瘢痕疙瘩遗传基因特性研究进展

赵竟伊，祁佐良，蔡景龙

• 综 述 •

瘢痕疙瘩遗传基因特性研究进展

赵竟伊，祁佐良，蔡景龙

赵竟伊

瘢痕疙瘩是一种创伤后局部皮肤成纤维细胞过度增生，以及胶原异常聚集所致的良性疾病。其病因复杂，发病机制至今尚未明确，遗传基因、细胞因子、炎症递质、免疫应答、环境因素等均起一定作用。其中，遗传因素被认为是导致瘢痕疙瘩发病的重要原因。瘢痕疙瘩具有一定的家族遗传倾向，存在家系多个成员患病、双胞胎同时患病、有色人种发病率较高等现象。有关瘢痕疙瘩基因表达、遗传易感性及基因多态性等方面的研究将为发现易感人群、早期预防及研究理想的防治策略提供宝贵的理论基础。

瘢痕疙瘩；易感基因；遗传特性

[J Pract Dermatol, 2017, 10(3):154-157]

瘢痕疙瘩（keloid disease，KD）为烧伤、手术、感染后或无明显诱因引起的病理性瘢痕增生，常超出原伤口界限，呈侵袭性生长，瘤样增生，伴痒痛不适，单纯手术切除后易复发，影响患者的躯体功能和外观，并导致心理障碍等问题，治愈十分困难[1]。研究表明：瘢痕疙瘩的发生存在着遗传易感性，主要表现为：患病的人种差异，如黑种人较黄种人及白种人有更高的罹患率；有一定的家族聚集性，如存在双胞胎同时患病的现象、瘢痕疙瘩患病家系等。对瘢痕疙瘩易感基因的深入研究可能会大大推进其诊断、治疗手段及改善预后效果。本文通过文献回顾，综述其遗传易感性及基因多态性研究进展。

1 遗传学特性及遗传模式

尽管对于KD的遗传特性有不少研究，但其具体的遗传模式目前尚无定论，不同研究所得结果有所差异。有多个学者通过对瘢痕疙瘩家系调查发现有常染色体显性遗传或常染色体隐性遗传等不同的遗传模式。目前，大部分学者趋向于认为瘢痕疙瘩为常染色体显性遗传，伴外显不完全，表现度存在差异，并具有延迟显性特征，并非简单的孟德尔式单基因遗传。不同家系可能存在不同的等位基因突变，也即遗传异质性[2,3]。

2 KD易感基因位点研究

为找到调控瘢痕疙瘩发生的可疑基因位点，一些学者曾对瘢痕疙瘩家系进行了遗传学分析，并获得了一些有关易感基因位点的信息。如Marneros等[4]在分别对一个日本及非洲裔美国人瘢痕疙瘩家系进行基因组连锁分析后发现了染色体2q23及7p11区域。而我国学者在对一个中国大型瘢痕疙瘩家系进行研究后排除了这两个区域，并发现15q22.31-q23，18q21.1及10q23.31区域为可疑位点[5]，然而后续对6个国内不同地区的瘢痕疙瘩家系、2个4代发病家系中的51位成员进行分析，却并未验证之前的发现[6]。Velez Edwards等[7]在非洲裔美国人瘢痕疙瘩家系中确认了15q21.2-22.3为易感基因位点。这些研究结果说明了瘢痕疙瘩发病的异质性，不同民族、不同种族、不同家系的瘢痕疙瘩易感基因可能不尽相同，瘢痕疙瘩可能不是一种遗传性疾病，要准确定位和明确瘢痕疙瘩的致病基因，需要收集数量更多、质量更高、种族来源更广的家系进行研究。

3 基因多态性研究

近年来，许多有关瘢痕疙瘩的遗传学研究均集中在相关基因表达水平及基因多态性研究上。如瘢痕疙瘩与转化生长因子β（transforming growth factor-β，TGF-β）及其信号通路下游基因SMAD、p53、FAS细胞表面死亡受体FAS基因、c-myc原癌基因等各种凋亡相关基因；和人类白细胞抗原（human leukocyte antigen，HLA）的相关性研究。

