斑驳病致病基因的研究进展

杨萍 张正中 牟韵竹 陈星 熊芬 杨浩 刘一平

斑驳病致病基因的研究进展

杨萍 张正中 牟韵竹 陈星 熊芬 杨浩 刘一平

斑驳病是一种较少见的由黑素细胞发育不良引起的常染色体显性遗传病，典型临床特征是先天性额部中央呈三角形或菱形的白斑和白发。该病具有遗传异质性，大多数斑驳病由kit基因突变引起。遗传分析揭示，kit基因突变点与临床表型关系密切，少数报告表明，可能存在其他因素引起基因型与表型不一致，有学者对该病的常染色体显性遗传特点提出质疑。kit基因编码蛋白属Ⅲ型酪氨酸激酶受体，kit基因突变导致受体酪氨酸激酶功能下降或失活，信号传导功能受损，成黑素细胞在胚胎发育期的增殖和迁移发生障碍，从而导致斑驳病的发生。

基因；黑素细胞；遗传；斑驳病；基因，kit；致病基因

斑驳病（piebaldism）是一种少见的常染色体显性遗传病。该病发病率少于1∶20 000，种族及男女发病率无明显差异［1］。临床表现为先天性白斑，其大小通常不随年龄增长而变化；白斑主要累及额部中央，呈三角形或菱形，常合并白发，称为白色额发，胸、腹、四肢等部位亦可见白斑，白斑内或正常皮肤可见色素沉着斑。部分患者还可见咖啡斑［2］。组织病理学显示，白斑部位黑素细胞完全缺失。该病具有遗传异质性，大多数由kit基因突变引起，kit基因突变使发育早期的成黑素细胞在神经嵴的增殖或迁移缺陷，引起黑素细胞缺失，从而导致斑驳病的发生［1］。目前研究表明，该病尚存在其他致病基因，如SLUG基因、MC1R基因。

1 kit基因

1.1 概述：kit基因是一种原癌基因，也称为c-kit或CD117基因，起源于HZ4猫肉瘤病毒，主要编码受体酪氨酸激酶（RTK）。1991年，Fleischman 等［3］采用DNA印迹法对7例斑驳病患者进行突变检测，发现所有患者kit基因均为杂合子，其中1例出现kit基因缺失，证实kit基因突变是斑驳病的致病基因。kit基因位于人染色体4q12，长70 kb，包含21个外显子，最长的转录片段为5 230 bp。RTK的相对分子质量为145 000，由胞外配体结合域、信号跨膜域、跨膜后区域、胞内酪氨酸激酶活性域组成，属于Ⅲ型酪氨酸激酶超家族成员，操纵多种类型细胞的信号转导过程。胞外配体结合域包含5个免疫球蛋白样子域（D1 ～ D5），D1、D2、D3在识别和结合干细胞生长因子（SCF）蛋白起着重要的作用；D4、D5子域在稳定SCF及诱导kit受体二聚化方面发挥重要作用［4］。胞内酪氨酸激酶活性域包含1个近膜结构域和1个TK域，TK域细分为TK1域、激酶插入域、TK2 域［5］。

1.2 kit基因的作用：kit在多种细胞中表达，其中有胃肠道Cajal细胞、肥大细胞、造血干细胞、生殖细胞、黑素细胞以及这些细胞的肿瘤等。kit蛋白和SCF结合导致其同源二聚体化，酪氨酸自身磷酸化（磷酸化级联反应），激活蛋白酪氨酸激酶，最终激活不同类型细胞不同的转录因子，从而调节细胞凋亡、分化、增殖、趋化及黏附。人kit的失活突变导致巨红细胞性贫血、不育、皮肤色素减退，而kit的功能获得性突变导致kit依赖性细胞和kit阳性细胞形成肿瘤，如肥大细胞增多症、急性髓细胞白血病、精原细胞瘤、胃肠道间质肿瘤［6］，其致癌机制尚未完全明确。

