γ分泌酶基因突變在反常性痤瘡的研究進展

周鵬軍 王寶璽 林立航 肖學敏

1福建醫(yī)科大學研究生院，福州 350001；2中國醫(yī)學科學院 北京協(xié)和醫(yī)學院 整形外科醫(yī)院皮膚科，北京 100144；3福建醫(yī)科大學附屬協(xié)和醫(yī)院皮膚科，福州 350001

反常性痤瘡（acne inversa，AI；OMIN#142690），又稱化膿性汗腺炎、毛囊閉鎖三聯(lián)癥，典型表現(xiàn)為皺褶部位反復發(fā)作的膿腫、竇道、瘢痕形成。發(fā)病機制與遺傳、免疫、內分泌、環(huán)境因素等有關。目前尚缺乏早期診斷的指標和有效預防復發(fā)的方法。目前我國報道的AI 絕大多數(shù)有家族史。遺傳學證據(jù)表明，家族性AI 屬于單基因病，遺傳方式為常染色體顯性遺傳，致病基因位于染色體1p21.1-1q25.3，發(fā)病基礎為γ 分泌酶基因單倍體不足［1］。現(xiàn)將γ 分泌酶突變的致病機制和臨床意義綜述如下。

一、γ分泌酶基因突變的致病機制

1.γ分泌酶基因突變：2010年，Wang等［2］首次在6個AI中國家系中發(fā)現(xiàn) γ 分泌酶 NCSTN、PSEN1、PSENEN 基因存在雜合子突變，這些突變隨后在3 個法國家系、2 個英國家系、1個日本家系和4例散發(fā)病例中得到證實［3］。至今已報道的突變，18 個位于 NCSTN，3 個位于 PSENEN，1 個位于PSEN1［3-4］。突變的類型包括 4 個無義突變、7 個框移突變、7個剪切體變異和4個錯義突變［4］。現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的γ分泌酶基因突變絕大部分是NCSTN突變，因此目前研究的重點在于NCSTN基因突變引起AI的機制。

2.NCSTN 突變對 γ 分泌酶活性的影響：γ 分泌酶包含4個組分，分別為早老蛋白（presenilin，PS）、納卡斯楚因蛋白（nicastrin，NCT）、前咽缺陷蛋白1（anterior pharynx defective-1，APH1）、早 老蛋白增強子 2（presenilin enhancer-2，PEN2）。人類PS有PS1和PS2兩種亞型，PS1是γ分泌酶的主要功能亞基，可裂解成氨基末端片段（N-terminal fragments，NTF）和羧基末端片段（carboxy-terminal fragments，CTF）兩部分，其中PS1-CTF 被認為是γ 分泌酶起催化作用的核心成分［5］。NCT是γ分泌酶最大的亞基，具有大葉和小葉兩個結構，與APH1a 一起穩(wěn)定酶的功能。目前尚未發(fā)現(xiàn)NCT 蛋白成分或特殊區(qū)域變異。有趣的是，NCSTN 基因突變位點均位于胞外域，并且目前尚未發(fā)現(xiàn)突變的高頻熱點，說明NCSTN 胞外域的功能對γ分泌酶的穩(wěn)定性具有重要作用［6］。

NCSTN 基因雜合子突變引起NCSTN 水平下調已經在多個家族性AI 患者和NCSTN siRNA 干擾的細胞模型中得到驗證［7-8］，NCT 蛋白表達下降也在 3 例家族性 NCSTN c.477C＞A 患者皮損得到證實［7］，但對 γ 分泌酶蛋白活性的影響目前仍有爭議。Xiao 等［7］發(fā)現(xiàn)，NCSTN 基因敲減的原代成纖維細胞和HaCaT 細胞PS1-CTF 表達均下降，說明在體外原代成纖維細胞和HaCaT 細胞中γ 分泌酶的活性下降。然而，Pink 等［8］報道1 例 NCSTN（NCSTN 1125+1 G＞A）突變者原代成纖維細胞NCT mRNA 表達下調，成熟型NCT（mNCT）蛋白表達亦下降，但成熟γ分泌酶PS1-CTF 總量不變，表明γ分泌酶活性不變。另外，在NCSTN缺陷細胞中分別共表達4 種不同的NCSTN 錯義突變cDNA，與野生型相比，只有其中1種PS1-CTF 表達下降，另外3種并不下降［9］，提示NCSTN 基因突變可不影響γ分泌酶活性。

