特应性皮炎与丝聚蛋白研究进展

钟伟龙窦 侠于 波

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特应性皮炎与丝聚蛋白研究进展

钟伟龙1，2窦 侠1于 波1

丝聚蛋白（FLG）基因的失功能突变可使表皮FLG含量减少或缺失，进而引起表皮屏障功能发生改变，增加特应性皮炎（AD）的患病风险。本文对FLG在表皮屏障形成中的作用、FLG基因结构、FLG基因在AD患者中的突变情况及FLG基因突变与AD临床表型的相关性进行综述。

特应性皮炎； 丝聚蛋白； 基因突变； 表皮屏障

特应性皮炎（atopic dermatitis，AD）是一种常见的慢性复发性炎症性皮肤病，常伴有其他过敏性疾病如食物过敏、过敏性鼻炎及过敏性哮喘。AD在全球的发病率呈上升趋势，已成为日益严重的公众健康问题。一般认为AD的发病与遗传易感性、免疫调节异常及皮肤屏障功能破坏有关，尤其是丝聚蛋白（filaggrin，FLG）基因失功能突变引起的皮肤屏障破坏在AD发病中的作用日受关注。木其日等［1］曾综述特应性皮炎与丝聚蛋白基因突变相关性研究进展，本文就近3年的研究进展进行综述。

1 FLG与表皮屏障

1.1 FLG在表皮屏障形成中的作用 皮肤的表皮层，尤其是其最外层的角质层（stratum corneum，SC），是机体与外界环境之间的第一道防线，主要防止外界物质进入人体及表皮内水分的丢失。SC是表皮基底层的角质形成细胞（keratinocyte，KC）高度分化的终末产物，其组织结构常用“砖-墙结构”形容，其中KC为该结构中的“砖块”，连接KC的角质桥粒起“钢筋”作用，SC细胞间脂类组成的“水泥”起黏合作用。

表皮中存在的钙离子浓度梯度在KC的终末分化过程中起重要作用［2］。其中，颗粒层中较高的钙离子浓度使透明角质颗粒释放内容物，使丝聚蛋白原被降解为有活性的FLG单体。在FLG单体的协助连接下，角蛋白纤维规则地聚集，使得KC骨架收缩、细胞变扁平；同时在兜甲蛋白、内披蛋白及转谷氨酰胺酶等的共同作用下，在KC中形成不溶性的角质包膜，大量的扁平的含角质包膜的KC在表皮的最外层形成了坚实的物理屏障，赋予细胞机械和化学耐性。

FLG单体在半胱天冬酶-14、钙蛋白酶-1、博来霉素水解酶等的作用下进一步降解为具有吸水功能的氨基酸及其衍生物，共同形成天然保湿因子，有助于维持表皮的水合功能。FLG富含组氨酸，主要的代谢产物为反式尿刊酸以及吡咯烷酮-5-羧基酸，它们有助于维持表皮酸性pH值，在抑菌、神经酰胺代谢、调节表皮分化及角质包膜的形成中发挥重要作用［2］。此外，反式尿刊酸具有一定的紫外线防护作用，并且是UVB诱导的免疫抑制的关键介质。

1.2 FLG缺失与表皮屏障 FLG为角质层重要的结构蛋白，代谢产物具有重要的功能，因而FLG缺失对表皮屏障有重要的影响［3］。在FLG缺失的表皮屏障中，颗粒层透明角质颗粒内F型蛋白原减少，但其导致的结果尚不明确。超微结构显示，FLG基因失功能突变与细胞骨架中角蛋白纤维的排列紊乱及角质包膜的结构异常有关，也与角质桥粒密度和紧密连接表达的整体下降有关，这些改变使得表皮屏障破坏，进而增加过敏原暴露的机会。FLG基因失功能突变也会导致天然保湿因子水平下降、SC水合功能减弱及经表皮水丢失增加，表现为皮肤干燥。此外，FLG降解产物的减少会引起SC的pH值升高，造成特定蛋白酶的活性增加，进而促使SC释放前炎症介质，即使在缺乏过敏原刺激的情况下，这些炎症介质也能诱导产生Th2细胞介导的炎症反应；而pH值升高也可能有助于皮肤上金黄色葡萄球菌的黏附和增殖［2，3］。

