特應性皮炎皮膚屏障破壞相關基因突變研究進展

卞亞偉，李欽峰

（天津市兒童醫院，天津 300000）

特應性皮炎（Atopic Dermatitis，AD）是一種慢性、復發性、炎癥性、瘙癢性皮膚病，通常自嬰兒期或兒童早期發病，主要表現為皮膚干燥、濕疹樣皮炎及頑固的瘙癢，其瘙癢引起睡眠質量下降，嚴重影響著患兒及其家庭成員的生活質量，由于該病在一定程度上缺乏有效的治療方法來控制疾病的遷延，給家庭乃至整個社會帶來了很大的經濟負擔。AD發病率逐年增長，影響15%～30%的兒童以及2%～10%的成人［1］。AD被認為是過敏性進程的第一步，隨著年齡的增長，其并發哮喘和過敏性鼻炎的概率明顯增加［2］。AD發病機制復雜，與遺傳、環境、皮膚屏障異常以及免疫系統紊亂有關，其中皮膚屏障結構和功能的異常在AD發病中起重要作用［3］。皮膚屏障是抵抗外界環境影響和阻止水分流失、維持電解質平衡的第一道防線。皮膚的物理性屏障結構即表皮滲透屏障，表皮滲透屏障可以延緩經表皮水分流失，抵御微生物入侵及阻擋過敏原和刺激物，以及提供機械支撐。此外，由中間絲聚合蛋白（filaggrin，FLG）與表皮分化過程相關蛋白如兜甲蛋白、內披蛋白、小分子富含脯氨酸蛋白等通過轉谷酰胺酶的交叉連接作用共同形成的角化包膜，是皮膚屏障中的重要結構，也是表皮機械防御的基礎，能夠提高表皮滲透屏障的穩定性［4］。目前發現，AD 角質層中存在的異常特征包括水合減少、水分流失增加，脂質成分改變如神經酰胺減少，pH值增高，皮膚表面微生物分布異常（金黃色葡萄球菌增加）等。近幾年遺傳學研究的發展，將皮膚屏障功能受損的原因轉向了基因相關的皮膚屏障先天缺陷。

1 AD皮膚屏障異常

AD患者皮膚屏障異常可以概略地定義為遺傳屏障異常，有內在或外在壓力的群體更容易加劇屏障功能的惡化，并進一步削弱抗微生物屏障。目前，人們越來越關注遺傳因素在表皮屏障中所起的關鍵性作用，大約有80%～90%的AD患者有遺傳背景。目前與AD皮膚屏障相關的基因包括編碼FLG蛋白、絲聚蛋白酶、抑制劑蛋白酶的基因［5］，這些基因在皮膚結構異常和免疫調節異常中起關鍵作用。FLG基因突變對人類有重大影響，目前大部分學者把此置于AD發病機制的中心位置。FLG基因編碼表皮重要的多功能結構和功能蛋白。FLG的功能缺失突變是AD的最強遺傳危險因素。然而并不是所有的AD都可以用FLG基因突變來解釋，因為僅有40%的AD患者有這種突變，也并不是所有有FLG突變的患者會發展成AD［6］。盡管FLG基因突變已經被廣泛熟知，但是其他的基因突變，如融合S-100家族中的蛋白（角蛋白，FLG-2，角化包膜前體SPRR3），跨膜蛋白79（TMEM79）及絲氨酸蛋白酶抑制劑（SPINK5）等也在AD發病中起重要作用［7］。

2 AD皮膚屏障與基因突變相關性研究

2.1 FLG基因 FLG是一種重要的表皮結構蛋白，對角質層的結構和功能起著至關重要的作用。FLG及其降解產物有助于皮膚水合、pH平衡、表皮屏障完整性和微生物防御［8］。在AD的小鼠模型中，FLG缺乏改變角質形成細胞的細胞內和細胞外結構，干擾脂質分泌，降低對刺激物和半抗原的炎癥閾值，增加過敏原的滲透，增強皮膚炎癥［9］。AD患者FLG基因功能缺失會降低天然保濕因子（NMF）水平，減弱角質層水合作用，增加經表皮失水（TEWL），引起皮膚干燥，導致屏障功能障礙。FLG基因的功能缺失突變，導致FLG蛋白數量減少或FLG及其降解產物完全喪失。FLG功能缺失突變易導致AD獨特表型，包括掌紋征、發病較早、病程延長和更嚴重、過敏性鼻炎、哮喘和接觸性過敏的風險增加以及更高的感染易感性［10］。研究表明，FLG缺失突變可促進經皮過敏性致敏，花生過敏和AD以及其他皮膚疾病與FLG基因突變密切相關［11］。