3.γ分泌酶-Notch通路：γ分泌酶是一種大分子量膜整合蛋白酶復合體，能水解和切割50多種1型膜蛋白，包括淀粉樣前體蛋白（amyloid precursor protein）、Notch 受體、血管內皮生長因子受體、表皮生長因子受體4［10］。PSEN1-PSEN2-、PSEN1-和NCSTN-敲減小鼠均出現(xiàn)毛囊濾泡角質化、萎縮和上皮囊腫的形成［11-13］，而 Notch 蛋白（Notch 1、2、3）敲減小鼠亦表現(xiàn)出相似的皮損［11］。由此推測AI 患者可能通過γ分泌酶-Notch信號通路導致AI的發(fā)生。Xiao等［7］發(fā)現(xiàn) NCSTN 低表達的 HaCaT 細胞 Notch1 和 Notch3 表達下調，但PI3K-AKT 升高，并且用免疫組化在3 例NCSTN c.477C＞A家族患者中證實Noth1和Notch3下調以及靶基因HES-1（hairy enhancer of Split-1）正相關性下調［14］。這些結果說明家族性AI 通過Notch 和PI3K-AKT 通路促進角質形成細胞增殖。而 Zhang 和 Sisodia［9］發(fā)現(xiàn)在 NCSTN 基因 4 個錯義突變（V75I、D185N、P211R 和Q216P 變異）的細胞模型中，僅有Q216P變異影響Notch的剪切。

上述結果表明，NCSTN 基因突變不一定影響γ 分泌酶活性，也不一定影響Notch的剪切，說明NCSTN錯義突變不完全通過Notch 信號傳導參與AI 的發(fā)生。基因突變與γ 分泌酶-Notch軸之間可能存在“量-效關系”，當γ分泌酶含量減少至某一閾值時才會引起下游分子效應的改變。

Notch 信號通路在AI 中的致病機制是目前關注的焦點。Notch通路缺陷的致病機制主要體現(xiàn)在以下3個方面：第一，毛囊角化是AI 早期共同的病理表現(xiàn)，與角質形成細胞異常增殖分化有關。家族性AI 患者，在γ 分泌酶基因單倍體不足的遺傳背景下，部分通過γ 分泌酶-Notch 軸影響角質形成細胞的增生分化［7］。適當?shù)腘otch 信號對維持毛囊和皮膚附屬器的內外根鞘至關重要，Notch信號受損可轉變外根鞘細胞的命運，導致毛囊轉化為富含角蛋白的表皮囊腫［15］。第二，固有免疫中，角質形成細胞和巨噬細胞是重要的促炎分子來源。角質形成細胞組成性表達或者在模式識別受體刺激下分泌更多的炎癥細胞因子如白細胞介素1β（IL-1β）；巨噬細胞高表達Toll 樣受體2 激活絲裂原活化蛋白激酶（mitogen activated protein kinase，MAPK），介導腫瘤壞死因子α、IL-12等促炎因子分泌增加；角質形成細胞和中性粒細胞分泌的載脂蛋白2與腫瘤壞死因子α 形成炎癥放大環(huán)路，趨化更多的中性粒細胞浸潤。適應性免疫應答中，Th1 細胞分泌大量干擾素γ，Th17/Treg 失衡導致IL-17、IL-23等促炎因子大量分泌，干擾毛囊干細胞穩(wěn)態(tài)和毛囊漏斗狀結構的完整，并導致毛囊周圍炎［15］。生理狀態(tài)下，絲裂原激活蛋白激酶磷酸酶1（mitogen-activated protein kinase phosphatase-1，MKP-1）可以抑制巨噬細胞和樹突細胞MAPK 活化，從而抑制炎癥因子產生。當Notch 信號減少，不足以通過MKP-1抑制巨噬細胞MAPK信號激活的固有免疫時，可導致Th17 為主的炎癥反應和IL-17 介導的中性粒細胞浸潤［15］。第三，細菌感染、吸煙、摩擦、溫度、pH值等因素可能通過抑制Notch信號通路加劇炎癥反應的發(fā)生［16］。

除了Notch 信號通路下調，表達譜芯片分析提示，NCSTN敲減的HaCaT細胞中表達下調的信號通路包括經典與非經典的Wnt、p53以及核因子kappa B，上調的信號轉導通路包括 FoxO、PI3K-Akt、Ras-MAPK-ERK 及 Insulin-IGF［7］。生物學功能富集分析提示這些信號通路絕大部分與角質形成細胞增生分化有關。因此，這些通路有望揭示角質形成細胞異常增殖分化的機制。

二、γ分泌酶基因突變的臨床意義

目前證據(jù)表明，遺傳和環(huán)境因素對AI 發(fā)病都有作用，但遺傳對發(fā)病的作用大小仍不清楚。

1.γ分泌酶基因突變與AI的發(fā)生：γ分泌酶基因突變不等于AI的發(fā)生，一方面，多種疾病檢測出γ分泌酶亞基的基因突變，除了AI，還包括家族性阿爾茨海默病（Alzheimer disease）、擴張性心肌病、乳腺癌、白血病、家族性粉刺（familial comedones）、皺褶部網狀色素異常（Dowling-Degos disease，DDD）［3，17］。另一方面，AI患者中除了發(fā)現(xiàn)γ分泌酶組成成分基因突變，還發(fā)現(xiàn)啟動子區(qū)域PSTP1P1變異、TNF基因多態(tài)性［11，18］。另外，英國12例報告有家族史的AI患者中，并未發(fā)現(xiàn)γ 分泌酶基因突變［12］。家族性AI 患者中γ 分泌酶基因突變的低檢出率說明可能存在其他突變基因未被發(fā)現(xiàn)。

