特應(yīng)性皮炎與絲聚蛋白研究進(jìn)展

鐘偉龍竇 俠于 波

·病例報(bào)告·

特應(yīng)性皮炎與絲聚蛋白研究進(jìn)展

鐘偉龍1，2竇 俠1于 波1

絲聚蛋白（FLG）基因的失功能突變可使表皮FLG含量減少或缺失，進(jìn)而引起表皮屏障功能發(fā)生改變，增加特應(yīng)性皮炎（AD）的患病風(fēng)險(xiǎn)。本文對(duì)FLG在表皮屏障形成中的作用、FLG基因結(jié)構(gòu)、FLG基因在AD患者中的突變情況及FLG基因突變與AD臨床表型的相關(guān)性進(jìn)行綜述。

特應(yīng)性皮炎； 絲聚蛋白； 基因突變； 表皮屏障

特應(yīng)性皮炎（atopic dermatitis，AD）是一種常見(jiàn)的慢性復(fù)發(fā)性炎癥性皮膚病，常伴有其他過(guò)敏性疾病如食物過(guò)敏、過(guò)敏性鼻炎及過(guò)敏性哮喘。AD在全球的發(fā)病率呈上升趨勢(shì)，已成為日益嚴(yán)重的公眾健康問(wèn)題。一般認(rèn)為AD的發(fā)病與遺傳易感性、免疫調(diào)節(jié)異常及皮膚屏障功能破壞有關(guān)，尤其是絲聚蛋白（filaggrin，F(xiàn)LG）基因失功能突變引起的皮膚屏障破壞在AD發(fā)病中的作用日受關(guān)注。木其日等［1］曾綜述特應(yīng)性皮炎與絲聚蛋白基因突變相關(guān)性研究進(jìn)展，本文就近3年的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 FLG與表皮屏障

1.1 FLG在表皮屏障形成中的作用 皮膚的表皮層，尤其是其最外層的角質(zhì)層（stratum corneum，SC），是機(jī)體與外界環(huán)境之間的第一道防線，主要防止外界物質(zhì)進(jìn)入人體及表皮內(nèi)水分的丟失。SC是表皮基底層的角質(zhì)形成細(xì)胞（keratinocyte，KC）高度分化的終末產(chǎn)物，其組織結(jié)構(gòu)常用“磚-墻結(jié)構(gòu)”形容，其中KC為該結(jié)構(gòu)中的“磚塊”，連接KC的角質(zhì)橋粒起“鋼筋”作用，SC細(xì)胞間脂類組成的“水泥”起黏合作用。

表皮中存在的鈣離子濃度梯度在KC的終末分化過(guò)程中起重要作用［2］。其中，顆粒層中較高的鈣離子濃度使透明角質(zhì)顆粒釋放內(nèi)容物，使絲聚蛋白原被降解為有活性的FLG單體。在FLG單體的協(xié)助連接下，角蛋白纖維規(guī)則地聚集，使得KC骨架收縮、細(xì)胞變扁平；同時(shí)在兜甲蛋白、內(nèi)披蛋白及轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶等的共同作用下，在KC中形成不溶性的角質(zhì)包膜，大量的扁平的含角質(zhì)包膜的KC在表皮的最外層形成了堅(jiān)實(shí)的物理屏障，賦予細(xì)胞機(jī)械和化學(xué)耐性。

FLG單體在半胱天冬酶-14、鈣蛋白酶-1、博來(lái)霉素水解酶等的作用下進(jìn)一步降解為具有吸水功能的氨基酸及其衍生物，共同形成天然保濕因子，有助于維持表皮的水合功能。FLG富含組氨酸，主要的代謝產(chǎn)物為反式尿刊酸以及吡咯烷酮-5-羧基酸，它們有助于維持表皮酸性pH值，在抑菌、神經(jīng)酰胺代謝、調(diào)節(jié)表皮分化及角質(zhì)包膜的形成中發(fā)揮重要作用［2］。此外，反式尿刊酸具有一定的紫外線防護(hù)作用，并且是UVB誘導(dǎo)的免疫抑制的關(guān)鍵介質(zhì)。