1.3 kit基因的突变研究：kit基因是斑驳病的主要致病基因，约75%斑驳病患者存在kit基因杂合突变［7］。2012 年，Oiso 等［2］统计超过 60 个不同的 kit基因突变已被报告，其中32个错义突变，17个缺失突变，4个插入突变，7个剪接位点突变，2个无义突变，1个染色体臂间倒位。近年来，又相继报告4个错义突变［8-11］，3 个剪接位点突变［5，9］，1 个缺失突变［12］，2 个插入突变［11，13］。

1.4 kit基因型与临床表型的关系：斑驳病临床表型的严重程度与kit基因突变位点密切相关，且与kit受体蛋白功能缺失程度一致。kit基因细胞外配体结合域的突变，形成无功能kit受体蛋白，约50%kit受体蛋白功能缺失，导致kit依赖的信号转导通路出现单倍剂量不足效应，引起轻的临床表型，患者表现为白额及腹侧躯干较小的白斑，或仅有白色额发，甚至无白斑及白发；跨膜区附近的突变及胞内TK域的移码突变，使翻译提前终止，产生截短的kit受体蛋白，截短的kit受体蛋白与配体结合形成不稳定的二聚体，kit受体蛋白功能减少约50%～75%，导致单倍剂量不足与显性负效应结合，使临床表现介于轻至重型之间；胞内酪氨酸激酶结构域的突变，主要是错义突变，引起氨基酸的替换，形成异常的kit受体蛋白，使kit受体蛋白功能减少75%以上称为“显性负效应”，导致典型的严重的临床表型，患者额部中央出现典型的白斑及白发，胸腹四肢出现较大的白斑［2，14-15］。但有少数研究报道斑驳病的临床表型与kit突变位点不相符［16-18］。

1.4.1 临床表现轻型：2007 年，Bondanza 等［7］在 7 例斑驳病患者中检测到6个kit基因突变，移码突变30 dupT使外显子1下游45位密码子平移截断，导致配体结合域kit多肽缩短，50%kit蛋白功能丢失，临床表现为轻型。2010 年，Chong 等［16］报道 1 个临床表现为轻型的印度家系，该家系突变位于胞内酪氨酸激酶结构域，导致亮氨酸在611位密码子被苯丙氨酸替换（p.Leu611Phe）。该学者推测，造成该家系表型轻的原因可能是突变位于酪氨酸激酶域N末端分裂区的一个环内，导致亮氨酸向苯丙氨酸的转变对酪氨酸激酶影响较轻。

1.4.2 临床表型中型：Yang等［13］在1个中国斑驳病家系中发现kit外显子13的杂合突变c.1900ins4（ATGA），该移码突变导致翻译提前终止，截短的kit多肽由胞外配体结合域、跨膜域和胞内TK域近端部分组成，使该家系14例患者白斑累及皮肤表面积从少于5%到大于40%不等，临床表型介于轻至重型之间。Murakami等［15］对6个斑驳病家系进行kit突变分析发现6个突变，其中M541L突变位于横跨膜区，作者推测，该突变损害kit受体嵌入细胞膜的能力或影响kit多肽二聚体化，导致临床表型为中型。1768～1769delAG、2246～2249delAAAG、2139delC突变均为发生在胞内酪氨酸激酶域的移码突变，kit功能减少50%～75%，导致单倍剂量不足与显性负效应结合使临床表型为中型。其2139delC突变的家系白斑出现复色。Matsunaga等［19］推测，白斑复色可能是kit发生特殊突变，导致出生后黑素细胞仍在继续迁移。Makino等［20］对复色区用Fontana-Masson银染色法染色发现滤泡间上皮连续分布来自顶端汗管的黑素细胞及黑素体，作者推测斑驳病复色域表皮的黑素细胞不仅来自毛囊还来自汗腺周围。