2.再現(xiàn)風險及阿爾茨海默病風險：γ分泌酶基因突變雖然在多個國家和多個家系得到證實，但突變者僅占AI人群的一小部分。AI 為常染色體顯性遺傳，理論上受影響的一級親屬應為50%。然而，在Fitzsimmons 等［13］的研究中，只有34%受到影響。一級親屬中γ分泌酶基因突變的不完全外顯率可能與尚未發(fā)病的年輕隱性患者有關，或者受吸煙、肥胖等其他危險因素的影響。

家族性AI 和阿爾茨海默病均存在γ 分泌酶基因突變，因此AI 與阿爾茨海默病的相關性引起了人們的關注。在美國對28 755例AI患者的一項回顧性研究中，與健康人相比，AI患者患阿爾茨海默病的風險并未增加［19］，遺憾的是，作者并未指出家族性AI 患者的阿爾茨海默病風險是否增加。隨著更多家族性AI 患者的發(fā)現(xiàn)，有望闡明二者的關系。

3.基因型和表型的聯(lián)系：家族性粉刺和AI 患者均有PSENEN 基因突變，病理上均有毛囊角栓的形成。家族性粉刺好發(fā)于面部、頸部、軀干和前臂，少數(shù)皮損可發(fā)展為膿皰和痤瘡樣皮損［20］；AI好發(fā)于皺褶部位，易形成膿腫、竇道和瘢痕。PSENEN 基因突變患者不同的皮膚表現(xiàn)，可能與皺褶部位的摩擦、細菌感染等環(huán)境因素有關。家族性阿爾茨海默病和AI患者均有PSEN1基因突變，分別表現(xiàn)為神經系統(tǒng)和皮膚的病理表現(xiàn)，不同組織的基因修飾和環(huán)境因素可能在其中扮演著重要作用。

AI的平均發(fā)病年齡為20～24歲，13歲前發(fā)病的稱為早發(fā)型AI 患者。與普通AI 患者相比，早發(fā)型AI 患者家族史的比例更高（55.6%/34.2%），且有多個部位皮損［21］。目前報道的有家族史的患者絕大部分有γ分泌酶基因突變。由此推測，基因突變患者更趨向于早發(fā)且病情更重。

2013年，Canoui-Poitrine 等［22］使用潛在分類（latent class analysis，LC）法對 618 例 AI 患者進行統(tǒng)計分析，將 AI 分為“經典型”和“非經典型”。經典型（LC1亞型，腋窩-乳房型）AI 主要累及腋窩、腹股溝和女性乳房下區(qū)域。非經典型分為LC2（毛囊型）和LC3亞型（臀部型），可能與γ分泌酶基因突變相關。隨后，Ingram 和 Piguet 等［23］對 13 個家系和 10 例散發(fā)的γ 分泌酶基因突變患者的臨床特征進行總結，將上述患者均歸類于LC2亞型（毛囊型）。

最近，Xu 等［24］和 Li 等［3］分別對 NCSTN 突變和 PSENEN突變患者的臨床特征進行概括。Xu 等［24］證實53 例家族性NCSTN 突變患者臨床特征符合LC2 型（毛囊型），但突變患者未發(fā)現(xiàn)AI 的典型表現(xiàn)——藏毛竇，且與Canoui-Poitrine等［22］的研究相比，AI 患者中吸煙患者的比例由88%下降為34%，這種差異的原因可能與種族、樣本例數(shù)少有關。值得注意的是，所有NCSTN 突變患者均有不同程度的瘢痕，瘢痕呈圓形或橢圓形，深度1～3 mm，比痤瘡的瘢痕大且深。Li 等［3］將 13 個家系 PSENEN 基因突變患者分為 AI 型、DDD型、AI 合并 DDD 三型，其中 AI 型臨床特征符合 L2 型，DDD型僅表現(xiàn)為類似于DDD的網狀色素沉著，AI合并DDD型兼有AI 和DDD 的臨床特征。作者認為PSENEN 基因突變患者網狀色素沉著是AI 的特殊亞型。有趣的是，NCSTN 或PSEN1 突變患者中尚未報告有色素沉著亞型，提示網狀色素沉著很有可能是PSENEN突變患者特殊的臨床表現(xiàn)。

總之，雖然潛在分類法分型在一定程度上能聯(lián)系基因型和表型，但目前仍然沒有一個表型分類系統(tǒng)可以預測疾病的嚴重程度和治療的有效性。

三、結語

家族性AI發(fā)病機制仍知之甚少，目前研究的熱點主要集中于遺傳和免疫兩方面。現(xiàn)已明確，在γ 分泌酶基因突變的遺傳背景下，毛囊角栓形成是關鍵，免疫反應失調是核心，感染、內分泌、吸煙、肥胖則加重AI 的發(fā)生。進一步認識γ分泌酶的結構功能和毛囊病理生理，檢測γ分泌酶下游信號傳導通路分子，深入研究表觀遺傳學和非編碼RNA參與炎癥的機制以及炎癥網絡構建等均將有利于系統(tǒng)闡述AI的完整機制，為臨床診斷和治療提供依據(jù)。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突