1.2 FLG缺失與表皮屏障 FLG為角質(zhì)層重要的結(jié)構(gòu)蛋白，代謝產(chǎn)物具有重要的功能，因而FLG缺失對(duì)表皮屏障有重要的影響［3］。在FLG缺失的表皮屏障中，顆粒層透明角質(zhì)顆粒內(nèi)F型蛋白原減少，但其導(dǎo)致的結(jié)果尚不明確。超微結(jié)構(gòu)顯示，F(xiàn)LG基因失功能突變與細(xì)胞骨架中角蛋白纖維的排列紊亂及角質(zhì)包膜的結(jié)構(gòu)異常有關(guān)，也與角質(zhì)橋粒密度和緊密連接表達(dá)的整體下降有關(guān)，這些改變使得表皮屏障破壞，進(jìn)而增加過(guò)敏原暴露的機(jī)會(huì)。FLG基因失功能突變也會(huì)導(dǎo)致天然保濕因子水平下降、SC水合功能減弱及經(jīng)表皮水丟失增加，表現(xiàn)為皮膚干燥。此外，F(xiàn)LG降解產(chǎn)物的減少會(huì)引起SC的pH值升高，造成特定蛋白酶的活性增加，進(jìn)而促使SC釋放前炎癥介質(zhì)，即使在缺乏過(guò)敏原刺激的情況下，這些炎癥介質(zhì)也能誘導(dǎo)產(chǎn)生Th2細(xì)胞介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)；而pH值升高也可能有助于皮膚上金黃色葡萄球菌的黏附和增殖［2，3］。

2 FLG基因結(jié)構(gòu)

FLG的前體絲聚蛋白原是一個(gè)高度磷酸化、富含組氨酸、不溶于水且無(wú)活性的多肽，相對(duì)分子質(zhì)量約43 5000。絲聚蛋白原的編碼基因FLG基因位于人類染色體1q21區(qū)的表皮分化復(fù)合體內(nèi)，由3個(gè)外顯子和2個(gè)內(nèi)含子組成［2］。其中，外顯子3的分子量非常大（＞12 kb），由10～12個(gè)不等的重復(fù)序列組成，是編碼絲聚蛋白原的主要結(jié)構(gòu)。絲聚蛋白原由10～12個(gè)幾乎相同的FLG單體，以及兩端的N和C端區(qū)域組成。N端含2個(gè)鈣結(jié)合位點(diǎn)，該位點(diǎn)與鈣離子結(jié)合后會(huì)導(dǎo)致絲聚蛋白原分子的構(gòu)象發(fā)生一系列變化，從而啟動(dòng)絲聚蛋白原的處理過(guò)程［2］。此外，N端所含的核定位元件能促進(jìn)N端從絲聚蛋白原上裂解后定位至細(xì)胞核。而N端一旦進(jìn)入細(xì)胞核，則在角質(zhì)形成細(xì)胞去核及角質(zhì)包膜的形成上起重要作用［2］。C端的具體作用尚不清楚，但在絲聚蛋白原降解為FLG單體的過(guò)程中是必需的。外顯子3的失功能突變?cè)斐闪私財(cái)嗟慕z聚蛋白原分子，其缺少C端，從而不能降解為FLG單體。

3 FLG基因在AD患者中的突變情況

FLG基因突變位點(diǎn)R501X和2282del4，最早在魚(yú)鱗病患者發(fā)現(xiàn)，隨后也被證實(shí)與AD有很強(qiáng)的相關(guān)性［1］；且這兩個(gè)位點(diǎn)在歐洲人群中最常見(jiàn)，歐洲AD患者FLG基因突變中80%是這兩個(gè)突變［2］。迄今，已在亞歐人群中發(fā)現(xiàn)約60個(gè)FLG基因的失功能突變位點(diǎn)［4］。然而，引起功能缺失的FLG基因突變位點(diǎn)，包括氨基酸殘基的替換或移碼突變，不僅顯示出種族或地域特異性（在亞洲人群與歐洲人群中的突變譜不同），而且突變頻率也存在差異［5］。FLG基因在歐洲人群中總的突變率為7.7%，而在亞洲為3%［2］。FLG基因在亞洲AD人群中的突變具有獨(dú)特性及復(fù)雜性，在幾個(gè)亞洲國(guó)家中具體的突變位點(diǎn)見(jiàn)表1。以下主要討論中國(guó)FLG基因突變的研究情況。

表1 FLG基因在幾個(gè)亞洲國(guó)家AD人群中的突變位點(diǎn)