FLG基因突變顯示出地域差異和種族特異性。R501X和 2282del4是最早發現的2個位點，經研究證實這兩個位點是歐洲人最常見的2個位點，并且與AD強相關。對于非洲人，FLG基因突變不常見。對于亞洲人，突變位點較其他種族人群獨特且復雜。C3321delA是亞洲人特有的突變位點，與AD早期發病有關。C3321delA還與AD患者的臨床表型相關，具有該突變者更易合并皮膚干燥癥、掌紋征和皮膚劃痕征等［12］。同樣，在亞洲人中還發現P478S 和C3321delA與AD、過敏進程以及反復的皮膚感染有關［13］。

2.2 SPINK5基因 SPINK5 基因位于染色體5q31-32上，編碼淋巴上皮Kazal-5型絲氨酸蛋白酶抑制劑（LEKTI），研究發現該區域與AD相關［14］。LEKTI在分化的角質細胞中大量表達，其功能是調節上皮細胞的形成以及角質形成細胞終末分化過程中蛋白質水解，以及正常上皮的生成過程，其結構、功能、濃度變化會最終導致皮膚屏障異常。LEKTI對角質層中的糜蛋白酶（SCCE）有影響，其參與正常皮膚脫屑過程中角質細胞間細胞連接的斷裂，LEKTI缺乏導致SCCE的功能上調，從而使細胞間連接的斷裂增加，以及屏障功能受損［15］，LEKTI缺乏在AD的發病中有促進作用［14］。SPINK5基因突變已經證實與Netherton 綜合征有關，該病患者缺乏LEKTI1［16］，Netherton 綜合征的一些臨床特征與AD重疊。SPINK5 基因為AD易感基因，SPINK5多態性與中國人群AD的發病率和嚴重程度有關［14］。SPINK5基因的無義變異在AD患者中并非普遍存在［14］。K.Deman等研究發現SPINK5的rs2303067等位基因與皮膚屏障異常有關，不僅能導致早年患AD，而且是AD持久性、臨床表現更加嚴重的原因［17］。

2.3 TMEM79基因 TMEM79又名MATT，編碼蛋白質mattrin，其水平減少會阻礙板層小體內容物的分泌，損害板層小體組成成分傳遞的基因突變也可能是特應性皮炎的易感因素［18］。TMEM79由角質形成細胞和感覺神經元共同表達，角質形成細胞TMEM79的缺失會引起強烈的瘙癢，已在缺乏FLG基因突變的特應性皮炎患者中發現了TMEM79基因突變［19］。導致TMEM79相關AD瘙癢的機制仍不清楚。此外，Tmem79是否在角質形成細胞、神經元或其他導致特應性疾病的皮膚細胞中起主導作用也尚不清楚。動物模型研究表明，TMEM79突變會引起小鼠的皮膚屏障缺陷、濕疹樣皮損和嚴重搔抓為特征的自發性AD［20］。此外，研究發現，TMEM79基因突變與一些愛爾蘭AD患者相關，是FLG野生型AD［19］。

2.4 與角化包膜相關的基因突變 最近研究發現一些與角化包膜相關的基因突變與AD相關。角化包膜是角質層屏障重要結構之一 ，也是表皮發揮保護作用的基礎。FLG-2是角化包膜分化的特異性成分，是一種FLG樣蛋白。現已發現AD皮損和非皮損處均存在FLG樣蛋白缺陷［21］。FLG2蛋白在皮膚屏障功能方面與FLG有相似的作用，對非裔美國人的研究發現FLG-2突變（rs12568784 和rs16833974）與AD的持久性有關［22］。Broccardo 等發現FLG2可以作為強有力的抗菌劑來抵抗金葡菌，其中金葡菌被認為與AD的急性加重有關［23］。FLG2的缺陷會激發細菌定殖，引起AD的持久性。

角化包膜前體（SPRR3）上的突變，編碼角化包膜前體蛋白，不僅與AD有關，也與哮喘相關［24］。這些突變導致AD患者SPRR3表達高于正常水平，從而導致皮膚屏障功能異常［25］。超微結構研究也顯示AD患者角化包膜有缺陷，并且比正常的更薄，導致細胞外脂質減少以及角質層之間粘著力減弱。但是，這不僅與SPRR缺陷有關，也與AD患者中一些其他的角化包膜前體缺陷有關，或許是因為廣泛的Th2細胞受到刺激引起這些蛋白質下調引起的［26］。

3 小結

近些年，皮膚屏障相關基因突變在特應性疾病發病中的作用越來越受到大家的關注。因此，需要更加深入的研究并尋找引起皮膚屏障破壞的基因突變，進而能夠從基因水平通過改變某些基因的表達來改善皮膚的屏障功能，預防AD的發生、提高診斷水平，為新藥的研發及疾病的治療提供新的靶點。