2 FLG基因结构

FLG的前体丝聚蛋白原是一个高度磷酸化、富含组氨酸、不溶于水且无活性的多肽，相对分子质量约43 5000。丝聚蛋白原的编码基因FLG基因位于人类染色体1q21区的表皮分化复合体内，由3个外显子和2个内含子组成［2］。其中，外显子3的分子量非常大（＞12 kb），由10～12个不等的重复序列组成，是编码丝聚蛋白原的主要结构。丝聚蛋白原由10～12个几乎相同的FLG单体，以及两端的N和C端区域组成。N端含2个钙结合位点，该位点与钙离子结合后会导致丝聚蛋白原分子的构象发生一系列变化，从而启动丝聚蛋白原的处理过程［2］。此外，N端所含的核定位元件能促进N端从丝聚蛋白原上裂解后定位至细胞核。而N端一旦进入细胞核，则在角质形成细胞去核及角质包膜的形成上起重要作用［2］。C端的具体作用尚不清楚，但在丝聚蛋白原降解为FLG单体的过程中是必需的。外显子3的失功能突变造成了截断的丝聚蛋白原分子，其缺少C端，从而不能降解为FLG单体。

3 FLG基因在AD患者中的突变情况

FLG基因突变位点R501X和2282del4，最早在鱼鳞病患者发现，随后也被证实与AD有很强的相关性［1］；且这两个位点在欧洲人群中最常见，欧洲AD患者FLG基因突变中80%是这两个突变［2］。迄今，已在亚欧人群中发现约60个FLG基因的失功能突变位点［4］。然而，引起功能缺失的FLG基因突变位点，包括氨基酸残基的替换或移码突变，不仅显示出种族或地域特异性（在亚洲人群与欧洲人群中的突变谱不同），而且突变频率也存在差异［5］。FLG基因在欧洲人群中总的突变率为7.7%，而在亚洲为3%［2］。FLG基因在亚洲AD人群中的突变具有独特性及复杂性，在几个亚洲国家中具体的突变位点见表1。以下主要讨论中国FLG基因突变的研究情况。

表1 FLG基因在几个亚洲国家AD人群中的突变位点

FLG基因在中国大陆普通人群中的突变率为0～6.5%，而在 AD患者中为 15%～31.4%［6-11］。中国FLG基因突变谱比较复杂。Ching等［6］在174例汉族AD患者及191名对照中筛查5个FLG基因突变位点（R501X、2282del4、R2447X、S2554X和S2889X），发现只有4例（2.2%）患者为R501X的杂合携带者。为了研究大陆人群中的 FLG基因突变谱，Li等［7］和Zhang等［9］对600例汉族AD患者（南方261例，北方339例）FLG基因整个编码区域进行综合测序，共发现26个FLG基因突变位点，这些突变位点在南北方人群中存在异同。其中，3321delA和K4671X是与中国汉族AD患者相关的最常见的两个突变位点［4，7，9］。3321delA是亚洲特异的突变位点，在中国AD患者中最常见，且已在日本、新加坡及韩国人群中被报道，然而未见欧洲报道［4］。K4671X在日本又名 K4021X（现为K4022X），在日本AD患者中突变频率为2.9%，但并未在台湾地区及新加坡华人AD患者或寻常型鱼鳞病患者中发现此突变位点［7］。在一项家系研究中，Cheng等［11］证实了3321delA突变与AD的相关性，而提出K4671X可能不是AD的致病突变。Meng等［4］在AD的GWAS研究中确定了FLG基因突变rs3126085，与3321delA相一致，且与AD相关。在进一步的大样本病例对照实验中，他们也证实了3321delA突变与AD的相关性［11］。

