FLG基因及相关疾病研究进展

李晶辉尤家宝刘 红张福仁

·综述·

FLG基因及相关疾病研究进展

李晶辉1，2尤家宝1，2刘 红1，2张福仁1，2

丝聚蛋白(filaggrin，FLG)基因位于人类染色体1q21．3，其翻译表达产物与维持皮肤屏障和细胞分化功能密切相关。研究发现FLG基因的多态性与特应性皮炎、银屑病、寻常型鱼鳞病等多种疾病发病相关，本文对近年关于FLG基因及与其相关疾病的研究进行了综述。

FLG;特应性皮炎;银屑病;寻常型鱼鳞病

中间丝蛋白相关基因(Filaggrin，FLG)的翻译表达产物Profilaggrin是存在于人表皮角质形成细胞(keratinocyte，KC)内的一种酸性或中性蛋白，参与角质形成细胞终末分化时细胞间交叉联结膜的形成，可分解产生大量天然保湿因子(natural moisturizing factors，MNF)，也可启动KC的凋亡，因此FLG在皮肤屏障功能和角质形成细胞凋亡过程中发挥着关键作用。FLG基因与多种皮肤疾病相关，近年来日益受到国内外学者的关注，现就该基因有关研究作一综述。

1 FLG的结构及生理特性

1．1 FLG的结构FLG位于染色体1q21．3的表皮分化复合体，由3个外显子组成，其中1号和2号外显子较小，3号外显子较大。1号外显子(15 bp)位于5＇非翻译区，只有非翻译序列;2号外显子(159 bp)包含起始密码子;3号外显子(12．7～14．7 Kb)为FLG最重要的功能域，编码S100区域、B结合区域以及10～12个丝聚蛋白重复序列［1］。重复序列间在DNA水平的同源性近100%。

FLG是由无活性的丝聚合蛋白原脱磷酸化而成，丝聚合蛋白原是一种磷酸化组氨酸多聚蛋白(约500 kDa)，N端有两个特殊的区域:高度保守的S100钙结合区和其下游较保守的B区，紧邻的是有缺陷的两个FLG重复区域，其中间片段是由10～12个FLG组成的重复基因序列［2，3］。

1．2 FLG的生理特性Profilaggrin是FLG基因的翻译表达产物，其为高度磷酸化且不溶于水的前体蛋白，Profilaggrin合成部位为表皮颗粒层细胞，其合成后参与透明角质颗粒的形成。在分化终末期Profilaggrin由无活性的丝聚蛋白原快速去磷酸化形成可溶性的Filaggrin［2，4］。

Filaggrin由324个氨基酸构成，大小约为38 kDa，是存在于人表皮角质形成细胞内的一种酸性或中性蛋白，是构成真核细胞骨架的基质蛋白，参与角质形成细胞终末分化时细胞间交叉联结膜的形成［5］。

Filaggrin的作用主要表现为分解产生大量天然保湿因子，天然保湿因子通过水合作用锁住皮肤水分;Filaggrin的另一作用为启动KC的凋亡，使KC从有细胞核的颗粒层细胞转变为无细胞核的角质层细胞，因此Filaggrin在维持皮肤屏障功能和角质形成细胞凋亡过程中发挥着关键作用［5，7］。

2 FLG基因多态性与疾病

FLG在表皮屏障中起着非常重要的作用，通过既往的研究，McGrath等人［6］推测FLG基因变异使丝聚合蛋白及MNF含量降低，皮肤屏障功能从根本上出现异常，进而导致天然保湿因子减少或缺失、角质层功能受损引起相关皮肤病变，鱼鳞病、特应性皮炎、银屑病等多种皮肤病的发生均与FLG基因的突变相关［5，7］。

2．1 FLG与鱼鳞病寻常型鱼鳞病(ichthyosis vulgaris，IV)是常见的角化异常性遗传性皮肤病，是鱼鳞病中常见的类型，人群发病率为1/250～1/1000，通常在出生后1年发病，临床特征表现为皮肤干燥，四肢伸侧及躯干部有灰褐色或深褐色蛇皮状鳞屑，鳞屑也可呈灰白色，尤以小腿明显，皮损冬重夏轻;同时伴发掌纹症、毛周角化以及遗传过敏性疾病等，严重影响患者的生活质量。