其中TGF-β家族成员SMAD基因与瘢痕疙瘩发生有着密不可分的关系。Emami等[8]曾在马来西亚人群所做的研究中发现TGF-β1和SMAD4基因变异与瘢痕疙瘩的发生具有相关性。凋亡相关基因中p53参与细胞调节并在肿瘤发病中起重要作用，有研究发现KD成纤维细胞存在p53基因突变，且p53基因第72位密码子基因多态性和KD表达存在相关性，但确切结果还需要扩大样本量进一步验证[9,10]。

HLA 等位基因多态性与瘢痕疙瘩发生的关系也引起了一些学者的重视。Brown等[11]认为HLADRB1*15与瘢痕疙瘩的发生存在关联，同时这一基因型也被证实与高加索人种Dupuytren病以及多发性硬化有关；Lu等[12]研究了汉族人HLA分型与KD的关系，认为单体型 DQA1*0104-DQB1*0501及DQA1*0104-DQB1*0503与KD发生有显著关联性；而Ashcroft等[13]的研究却发现在牙买加非洲-加勒比裔患者中HLA Ⅱ类基因DQA1、DQB1及Ⅰ类基因A*01、A*03、A*25、B*07、Cw*08:02均与瘢痕疙瘩发生无确切关系；Shi和Bayat[14]进行的针对高加索人种瘢痕疙瘩的研究结果认为，HLA-DRB5与KD发生具有关联，这些研究进一步说明了不同人种中瘢痕疙瘩相关基因的异质性。

4 微阵列芯片技术及全基因组关联分析技术的应用

由于KD的发病是有多种基因参与的，不同家族的疾病可能是由于不同的遗传变异引起。这些遗传变异可能会作用于同一基因通路，从而影响KD的形成。因此找到异常表达的基因是研究KD发病机制的重要手段。

全基因组微阵列研究的应用为找到大量异常表达，涉及各种生物学通路的基因提供了重要手段。随着微阵列芯片技术的不断发展，其目标基因个数从早期的3 000个左右增加到目前全基因表达谱芯片的54 000个左右。许多学者都做过这方面的研究，使用的研究样本包括组织以及体外培养的成纤维细胞，使用的对照组包括自身对照及外部对照。如2010年Shih和Bayat发表的文章中统计了利用基因芯片技术分析瘢痕疙瘩样本中上调及下调基因的研究，总结出25个上调或下调的基因是在多个研究结果中均出现过，进一步分析表明其中12种为细胞外基质，8种与炎症、细胞因子及免疫调节有关[15]。

全基因组关联分析（genome-wide association study，GWAS）技术进一步推动了瘢痕疙瘩易感基因研究进展。GWAS 是利用关联分析原理，通过比较病例和对照等位基因频率之间的差异，从全基因组范围内的遗传变异中，筛选出与疾病性状关联的单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphism，SNPs），再根据其在基因组中的位置和连锁不平衡推测可能的疾病易感基因，并对这些基因和疾病的关系进行验证及相关功能研究。2010年，日本学者Nakashima等[16]首次开展了日本人瘢痕疙瘩的GWAS研究，最先发现了神经前体细胞表达的发育下调基因4（neuronal precursor cell expressed developmentally downregulated 4，NEDD4）基因上有与瘢痕疙瘩发病相关的位点。NEDD4-1 通过对人第10号染色体缺失的磷酸酶及张力蛋白同源的基 因（phosphatase and tensin homologue deleted on chromosome 10，PTEN）的泛素化降解过程来调节细胞的增生和凋亡。当成纤维细胞NEDD4-1 过度表达时，可出现细胞间接触抑制减弱，造成成纤维细胞的增生、迁移。我国学者杨洋等[17]及Zhu等[18]通过对中国瘢痕疙瘩人群进行的研究，均验证了NEDD4基因位点与瘢痕疙瘩的相关性，并揭示了中国汉族瘢痕疙瘩患者和日本患者之间不仅存在共同的遗传发病机制，也存在着遗传异质性。

5 表观基因组学及基因甲基化研究

表观遗传学是指不改变DNA核苷酸序列，仅仅通过化学修饰方式修饰DNA片段，在转录水平改变基因的表达，这种变化可在细胞的减数分裂中遗传。目前表观遗传学研究主要包括DNA甲基化、染色体重塑、X染色体失活、非编码RNA调控等，其中最常见和研究最多的是DNA甲基化。