1.4.3 临床表型重型：Wen等［8］在1个中国斑驳病家系检测到错义突变c.2590T＞C，该突变位于kit蛋白的TK2域，导致丝氨酸转变为脯氨酸（p.ser864pro），引起严重的临床表型。该学者指出大多数中国斑驳病患者的突变位于kit的TK1和TK2域，且导致严重的临床表型，并提出这是中国斑驳病不同于其他种族的特点。Chiu等［10］报告1个斑驳病家系，先证者出生时即出现白额，随后出现多个咖啡牛奶斑及腋窝、腹股沟皱褶部位雀斑，无神经纤维瘤、耳聋、虹膜异色症、内眦移位、虹膜色素缺陷瘤。其父亲有相似表现。作者对所有DNA编码域进行全基因序列分析，仅发现kit基因杂合突变（p.E640D:c.1920A＞T），该突变导致胞内酪氨酸激酶域的一个氨基酸被置换。他指出这可能是发生在细胞内酪氨酸激酶域的一个新的严重的斑驳病表型。

1.4.4 遗传方式与外显：目前大多数斑驳病家系遗传方式支持常染色体显性遗传，但有学者提出，斑驳病的常染色体显性遗传方式可能需要重新评估，可以被描述为中间型而不是真正的显性遗传方式［12］。2011年，Narita等［18］报道1个斑驳病家庭，其 4岁女儿和7岁儿子出生后均表现出皮肤稳定存在的白斑，临床表型轻。其父亲无白斑和白发。通过对kit基因序列分析，3人均发现kit外显子11的错义突变，在1 750核苷酸位置T转变为C导致酪氨酸激酶域的584位氨基酸苯丙氨酸转变为亮氨酸［p.phe584leu（TTT-CTT）］，母亲及健康人均未检出该突变。该作者提出，kit突变导致的斑驳病白斑特征可能不完全外显。2013年，Kilsby等［12］在对1个巴基斯坦斑驳病家系进行kit突变分析，发现先证者存在kit基因外显子20和21的纯合子缺失突变，临床表现为皮肤和毛发色素脱失、耳聋、发育迟缓、自闭症；其父母存在kit基因外显子20和21杂合缺失突变，临床表现仅为皮肤色素丢失。斑驳病纯合子的临床表型比杂合子更严重。

2 SLUG基因

SLUG（SNAI2）基因，又称锌指神经嵴转录因子，位于人染色体8q11，长4034 bp，包含3个外显子，其编码蛋白为SLUG蛋白，相对分子质量约30 000，由5个锌指结构组成，是锌指蛋白基因家族的一员。SLUG通过支配胚胎发育期上皮间叶细胞的转化，与SCF/kit信号通路协同调节表达kit神经嵴细胞的迁移，从而影响黑素细胞的发育［21］。2003 年，Sánchez-Martín 等［22］用 Southern 印迹法及实时定量PCR对无kit突变的17例斑驳病患者进行SLUG基因突变检测分析，发现3例有SLUG基因杂合缺失，证实SLUG基因是导致斑驳病的另一个致病基因。2013年，Yang等［23］报告1例轻型斑驳病合并严重的X性连锁少汗性外胚叶发育不良的患者，作者对其进行kit、EDA1和SLUG进行突变筛选，仅发现EDA1的杂合突变c.911A＞G（p.Tyr304Cys）和 SLUG 的 5，非翻译区（UTR）相邻的 2bp的变体（Chr.8:49，833，972-3.GC ＞ AT），该突变改变了相邻的剪接位点。

3 人类黑质皮素受体1（MC1R）基因

MC1R基因位于染色体16q24.3，目前认为由1个外显子组成。MC1R编码的蛋白质属于G蛋白耦联受体家族，α促黑素细胞激素与促肾上腺皮质激素是MC1R的两个配体，当MC1R被α-MSH激活，膜上的腺苷酸环化酶系统被激活导致胞内的环腺苷酸水平增加，环腺苷酸进一步激活酪氨酸激酶，最终合成真黑素；拮抗刺鼠信号蛋白与α促黑素细胞激素竞争结合MC1R，当拮抗刺鼠信号蛋白完全阻断或抑制α促黑素细胞激素时，导致合成伪黑素［24］。Oiso 等［25］对 1 例患斑驳病和赤褐色头发的日本女孩进行kit和MC1R编码区的DNA基因组进行测序，发现kit基因的错义突变p.P832L和MC1R基因的纯合子变异体p.I120T。p.P832L突变位于kit基因的TK2域的高度保守的酶切位点，这两个突变共同存在的情况下导致独特的头发颜色。但是Yang等［13］对一临床表现为赤褐色头发的中国斑驳病家系进行kit及MC1R基因筛查，仅发现kit基因的一个剪接位点突变（c.2484+1G＞A），MC1R基因与赤褐色头发共分离。

