神经激肽1受体与内皮素B受体间cross-talk对黑素体形成与转运的影响及相关机制研究

It is of great research significance on melanocyte functions for both cosmetics and medicine field. At present, study of melanosome formation and transport is still the hotspot and difficulty. Our initial findings showed that substance P (SP) took part in melanogenesis and its receptor NK-1R played an indispensable role. Recently, it is reported that endthelin-1 (ET-1) and its receptor ETBR also participate in regulating melanocyte functions, making impact on melanin biosynthesis, melanosome formation and transport. Above all, SP increases endogenous ET-1 content and up-regulates ETBR expression. Both NK-1R and ETBR belong to G-protein-coupled receptors super family (GPCRs). Considering the homologous or heterologous controls mediated by β-arrestin among members of GPCRs, the present research is designed to study the cross-talk between NK-1R and ETBR, and the effect of this cross-talk on melanosome formation and transport. In this research project, we use normal human foreskin-derived epidermal melanocytes and 3D artificial skin model as the research materials, applying molecular biology methods (WB, Protein Array), immunohistochemical method (ICH), cell immunofluorescence method (cIF), scanning/transmission electron microscopy (STEM), small RNA interference (siRNA) and proximity ligation assay (PLA) to elucidate mechanisms.

对黑素细胞的研究在美容化妆品领域及医学领域均有重要意义，黑素体形成与转运是目前黑素细胞功能研究的热点及难点。我们前期研究发现，P物质（SP）参与黑色素合成过程，其受体NK-1R在此过程中发挥不可或缺的作用。最新研究报导，内皮素-1（ET-1）及其受体ETBR也参与调节黑素细胞功能，影响黑色素合成及黑素体的形成和分布，而SP通过NK-1R上调内源性ET-1含量及ETBR表达。由于NK-1R与ETBR均属于G蛋白偶联受体（GPCRs），鉴于GPCRs之间可以通过β-抑制蛋白（β-arrestin）介导的过程发生同源性或异源性的调控，本研究旨在研究NK-1R与ETBR间cross-talk以及该种联系对黑素体形成和分布的影响。拟以人源黑素细胞及3D重组人造皮肤模型为研究材料，运用分子生物学相关方法、免疫组织化学法、细胞免疫荧光法、扫描/透射电镜法、小RNA干扰技术、临位连接技术等阐明相关机制。

对黑素细胞的研究由来已久并不断深入。在化妆品产业，美白祛斑是永远的需求；医学的角度，色素性皮肤疾病如白癜风的医治也让医生们伤透脑筋。对黑素细胞的研究有利于理解和掌握产生黑色素的机制及调节因素，在美容和化妆品领域可以用于制造新的美白产品，在医学领域可以用于色素性疾病的治疗。神经肽P物质（SP）是广泛分布于神经纤维内的一种速激肽，当SP与其受体（NKRs）结合后，激活SP-NKRs相关信号通路，申请人前期研究发现，SP能够通过其受体NK-1R介导的过程，抑制黑素的合成。内皮素（ET-1）是迄今所知作用最强、持续最久的收缩血管的活性多肽，ET-1不仅能够影响黑色素的合成，对黑素细胞中黑素体的形成及分布均发挥一定的调节作用。皮肤角质形成细胞也能够释放ET-1，而且皮肤被紫外线照射后角质形成细胞释放ET-1的量增加。作为角质形成细胞旁分泌产生的重要的细胞因子，ET-1对黑素细胞的增殖、迁移、树突形成均会产生重要的影响。本项目在前期研究的基础上从NK-1R与ETBR之间cross-talk入手，并从黑素体形成和转运过程方面进行研究，考察NK-1R与ETBR如何参与这个过程，并阐明相关机制。通过研究发现，NK-1R受体在皮肤的黑素合成过程中发挥重要作用。激活NK-1R受体后，可通过下游Wnt/β-catenin通路，促进皮肤的黑素合成。同时我们的研究还发现，NK-1R受体可能存在不同的构象，在NK-1R与不同配体结合后发生不同的构象改变，从而激活下游通路有所差异，即NK-1R受体存在配体偏爱性。在此过程中，β-arrestin通路参与相关调控。ET-1能够促进黑素细胞的黑素合成，对黑素小体的形成、转运过程都发挥重要的调节作用。在此过程中，自噬（尤其是线粒体自噬）发挥重要作用。而该两受体均为细胞膜表面受体，我们的研究初步发现，在调节黑素合成的过程中可能聚合形成异源二聚体，对黑素细胞的功能发挥与两受体单独作用时不完全一致的作用。本课题着重于探索受体间的cross-talk影响黑素体形成和分布的分子机制，不仅有利于进一步了解GPCRs之间的相互关系，也能为皮肤美白产品及色素性皮肤病的治疗药物的开发打下基础。