DNA甲基化包括基因组总体甲基化水平降低和某些基因启动子区发生高甲基化。Jones等[19]使用人类甲基化450微珠芯片对瘢痕疙瘩及正常皮肤标本进行了全基因组分析，发现在685个差异甲基化胞嘧啶-磷酸-鸟嘌呤（cytosine-phosphate-guanosine，CpGs）区域，其中510个甲基化水平降低，175个甲基化水平升高；190个CpGs位于启动子区域，495个在非启动子区域。我国学者也做过p16基因、Runt相关转录因子3（Runt related transcription factor 3，RUNX3）基因及依赖细胞周期素蛋白激酶（cell division cycle 2-like l，CDC2Ll）基因甲基化方面的研究[20-22]，证明了特异性基因甲基化水平的改变可能对瘢痕疙瘩的发生发展起着重要的作用。作为调控基因的可能机制，表观遗传学可能解释了为何单纯基因突变不能完全阐明瘢痕疙瘩的发病机制。

6 微小RNA研究

微小RNAs（microRNAs，miRNAs）表达异常与某些疾病的发生、发展和预后密切相关。在人类已知的miRNAs中，约50%基因定位在与肿瘤相关的染色体区，可见其在肿瘤疾病发生发展中具有重要意义。由于KD在临床表现及组织病理学改变等方面与肿瘤具有相似之处，猜测作为调控肿瘤发生发展的重要因子miRNA在KD组织中可能也存在着特异性表达，参与了KD形成相关基因的调控。

近年来针对KD miRNA表达的研究逐渐开展，Kashiyama等[23]通过对KD及正常皮肤成纤维细胞进行miRNA微阵列分析，发现了7个上调及20个下调的miRNA，且过表达或敲除其中miR-196a会导致Ⅰ型及Ⅲ型胶原的降低或升高。Liu等[24]研究证明miRNA-21 (miR-21)通过负向调控酪氨酸磷酸酶基因PTEN（phosphatase and tensin homolog，PTEN）表达而调节KD成纤维细胞的增生和凋亡。Wu等[25]采用基因芯片检测了瘢痕疙瘩与正常皮肤组织差异表达的miRNA，发现了17个差异表达的miRNAs，其中3个表达上调，14个表达下调，并应用实时荧光定量逆转录聚合酶链反应对其中表达下调的miR-199a-5p进行了验证，证明了其影响KD成纤维细胞周期分布，抑制KD成纤维细胞增生，提示miR-199a-5p可能参与了KD成纤维细胞增生的调控。

7 与KD相关的先天性综合征研究

文献报道多种结缔组织遗传病患者存在着较高的瘢痕疙瘩发生率，如Rubinstein-Taybi综合征、Ullrich型先天性肌营养不良、Ehlers-Danlos综合征和Goeminne TKCR综合征等。Rubinstein-Taybi综合征（Rubinstein-Taybi syndrome，RSTS）患者存在染色体16p13.3上相关基因缺失，曾有研究调查了61例患者，其瘢痕疙瘩发生率高达57%[26]。Van de Kar 等[27]对荷兰的RSTS患者进行的问卷调查结果也显示24%伴发瘢痕疙瘩，且大部分为多发。

Ehlers-Danlos综合征（Ehlers-Danlos syndrome，EDS）是一种常染色体显性结缔组织病，EDS-Ⅳ型即由位于2号染色体上的Ⅲ型胶原基因突变引起，与其类似的Ullrich型先天性肌营养不良也起因于合成胶原的基因突变[28]。

Goeminne TKCR综合征由Goeminne于1968年报道，表现为先天性肌性斜颈、多发性瘢痕疙瘩、隐睾症及肾发育不良等多种畸形，其一个家系6例患者中有2例伴有多发性瘢痕疙瘩[29]。