最早关于丝聚蛋白与寻常型鱼鳞病的报道始于上世纪80年代［8］，2002年，Fleckman等［9］发现IV的皮肤颗粒层中角质透明颗粒和FLG缺乏。2006年，Smith等［1］联合研究7个分别来自爱尔兰、苏格兰和美国的IV家系，确定了FLG基因为IV的致病基因。

FLG基因常见的突变位点为R501X、2282del4［1］和3321delA、S2554X［10］。其中R501X和2282del4两个突变位点可诱导形成FLG基因产生未成熟终止密码子，造成不同程度的表皮角质形成细胞分化和屏障功能障碍，进而引起IV;而3321delA和S2554X这两种突变通过免疫组织学与超微结构观察，显示均可显著减少表皮角质透明颗粒的表达。

Perusquía－Ortiz等［11，12］通过对不同基因类型的IV患者测定体内表皮渗透屏障功能:表层水分损失(TEWL)，皮肤水合作用和皮肤表面的pH值在纯合子或纯合子个体中的差异，结果显示杂合的R501X或2282del4的IV患者临床表现较轻，纯合子或复合杂合子(同时存在两种基因突变)的临床表现较重。由这两种常见的FLG突变引起的IV具有遗传倾向，遗传性质为半显性遗传，进而确定FLG基因突变缺失是IV的主要病因，致病突变主要为FLG纯合子。

2．2 FLG与特应性皮炎特应性皮炎(atopic dermatitis，AD)又称异位性湿疹或遗传过敏性皮炎，是一种慢性、复发性、瘙痒性皮肤病，研究证实其发病与FLG密切相关。Kezic等［13］采用体内共聚焦拉曼光谱学光谱技术研究表明，未携带突变位点的正常对照比携带FLG突变位点的AD患者皮损中天然保湿因子浓度显著降低，经皮失水量明显增加，进而证实FLG的变异可能引起表皮细胞分化异常，皮肤屏障功能破坏。Presland［14］用小鼠模型成功模拟人类FLG基因C－端截短型变异(5303delA)，发现受累的小鼠具有鳞片状尾巴，其颗粒层细胞通透性增加，屏障功能异常，丝聚合蛋白表达量减少，且Fallon等学者［15］证实FLG自发突变ft/ft小鼠(5303delA)表皮对外来抗原的渗透性增大，皮肤的抵抗力降低，过敏原可通过破损的皮肤屏障进入小鼠体内诱发Th2型免疫应答，这一证据揭示了与FLG相关的AD的发病机制。

FLG基因突变对AD病情进程及严重性具有一定程度的影响，FLG基因突变是AD早发及持续存在的易感因素。Scharschmidt等［16］研究证实，FLG基因缺陷不仅可作为单一因素导致皮肤渗透性功能障碍，破坏细胞旁路屏障功能，而且板层小体分泌功能受损引起的细胞外片状双分子层异常亦可导致FLG缺陷，这些结构异常可降低皮肤对刺激物或半抗原的炎症阈值，形成由“外到内”的AD发病机制。

Segre等［10，17，18］先后分析了西欧人群、日本种族、中国汉族种群的AD患者，证实FLG基因突变位点较多，其最常见的突变位点是R501X和2282del4，且突变存在明显的地域差异或种族差异。

2010年，Mildne等［19］利用RNAi技术证实当FLG基因表达降低时，皮肤的透明角质颗粒减少，层状小体的结构受损，皮肤渗透性增加，NMF、tUCA等小分子物质的生成减少，进而皮肤更易受到紫外线的损伤。然而，2013年，Drongelen等［20］在构建重组人类皮肤模型上敲除FLG基因后，检测该基因突变对于皮肤的影响，发现表皮形态、皮肤角质层的脂类形成和结构、角质层的渗透性未发生明显改变。进而，Bisgaard等［21，22］通过研究证实，AD的发生不仅仅是FLG基因突变的结果，其发生发展是基因缺陷和环境等多因素造成的。