4 结语

大多数斑驳病是常染色体显性遗传，但是否存在其他遗传特点或不完全外显尚需进一步统计分析。尽管kit基因突变位点与临床表型的关系密切，但有少数研究报告其基因型与临床表型不相符，原因尚需进一步探讨。SLUG、MC1R基因突变与斑驳病的发生相关，但对这两个基因的研究很少。

［1］Agarwal S,Ojha A.Piebaldism:a brief report and review of the literature［J］.Indian Dermatol Online J，2012,3（2）:144-147.

［2］Oiso N,Fukai K,Kawada A,et al.Piebaldism［J］.J Dermatol,2013,40（5）:330-335.

［3］Fleischman RA,Saltman DL,Stastny V,et al.Deletion of the ckit protooncogene in the human developmental defect piebald trait［J］.Proc Natl Acad Sci U S A,1991,88（23）:10885-10889.

［4］Yuzawa S,Opatowsky Y,Zhang Z,et al.Structural basis for activation of the receptor tyrosine kinase KIT by stem cell factor［J］.Cell,2007,130（2）:323-334.

［5］Yang YJ,Zhao R,He XY,et al.A novel splicing mutation of KIT results in piebaldism and auburn hair color in a Chinese family［J］.Biomed Res Int,2013,2013:689756.

［6］Miettinen M,Lasota J.KIT （CD117）:a review on expression in normaland neoplastic tissues,and mutations and their clinicopathologic correlation ［J］.Appl Immunohistochem Mol Morphol,2005,13（3）:205-220.

［7］Bondanza S,Bellini M,Roversi G,et al.Piebald trait:implication of kit mutation onin vitromelanocyte survival and on the clinical application of cultured epidermal autografts ［J］.J Invest Dermatol,2007,127（3）:676-686.

［8］Wen GD,Zhou C,Yu C,et al.novel mutation of the KIT gene in a Chinese family with piebaldism［J］.Chin Med J （Engl）,2013,126（12）:2325-2328.

［9］何文斌,胡晓,汤卫琳,等.两个斑驳病家系KIT基因突变研究［J］.中华医学遗传学杂志，2013,30（4）:385-388.

［10］Chiu YE,Dugan S,Basel D,et al.Association of Piebaldism,multiple café-au-laitmacules,and intertriginous freckling:clinical evidence of a common pathway between KIT and sprouty-related, ena/vasodilator-stimulated phosphoprotein homology-1 domain containing protein 1 （SPRED1）［J］.Pediatr Dermatol,2013,30（3）:379-382.

［11］Wasag B,Chmara M,Legius E.Molecular characterization of two novel KIT mutations in patients with piebaldism ［J］.J Dermatol Sci,2012,66（1）:78-79.

［12］Kilsby AJ,Cruwys M,Kukendrajah C,et al.Homozygosity for piebaldism with a proven KIT mutation resulting in depigmentation of the skin and hair,deafness,developmental delay and autism spectrum disorder ［J］.Clin Dysmorphol,2013,22（2）:64-67.

［13］Yang B,Yang Q,Yan H,et al.A novel KIT frame-shift mutation in a large Chinese family with variably severe phenotypes of piebaldism［J］.J Dermatol,2013,40（2）:126-127.

［14］Murakami T,Hosomi N,Oiso N,et al.Analysis of KIT,SCF,and initial screening of SLUG in patients with piebaldism ［J］.J Invest Dermatol,2005,124（3）:670-672.