这些结缔组织病及综合征中瘢痕疙瘩发病率增高的现象，是瘢痕疙瘩发病具有遗传易感性的证据之一。

8 总结与展望

瘢痕疙瘩是一种复杂的多基因病，其发病机制至今尚未明确，遗传基因、细胞因子、炎症递质、免疫应答、环境因素等均起一定作用，且各因素之间并非完全独立。研究者们长期以来在瘢痕疙瘩基因表达、基因突变、遗传位点等研究方面取得了一些进展。GWAS、微阵列芯片技术、生物信息学等研究方法的应用将帮助我们进一步揭示瘢痕疙瘩的发病机制，并最终对发现易感人群、早期预防及研究理想的防治策略能够提供理论基础。

[1] Andrews JP, Marttala J, Macarak E,et a1. Keloids: the paradigm of skin fibrosis-pathomechanisms and treatment [J]. Matrix Biol, 2016, 51(4):37-46.

[2] Chen Y, Gao JH, Liu XJ, et a1. Characteristics of occurrenee for Han Chinese familialkeloids [J]. Burns, 2006, 32(8):1052-1059.

[3] Clark JA, Turner ML, Howard L, et a1. Description of familial keloids in five pedigrees：evidence for autosomal dominant inheritance and phenotypic heterogeneity [J]. BMC Dermatol, 2009, 28(7):1471-1479.

[4] Marneros AG, Norris JE, Watanabe S, et a1. Genome scans provide evidence for keloid susceptibility loci on chromosomes 2q23 and 7p11 [J]. J Invest Dermatol, 2004, 122(5):1126-1132.

[5] 陈阳, 高建华, 严欣. 中国汉族一瘢痕疙瘩家系易感基因的定位研究[J]. 中华整形外科杂志, 2007, 23(2):137-140.

[6] 刘晓军, 高建华. 中国汉族瘢痕疙瘩家系易感基因位点的定位分析研究 [J]. 中国美容整形外科杂志, 2008, 19(3):179-182.

[7] Velez Edwards DR, Tsosie KS, Williams SM, et a1. Admixture mapping identifies a locus at 15q21.2-22.3 associated with keloid formation in African Americans [J]. Hum Genet, 2014, 133(12):1513-1523.

[8] Emami A, Halim AS, Salahshourifar I, et a1. Association of TGFβ1 and SMAD4 variants in the etiology of keloid scar in the Malay population [J]. Arch Dermatol Res, 2012, 304(7):541-547.

[9] Wu Y, Wang B, Li YH, et a1. Meta-analysis demonstrates associationbetween Arg72Pro polymorphism in the P53 gene and susceptibility to keloids in the Chinese population [J]. Genet Mol Res, 2012, 11(2):1701-1711.

[10] Heitzer E, Seidl H, Bambach I, et a1. Infrequent p53 gene mutation but UV gradient-like p53 protein positivity in keloids [J]. Exp Dermatol, 2012, 21(4):277-280.

[11] Brown JJ, Oilier WE, Thomson W, et a1. Positive association of HLA-DRBl*15 with keloid disease in Caucasians [J]. Int J Immunogenet, 2008, 35(4-5):303-307．

[12] Lu WS, Wang JF, Yang S, et a1. Association of HLA-DQAl and DQBl alleles with keloids in Chinese Hans [J]. J Dermatol Sei, 2008, 52(2):108-117.

[13] Ashcroft KJ, Syed F, Arscott G, et al. Assessment of the influence of HLA class I and class II loci on the prevalence of keloid disease in Jamaican Afro-Caribbeans [J]. Tissue Antigens, 2011, 8(5):390-396.

[14] Shih B, Bayat A.Comparative genomic hybridisation analysis of keloid tissue in Caucasians suggests possible involvement of HLADRB5 in disease pathogenesis [J]. Arch Dermatol Res, 2012, 304(3):241-249.

[15] Shih B, Bayat A. Genetics of keloid scarring [J]. Arch Dermatol Res, 2010, 302(5):319-339.

[16] Nakashima M, Chung S, Takahashi A, et al. A genome- wide association study identifies four susceptibility loci for keloids in the Japanese population [J]. Nat Genet, 2010, 42(9):768-771.

[17] 杨洋, 张暖, 刁建升, 等. NEDD4 基因启动子区SNP 位点与瘢痕疙瘩遗传倾向性的关联分析[J]. 中国美容整形外科杂志, 2013, 24(2):105-108.

