钙离子等均通过这一途径产生生物学效应。
2.神经肽(neuropeptide)
大脑激素可直接和/或间接调节皮肤功能。下丘脑的促甲状腺素释放激素(TRH)可直接调节皮肤和血管舒缩运动。TRH还可通过刺激垂体激素如促肾上腺皮质激素(ACTH)、甲状腺刺激素(TSH)、生长激素(GH)、泌乳素和黑素细胞刺激激素(MSH)的释放,间接地影响皮肤功能。ACTH和MSH增加皮肤的色素形成;GH可刺激皮脂的产生,在表皮、毛囊、小汗腺及皮肤成纤维细胞中已经证明存在GH的受体。提示GH可能还控制着其他的皮肤功能,特别是GH通过胶原产生影响皮肤的厚度和机械强度;TSH促进创伤愈合;MSH还可促进皮脂的产生、分泌及脂肪组织中游离脂肪酸的释放。
皮肤C纤维释放快速激肽(tachykinin)家族的神经激肽,如P物质和K物质。P物质和K物质通过影响角质形成细胞的细胞因子产生,促进角质形成细胞生长。P物质作为神经肽类的受体,与降钙素基因相关肽等相互作用,共同参与皮肤的免疫反应。
3.肠激素(gut hormones)
胃肠道的神经肽称为肠激素。这些激素如生长抑素、降钙素基因相关肽及神经肽等注射到体内,可引起皮肤红斑、肿胀、风团、瘙痒。由十二指肠黏膜产生的由29个氨基酸残基组成的血管活性肠多肽可刺激角质形成细胞增殖和腺苷环化酶活性。在Merkel细胞中已证明存在这些肽类神经激素。
胰岛素是一种胰腺肽类激素,对角质形成细胞的增殖是一种必需的内分泌激素。胰岛素通过改变EGF受体的表达,但不改变受体与EGF结合活性来调节角质形成细胞的增殖。胰岛素样生长因子可刺激角质形成细胞增殖,并且比胰岛素的作用强数十倍。
4.皮肤肽类激素(skin peptide hormones)
皮肤的上皮细胞产生泌乳素、胸腺细胞生成素(thymopoietin)、甲状旁腺素相关蛋白、阿片黑皮素原(pro-opiomelanocortin,POMC)等多种肽类激素。角质形成细胞也能合成许多细胞因子和生长因子,如IL-1、IL-3、IL-6、IL-8、lL-10、TNF、TGF-α、β、神经生长因子、碱性成纤维细胞生长因子、生长素介素C、血小板源性生长因子、集落刺激因子、角质形成细胞自分泌因子、角质形成细胞生长因子等,并且对其他细胞释放的细胞因子(如干扰素)进行应答。这些因子可影响不同组织细胞的功能,但它们主要是作为维持皮肤自身稳定功能的自分泌和旁分泌调节因子发挥作用。
角质形成细胞中存在dermokine的表达,该组分可分为四种亚型,在角质形成细胞的终末分化中具有一定的作用,还具有类似的细胞趋化因子的作用,一些促炎症因子,如肿瘤坏死因子可以促进该组分的表达,而一些生长因子,如EGF,可以抑制该组分的表达。在皮肤生理和病理状态下的作用和作用机制还有待于进一步探索。
5.甲状腺激素(thyroid hormones)
甲状腺素(thyroxine,T4)是一种前体激素,脱碘后成为有生理学活性的3,5,3-三碘甲腺原氨酸(3,5,3’-triiodothyronine,T3)。皮肤是T4在外周脱碘的一个主要部位,皮肤本身又是甲状腺激素的靶器官,甲状腺激素能刺激皮肤成纤维细胞蛋白聚糖合成。甲状腺激素通过局部组织EGF水平介导来诱导表皮成熟。甲状腺对皮肤EGF受体表达的调节障碍可引起脱发,如甲状腺功能减退时出现头发细软和稀疏。甲状腺激素也可调节表皮分化,T3可诱导许多与表皮更替相关的基因稳定表达。甲状腺激素还通过活化纤溶酶原活化因子基因促进角质形成细胞分化。
三、维生素D
维生素D的活性形式是1,25(OH)2-维生素D3(1α,25-二羟骨化醇)或钙三醇(calcitriol)。在日光的照射下,甚至在模拟日光灯照射下,皮肤中的维生素D转化为维生素-D3。新形成的维生素-D3在肝脏,其25位发生羟化,在肾脏,其1α位发生羟化,形成具有生物活性的1,25(OH)2-维生素D3。一次接近最小红斑量的日光浴可以使人增加约10 000~25 000IU的维生素D,而在天然食物中较少含有维生素D。维生素D3转变为生物活性形式的最后一步在肾脏进行,并受甲状旁腺素、降钙素、垂体激素、类固醇激素、胰岛素、血磷及钙三醇本身水平的调节。活性维生素D的主要作用是促进钙的肠道吸收,保持人体血钙水平和肌肉骨骼的良好功能。维生素D受体存在于绝大多数有核细胞的细胞核内,调节基因表达。钙三醇作为活性维生素D,至少对包括皮肤在内的28个靶组织发挥作用,甲状旁腺功能亢进往往伴发维生素D缺乏。
此外,维生素-D3还可调节毛发生长,影响骨骼肌的更新,人体免疫和应激反应,全身能量代谢、消化、妊娠和哺乳、血液形成、生育能力、心理过程和情绪等。钙三醇因具有抗分化和增殖作用,尤其是对于肿瘤细胞具有促进凋亡和细胞周期停滞,其抗肿瘤作用也备受关注。