［15］Murakami T,Fukai K,Oiso N,et al.New KIT mutations in patients with piebaldism ［J］.J Dermatol Sci,2004,35 （1）:29-33.

［16］Chong KL,Common JE,Lane EB,et al.A novel mutation in the kinase domain of KIT in an Indian family with a mild piebaldism phenotype［J］.J Dermatol Sci,2010,59（3）:206-209.

［17］Arase N,Wataya-Kaneda M,Oiso N,et al.Repigmentation of leukoderma in a piebald patient associated with a novel c-KIT gene mutation,G592E,of the tyrosine kinase domain ［J］.J Dermatol Sci,2011,64（2）:147-149.

［18］Narita T,Oiso N,Fukai K,et al.Two children with a mild or moderate piebaldism phenotype and a father without leukoderma in a family with the same recurrent missense mutation in the kinase domain of KIT ［J］.Eur J Dermatol,2011,21 （3）:446-447.

［19］Matsunaga H,Tanioka M,Utani A,et al.Familial case of piebaldism with regression of white forelock ［J］.Clin Exp Dermatol,2008,33（4）:511-512.

［20］Makino T,Yanagihara M,Oiso N,et al.Repigmentation of the epidermis around the acrosyringium in piebald skin:an ultrastructural examination ［J］.Br J Dermatol,2013,168 （4）:910-912.

［21］Shirley SH,Greene VR,Duncan LM,et al.Slug expression during melanoma progression ［J］.Am J Pathol,2012,180（6）:2479-289.

［22］Sánchez-Martín M,Pérez-Losada J,Rodríguez-García A,et al.Deletion oftheSLUG （SNAI2） gene resultsin human piebaldism［J］.Am J Med Genet A,2003,122A（2）:125-132.

［23］Yang YJ,Zhao R,He XY,et al.SNAI2 mutation causes human piebaldism［J］.Am J Med Genet A,2014,164A（3）:855-857

［24］Makova K,Norton H.Worldwide polymorphism at the MC1R locus and normal pigmentation variation in humans［J］.Peptides,2005,26（10）:1901-1908.

［25］Oiso N,Kishida K,Fukai K,et al.A Japanese piebald patient with auburn hair colour associated with a novel mutation p.P832L in the KIT gene and a homozygous variant p.I120T in the MC1R gene［J］.Br J Dermatol,2009,161（2）:468-469.

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Causative genes of piebaldism

Yang Ping,Zhang Zhengzhong,Mu Yunzhu,Chen Xing,Xiong Fen,Yang Hao,Liu Yiping.Department of Dermatology and Venereology,Affiliated Hospital of North Sichuan Medical College,Nanchong 637000,Sichuan,China

Piebaldism is a rare autosomal dominant disease induced by melanocytic dysplasia,and is typically characterized by congenital triangular or rhombic white patches and forelock on the mid-forehead.Piebaldism has genetic heterogeneity,and most cases of this disease are caused by kit gene mutations.Genetic analyses reveal that mutational sites of the kit gene are closely related to clinical phenotypes of piebaldism.However,a few reports have indicated that there may be other factors causing the inconsistency between piebaldism genotypes and phenotypes,and the autosomal dominant inheritance pattern of piebaldism is also queried.The kit gene mainly encodes a typeⅢtyrosine kinase receptor.Mutations in the kit gene may lead to a decrease in the function or inactivation of the tyrosine kinase receptor,impairment of signal transduction,abnormalities in melanoblast proliferation and migration during embryonic development,which finally cause the occurrence of piebaldism.

Genes;Melanocytes;Heredity;Piebaldism;Genes,kit;Virulence gene

Zhang Zhengzhong,Email:laowaiaeo@163.com

10.3760/cma.j.issn.1673-4173.2015.03.014

637000四川南充，川北医学院附属医院皮肤性病科

张正中，Email：laowaiaeo@163.com

本文主要缩写：RTK：受体酪氨酸激酶，SCF：干细胞生长因子，MC1R：人类黑质皮素受体1

2014-05-16）