[18] Zhu F, Wu B, Li P, et al. Association study confirmed susceptibility Loci with keloids in the Chinese Han population [J]. PLoS One, 2013, 8(5):e62377.

[19] Jones LR, Young W, Divine G, et al. Genome-wide scan for methylation profiles in keloids [J]. Dis Markers, 2015, 2015:943176.

[20] 季江, 冷红冀, 胜军, 等. 瘢痕疙瘩及其成纤维细胞p16基因甲基化状态和相关基因表达研究 [J]. 中华皮肤科杂志, 2015, 48(3):171-174.

[21] Zhang G, Jiang J, Luo S, et al. Analyses of CDC2L1 gene mutations in keloid tissue [J]. Clin Exp Dermatol, 2012, 37(3):277-283.

[22] Zheng Z, Zhu L, Zhang X, et al. RUNX3 expression is associated with sensitivity to pheophorbide a-based photodynamic therapy in keloids [J]. Lasers Med Sci, 2015, 30(1):67-75.

[23] Kashiyama K, Mitsutake N, Matsuse M, et al. MiR-196a downregulation increases the expression of type I and III collagens in keloid fibroblasts [J]. J Invest Dermatol, 2012, 132(6):1597-1604.

[24] Liu Y, Wang X, Yang D, et al. MicroRNA-21 affects proliferation and apoptosis by regulating expression of PTEN in human keloid fibroblasts [J]. Plast Reconstr Surg, 2014, 134(4):561e-573e.

[25] Wu ZY, Lu L, Liang J, et al. Keloid microRNA expression analysis and the influence of miR-199a-5p on the proliferation of keloid fibroblasts [J]. Genet Mol Res, 2014, 13(2):2727-2738.

[26] Stevens CA, Pouncey J, Knowles D. Adults with Rubinstein-Taybi syndrome [J]. Am J Med Genet A, 2011, 155A(7):1680-1684.

[27] Van de Kar AL, Houge G, Shaw AC, et al. Keloids in Rubinstein-Taybi syndrome: a clinical study [J]. Br J Dermatol, 2014, 171(3):615-621.

[28] Yonekawa T, Nishino I. Ullrich congenital muscular dystrophy: clinicopathological features, natural history and pathomechanism(s) [J]. J Neurol Neurosurg Psychiatry, 2015, 86(3):280-287.

[29] Goeminne L. A new probably X-linked inherited syndrome: congenital muscular torticollis, multiple keloids cryptorchidism and renal dysplasia [J]. Acta Genet Med Gemellol (Roma) 1968, 17(3):439-467.

Advances in the research of genetic and inheritance characteristics of keloid

ZHAO Jing-yi，QI Zuo-liang，CAI Jing-long
Plastic Surgery Hospital of Peking Union Medical College, Beijng 100144, China

Keloid is a kind of benign disease characterized by fibroblasts hyperplasia and abnormal collagen accumulation. Keloid is a complex disease, its pathogenesis is not yet clear. Genetic, cytokines, inflammatory mediators, immune response and environmental factors all play a role. Genetic factors are thought to be an important cause of keloid. Scar constitution has certain genetic predisposition. Familial heritability, prevalence in twins and ethnicities with darker pigmented skins all support the concept of the genetic susceptibility to keloid scarring. The researches about gene expression, gene mutation, genetic loci will provide valuable theoretical evidences for the confirmation of susceptible population, early prevention and ideal control strategies.

Keloid；Susceptible genes；Inheritance characteristics

R619.6

A

1674-1293(2017)03-0154-04

2016-11-26

2017-02-20）

（本文编辑 敖俊红）

10.11786/sypfbxzz.1674-1293.20170308

国家自然科学基金资助项目（81372063；81201467）

100144北京，中国医学科学院整形外科医院整形十六科（赵竟伊，祁佐良），北京祥云京城皮肤医院医疗美容科，北京蔡景龙疤痕医学研究中心（蔡景龙）

赵竟伊，博士研究生，研究方向：瘢痕疙瘩遗传易感性及特异性标志物研究，E-mail: xiehezx1221@163.com

祁佐良，E-mail: qizuolianglh@163.com蔡景龙，E-mail: caijinglong@126.com