《Journal of Biological Chemistry》：Acid ceramidase ASAH1 is a key regulator of epidermal ceramide levels and composition
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本研究针对表皮角质层神经酰胺稳态调控机制不清的问题，揭示了酸神经酰胺酶ASAH1在分化的人角质形成细胞中通过降解特定类别神经酰胺（如NS/NdS），维持皮肤屏障功能所必需的神经酰胺组成。该发现阐明了神经酰胺降解在表皮中的生理意义，为特应性皮炎等皮肤屏障相关疾病的治疗提供了新靶点。
皮肤是我们身体的第一道防线，而这道防线的完整性很大程度上依赖于角质层中一种名为神经酰胺的脂质分子。角质层细胞间的脂质层状结构主要由神经酰胺、胆固醇和游离脂肪酸按特定比例构成，其中神经酰胺的水平和组成对皮肤屏障功能至关重要。当神经酰胺水平降低或组成异常时，皮肤屏障功能受损，会增加特应性皮炎、干燥症和鱼鳞病等皮肤病的风险。尽管神经酰胺的合成途径已被广泛研究，但神经酰胺在表皮中的降解程度、其生理意义以及负责降解的神经酰胺酶同工酶却一直不清楚。
为了回答这些问题，来自日本北海道大学的研究团队在《Journal of Biological Chemistry》上发表了一项研究，揭示了酸神经酰胺酶ASAH1是分化的人角质形成细胞中神经酰胺降解的主要执行者，并且其降解活性具有明显的神经酰胺类别特异性。这项研究阐明了神经酰胺降解在维持表皮神经酰胺稳态中的关键作用。
研究人员主要运用了RNA测序分析、CRISPR-Cas9基因敲除技术、液相色谱-串联质谱(LC-MS/MS)脂质分析、体外酶活性测定以及酶动力学分析等关键技术方法。研究使用了永生化的人角质形成细胞(NHEK/SVTERT3-5)作为模型，并通过分化培养基诱导其分化。
强表达ACER1和ASAH1在分化的角质形成细胞中
通过RNA测序分析比较未分化和分化的人原代表皮角质形成细胞中神经酰胺酶基因的表达水平，发现ASAH1在未分化和分化的角质形成细胞中均高表达。而ACER1在未分化细胞中几乎检测不到，但在分化后显著上调，成为分化角质形成细胞中表达水平最高的神经酰胺酶基因。
ASAH1参与分化角质形成细胞中的神经酰胺降解
为了研究ACER1和ASAH1在神经酰胺降解中的作用，研究人员利用CRISPR-Cas9系统在永生化的人角质形成细胞中分别敲除了ACER1和ASAH1基因。在分化条件下，ASAH1敲除的角质形成细胞表现出由鞘氨醇(S)或二氢鞘氨醇(dS)和非羟基脂肪酸(N)组成的神经酰胺类别（神经酰胺NS和NdS）的显著积累。相比之下，具有额外羟基的神经酰胺类别——如含有植物鞘氨醇(P)或6-羟基鞘氨醇(H)以及N或α-羟基脂肪酸(A)的神经酰胺（NP, NH, AP和AH）——仅显示中度增加或无增加。使用特异性ASAH1抑制剂SABRAC处理也得到了类似的结果。此外，ASAH1敲除并不影响复杂鞘脂（如葡萄糖神经酰胺和鞘磷脂）的水平，表明神经酰胺的积累并非由于合成增加或向复杂鞘脂的转化减少所致。
ASAH1对不同神经酰胺类别的底物特异性
ASAH1敲除或抑制引起的神经酰胺积累程度因类别而异，提示ASAH1可能对不同的神经酰胺类别具有底物偏好性。体外酶学分析证实了这一假设。ASAH1对羟基基团较少的神经酰胺（如NS和NdS）表现出强活性，对含有一个额外羟基的神经酰胺（如NP和NH）活性较弱，而对含有两个额外羟基的神经酰胺（如AP）则几乎没有活性。酶动力学分析进一步表明，ASAH1对NS的催化效率最高，其次是NP、AS和NH。
研究结论与讨论
本研究首次明确揭示了神经酰胺在表皮中是被主动降解的，并且ASAH1介导的、具有类别选择性的神经酰胺降解是维持角质层适宜神经酰胺水平和组成的关键机制。ASAH1倾向于降解羟基基团较少的神经酰胺（如NS, NdS），而相对“放过”羟基基团较多的神经酰胺（如NP, NH, AP, AH）。这种降解偏好性有助于维持皮肤屏障中富含羟基化神经酰胺的组成特征，因为羟基基团能增强脂质分子间的氢键相互作用，对于形成致密的脂质层状结构至关重要。
这一发现具有重要的潜在临床应用价值。例如，在特应性皮炎患者中，神经酰胺总体水平降低，且NP、NH等羟基化神经酰胺的比例减少。应用ASAH1抑制剂可能通过抑制神经酰胺降解，提高表皮神经酰胺水平，从而帮助恢复皮肤屏障功能。此外，ASAH1抑制剂可能对Sj?gren-Larsson综合征（一种与神经酰胺降解通路下游酶ALDH3A2缺陷相关的神经皮肤疾病）有治疗潜力，通过抑制上游的ASAH1活性，减少有毒脂肪醛的生成，可能缓解疾病症状。
总之，这项研究不仅深化了我们对表皮脂质稳态调控机制的理解，而且为开发针对皮肤屏障功能障碍相关疾病的新疗法提供了理论依据和潜在的干预靶点。