4 AD与FLG基因突变的相关性

AD在临床上以皮肤干燥、湿疹样皮炎和剧烈瘙痒为主要特征，而皮肤干燥主要与角质层完整性受损及经皮肤水丢失增加有关。FLG基因的失功能突变使丝聚合蛋白原失去活性，进而导致FLG缺失，影响角质包膜中角蛋白丝纤维束的形成，KC的支架结构受损、“砖块”受到破坏，皮肤屏障功能从根本上出现异常，进而与AD的发病相关。

4.1 FLG基因突变与AD的患病风险 自2006年Palmer等报道FLG基因突变位点R501X和2282del4 与AD有很强的相关性以来，该研究在亚欧人群中被广泛复制。目前超过30项研究证实了AD与FLG基因突变的相关性；且2项Meta分析报道了AD与FLG基因突变相关性的比值比分别为3.12和4.78［3］。因此，FLG基因突变携带者患AD的风险比非携带者约高4倍。此外，FLG基因存在基因内拷贝数变异（10 ～12重复单元），每增加一个拷贝数，AD的患病风险约降低12%［14］。

4.2 FLG基因突变与AD的临床表型 基于已有的研究显示，携带FLG基因突变会影响AD患者的临床表型。队列（由母亲具哮喘病史的411个儿童组成）研究发现，与FLG基因为野生型的AD患者相比，携带FLG基因突变的患者发病更早、病情更严重［15］。Margolis等［16］在一个儿童纵向队列研究中，发现携带FLG基因失功能突变的AD患者有持续发病至成年期的倾向。虽然Flohr等［17］未在AD患者中发现FLG基因突变与皮损屈侧分布之间的关联性，但Carson等［15］报道携带FLG基因失功能突变的AD患者皮损更广泛并好发于空气暴露部位，尤其是手背和面颊。且有助于AD诊断的体征如皮肤干燥、掌纹症、白色皮肤划痕症［4，7，11］及手部皲裂性皮炎［2］更常见于FLG基因突变的携带者。此外，FLG基因失功能突变与AD患者（尤其在中重度患者）经表皮水丢失增加相关［17］，但是否与AD患者SC的pH值更加碱性化相关尚有争议［18］。大量研究表明，FLG基因突变增加了AD患者发生外源性过敏反应风险，这些患者血清IgE水平更高，且发生食物过敏、过敏性鼻炎、过敏性哮喘等的风险增加［2，7，19］。但AD、哮喘及过敏性鼻炎与FLG基因突变的关系比较复杂，研究报道不一致，需要进一步的研究。另外携带FLG基因突变的AD患者患疱疹样湿疹及表皮金黄色葡萄球菌相关皮肤感染的风险显著增加［1，2］。

4.3 FLG基因突变与AD的流行病学 工业化国家的AD患病率更高，因而怀疑其与环境因素有关。研究发现，早年与猫相处、有年长的兄弟姐妹的儿童患AD的风险显著增加，但这种风险仅见于携带FLG基因突变的儿童［2］。AD的临床严重程度与携带FLG基因突变的AD患者中存在对尘螨［20］或豚草［19］或猫毛皮屑［19，20］特异性的IgE相关。因此，将AD患者按是否携带FLG基因突变分组可能对AD的流行病学研究具有重要意义。但其可行性尚存在争议，有待进一步的研究。

5 展望

通过FLG基因及FLG的研究，能使我们更进一步理解AD发病的遗传机制，以及认识皮肤屏障功能修复在AD患者治疗中的实用价值。目前，大量的研究证实FLG基因失功能突变与AD的相关性，但部分结果仍存在争议。因此，仍需对AD的发病机制作更深入的研究，以期为AD的预防、诊断和管理提供新的方向，为新药的研发及疾病的治疗提供新的靶点。

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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

深圳市知识创新计划基础研究项目（编号：

JCYJ20140415162542993）

1北京大学深圳医院皮肤性病科，广东深圳，518036

2汕头大学医学院，广东汕头，515041

于波，E-mail：yubomd@163.com

窦侠，E-mail：drdouxia@163.com