FLG基因在中國(guó)大陸普通人群中的突變率為0～6.5%，而在 AD患者中為 15%～31.4%［6-11］。中國(guó)FLG基因突變譜比較復(fù)雜。Ching等［6］在174例漢族AD患者及191名對(duì)照中篩查5個(gè)FLG基因突變位點(diǎn)（R501X、2282del4、R2447X、S2554X和S2889X），發(fā)現(xiàn)只有4例（2.2%）患者為R501X的雜合攜帶者。為了研究大陸人群中的 FLG基因突變譜，Li等［7］和Zhang等［9］對(duì)600例漢族AD患者（南方261例，北方339例）FLG基因整個(gè)編碼區(qū)域進(jìn)行綜合測(cè)序，共發(fā)現(xiàn)26個(gè)FLG基因突變位點(diǎn)，這些突變位點(diǎn)在南北方人群中存在異同。其中，3321delA和K4671X是與中國(guó)漢族AD患者相關(guān)的最常見(jiàn)的兩個(gè)突變位點(diǎn)［4，7，9］。3321delA是亞洲特異的突變位點(diǎn)，在中國(guó)AD患者中最常見(jiàn)，且已在日本、新加坡及韓國(guó)人群中被報(bào)道，然而未見(jiàn)歐洲報(bào)道［4］。K4671X在日本又名 K4021X（現(xiàn)為K4022X），在日本AD患者中突變頻率為2.9%，但并未在臺(tái)灣地區(qū)及新加坡華人AD患者或?qū)こＰ汪~(yú)鱗病患者中發(fā)現(xiàn)此突變位點(diǎn)［7］。在一項(xiàng)家系研究中，Cheng等［11］證實(shí)了3321delA突變與AD的相關(guān)性，而提出K4671X可能不是AD的致病突變。Meng等［4］在AD的GWAS研究中確定了FLG基因突變r(jià)s3126085，與3321delA相一致，且與AD相關(guān)。在進(jìn)一步的大樣本病例對(duì)照實(shí)驗(yàn)中，他們也證實(shí)了3321delA突變與AD的相關(guān)性［11］。

4 AD與FLG基因突變的相關(guān)性

AD在臨床上以皮膚干燥、濕疹樣皮炎和劇烈瘙癢為主要特征，而皮膚干燥主要與角質(zhì)層完整性受損及經(jīng)皮膚水丟失增加有關(guān)。FLG基因的失功能突變使絲聚合蛋白原失去活性，進(jìn)而導(dǎo)致FLG缺失，影響角質(zhì)包膜中角蛋白絲纖維束的形成，KC的支架結(jié)構(gòu)受損、“磚塊”受到破壞，皮膚屏障功能從根本上出現(xiàn)異常，進(jìn)而與AD的發(fā)病相關(guān)。

4.1 FLG基因突變與AD的患病風(fēng)險(xiǎn) 自2006年P(guān)almer等報(bào)道FLG基因突變位點(diǎn)R501X和2282del4 與AD有很強(qiáng)的相關(guān)性以來(lái)，該研究在亞歐人群中被廣泛復(fù)制。目前超過(guò)30項(xiàng)研究證實(shí)了AD與FLG基因突變的相關(guān)性；且2項(xiàng)Meta分析報(bào)道了AD與FLG基因突變相關(guān)性的比值比分別為3.12和4.78［3］。因此，F(xiàn)LG基因突變攜帶者患AD的風(fēng)險(xiǎn)比非攜帶者約高4倍。此外，F(xiàn)LG基因存在基因內(nèi)拷貝數(shù)變異（10 ～12重復(fù)單元），每增加一個(gè)拷貝數(shù)，AD的患病風(fēng)險(xiǎn)約降低12%［14］。