2014年，Otsuka等［23］通过对AD小鼠体内的Filaggrin分析研究发现，JTC801，ORL1受体拮抗剂－苯甲酰胺盐酸盐可高特异性促进FLG基因mRNA和相应蛋白的表达，而其在皮肤角质的构成蛋白中仅针对Filaggrin有效。JTC801的作用位点位于FLG基因的AP－1结合区，因此通过JTC801的作用促进FLG基因的转录，而AD小鼠体内Filaggrin也表达上调。因此，JTC801使AD的基因水平治疗成为可能。

多数遗传性或过敏性疾病与AD的发病率有一定的关系，因此通过对AD与相关疾病的关系的探索，可更深入地了解FLG基因的功能。

2．3 FLG与银屑病Hüffmeier等［24］通过研究证实，经免疫组化检测结果显示存在FLG突变的银屑病患者的表皮颗粒层中丝聚蛋白明显减少，这与银屑病患者角化过度、角化不全、颗粒层变薄或消失、细胞间隙增宽、炎症细胞向真皮和表皮浸润的病理表现程度呈正相关，这一研究证明导致FLG功能丧失的突变位点可导致表皮角化异常，皮肤结构破坏。

Kim等通过研究证实在银屑病等疾病中，皮肤屏障受损的同时，Ca2+代谢也会受损［25，26］。钙梯度在皮肤分化过程起着重要的作用，若皮肤缺失Ca2+，则角质细胞仅具有增殖功能，但不能分化。当FLG基因低表达时，钙离子信号通路和ATP结合运输系统会发生改变，说明FLG基因与钙离子信号通路和ATP结合运输系统密切相关［27］。

2．4 FLG与其它相关疾病Cifuentes和Weidinger等先后发现FLG基因与交界型大疱性表皮松解症(junctional epidermolysisbullosa，JEB)和斑秃(alopecia areata，AA)等疾病的发病机制存在一定相关性［28，29］。其中通过检测JEB患者，JEB皮肤中FLG的表达明显低于正常对照组;通过分析FLG基因的R501X和2282del4位点，发现若FLG基因突变，则哮喘、AD和IV等疾病会伴随有AA，然而若患者不存在FLG基因突变，则不伴有AA。这一结果说明FLG基因突变与AA、JEB的发生存在相关性，但与FLG基因缺失的关系还需进一步论证。

3 小结与展望

中间丝相关蛋白在维持表皮屏障功能中发挥重要作用，研究证实FLG基因突变可导致寻常性鱼鳞病，是AD的高危因子［30－33］，与银屑病、交界型大疱性表皮松解症、斑秃等疾病有一定的相关性［24，28，29］。这些研究不仅有助于疾病的确诊，亦可从基因水平通过改变FLG基因的表达来改善皮肤的屏障功能。FLG基因是一个炎性相关基因，FLG基因突变缺失可导致皮肤炎症，目前关于FLG基因与其他炎症相关疾病的研究较少，对FLG基因可进一步研究探索，以明确FLG基因与炎症性疾病的关系，探索疾病的发病机制，为临床的治疗提供依据。

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(收稿:2016－09－18修回:2016－09－27)

Update of FLG gene and related diseases

LIJinghui1，2，YOUJiabao1，2，LIUHong1，2，ZHANGFuren1，2．
1．ShandongProvincialHospitalforSkinDiseases，AffiliatedtoShandongUniversity，Jinan250022，China; 2．ShandongProvincialInstituteofDermatologyandVenereology，ShandongAcademyofMedicalSciencesJinan250022，China
Correspondingauthor:LIJinghui，E－mail:hh3903@sina．com

Filaggrin gene(FLG)，which encodes profilaggrin，is located on human chromosome1q21．3．FLG is associated with the epidermal barrier and the cell differentiation．The polymorphism of FLG gene is closely associated with atopic dermatitis，psoriasis，ichthyosis vulgaris as well as other diseases．The FLG gene and related diseases were reviewed in this article．

FLG;atopic dermatitis;psoriasis;ichthyosis vulgaris

山东省自然科学基金培养基金(编号:ZR2015PH040)山东省自然科学基金联合基金(编号:ZR2014YL037)

1山东省皮肤病医院，山东大学，济南，250022 2山东省皮肤病性病防治研究所，山东省医学科学院，济南，250022

李晶辉，E－mail:hh3903@sina．com