4.2 FLG基因突變與AD的臨床表型 基于已有的研究顯示，攜帶FLG基因突變會(huì)影響AD患者的臨床表型。隊(duì)列（由母親具哮喘病史的411個(gè)兒童組成）研究發(fā)現(xiàn)，與FLG基因?yàn)橐吧偷腁D患者相比，攜帶FLG基因突變的患者發(fā)病更早、病情更嚴(yán)重［15］。Margolis等［16］在一個(gè)兒童縱向隊(duì)列研究中，發(fā)現(xiàn)攜帶FLG基因失功能突變的AD患者有持續(xù)發(fā)病至成年期的傾向。雖然Flohr等［17］未在AD患者中發(fā)現(xiàn)FLG基因突變與皮損屈側(cè)分布之間的關(guān)聯(lián)性，但Carson等［15］報(bào)道攜帶FLG基因失功能突變的AD患者皮損更廣泛并好發(fā)于空氣暴露部位，尤其是手背和面頰。且有助于AD診斷的體征如皮膚干燥、掌紋癥、白色皮膚劃痕癥［4，7，11］及手部皸裂性皮炎［2］更常見(jiàn)于FLG基因突變的攜帶者。此外，F(xiàn)LG基因失功能突變與AD患者（尤其在中重度患者）經(jīng)表皮水丟失增加相關(guān)［17］，但是否與AD患者SC的pH值更加堿性化相關(guān)尚有爭(zhēng)議［18］。大量研究表明，F(xiàn)LG基因突變?cè)黾恿薃D患者發(fā)生外源性過(guò)敏反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)，這些患者血清IgE水平更高，且發(fā)生食物過(guò)敏、過(guò)敏性鼻炎、過(guò)敏性哮喘等的風(fēng)險(xiǎn)增加［2，7，19］。但AD、哮喘及過(guò)敏性鼻炎與FLG基因突變的關(guān)系比較復(fù)雜，研究報(bào)道不一致，需要進(jìn)一步的研究。另外攜帶FLG基因突變的AD患者患皰疹樣濕疹及表皮金黃色葡萄球菌相關(guān)皮膚感染的風(fēng)險(xiǎn)顯著增加［1，2］。

4.3 FLG基因突變與AD的流行病學(xué) 工業(yè)化國(guó)家的AD患病率更高，因而懷疑其與環(huán)境因素有關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)，早年與貓相處、有年長(zhǎng)的兄弟姐妹的兒童患AD的風(fēng)險(xiǎn)顯著增加，但這種風(fēng)險(xiǎn)僅見(jiàn)于攜帶FLG基因突變的兒童［2］。AD的臨床嚴(yán)重程度與攜帶FLG基因突變的AD患者中存在對(duì)塵螨［20］或豚草［19］或貓毛皮屑［19，20］特異性的IgE相關(guān)。因此，將AD患者按是否攜帶FLG基因突變分組可能對(duì)AD的流行病學(xué)研究具有重要意義。但其可行性尚存在爭(zhēng)議，有待進(jìn)一步的研究。

5 展望

通過(guò)FLG基因及FLG的研究，能使我們更進(jìn)一步理解AD發(fā)病的遺傳機(jī)制，以及認(rèn)識(shí)皮膚屏障功能修復(fù)在AD患者治療中的實(shí)用價(jià)值。目前，大量的研究證實(shí)FLG基因失功能突變與AD的相關(guān)性，但部分結(jié)果仍存在爭(zhēng)議。因此，仍需對(duì)AD的發(fā)病機(jī)制作更深入的研究，以期為AD的預(yù)防、診斷和管理提供新的方向，為新藥的研發(fā)及疾病的治療提供新的靶點(diǎn)。

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（收稿：2015-08-10 修回：2015-10-08）

Update of atopic dermatitis and filaggrin

ZHONG Weilong，DOU Xia，YU Bo.
1.Department of Dermatology and venereology，Peking University Shenzhen Hospital，Shenzhen 518036，China；2.Shantou University Medical College，Shantou 515041，China
Corresponding authors：YU Bo，E-mail：yubomd@163.com
DOU Xia，E-mail：drdouxia@163.com

［Abstract］The mutations of loss-of-function in the gene of filaggrin（FLG）result in decrease or deficiency of FLG content in epiderma，leading to the change of epidermal barrier function and increasing the risk of atopic dermatitis（AD）.The role of FLG in the formation of epidermal barrier，the structure of FLG gene，the mutations in the FLG gene in the patients with AD and the relationship between the clinical phenotype of AD and FLG gene mutations are reviewed in this paper.

atopic dermatitis；filaggrin；gene mutation；epidermal barrier

深圳市知識(shí)創(chuàng)新計(jì)劃基礎(chǔ)研究項(xiàng)目（編號(hào)：

JCYJ20140415162542993）

1北京大學(xué)深圳醫(yī)院皮膚性病科，廣東深圳，518036

2汕頭大學(xué)醫(yī)學(xué)院，廣東汕頭，515041

于波，E-mail：yubomd@163.com

竇俠，E-mail：drdouxia@163.com