γ分泌酶基因突变在反常性痤疮的研究进展

周鹏军 王宝玺 林立航 肖学敏

1福建医科大学研究生院，福州 350001；2中国医学科学院 北京协和医学院 整形外科医院皮肤科，北京 100144；3福建医科大学附属协和医院皮肤科，福州 350001

反常性痤疮（acne inversa，AI；OMIN#142690），又称化脓性汗腺炎、毛囊闭锁三联症，典型表现为皱褶部位反复发作的脓肿、窦道、瘢痕形成。发病机制与遗传、免疫、内分泌、环境因素等有关。目前尚缺乏早期诊断的指标和有效预防复发的方法。目前我国报道的AI 绝大多数有家族史。遗传学证据表明，家族性AI 属于单基因病，遗传方式为常染色体显性遗传，致病基因位于染色体1p21.1-1q25.3，发病基础为γ 分泌酶基因单倍体不足［1］。现将γ 分泌酶突变的致病机制和临床意义综述如下。

一、γ分泌酶基因突变的致病机制

1.γ分泌酶基因突变：2010年，Wang等［2］首次在6个AI中国家系中发现 γ 分泌酶 NCSTN、PSEN1、PSENEN 基因存在杂合子突变，这些突变随后在3 个法国家系、2 个英国家系、1个日本家系和4例散发病例中得到证实［3］。至今已报道的突变，18 个位于 NCSTN，3 个位于 PSENEN，1 个位于PSEN1［3-4］。突变的类型包括 4 个无义突变、7 个框移突变、7个剪切体变异和4个错义突变［4］。现已发现的γ分泌酶基因突变绝大部分是NCSTN突变，因此目前研究的重点在于NCSTN基因突变引起AI的机制。

2.NCSTN 突变对 γ 分泌酶活性的影响：γ 分泌酶包含4个组分，分别为早老蛋白（presenilin，PS）、纳卡斯楚因蛋白（nicastrin，NCT）、前咽缺陷蛋白1（anterior pharynx defective-1，APH1）、早 老蛋白增强子 2（presenilin enhancer-2，PEN2）。人类PS有PS1和PS2两种亚型，PS1是γ分泌酶的主要功能亚基，可裂解成氨基末端片段（N-terminal fragments，NTF）和羧基末端片段（carboxy-terminal fragments，CTF）两部分，其中PS1-CTF 被认为是γ 分泌酶起催化作用的核心成分［5］。NCT是γ分泌酶最大的亚基，具有大叶和小叶两个结构，与APH1a 一起稳定酶的功能。目前尚未发现NCT 蛋白成分或特殊区域变异。有趣的是，NCSTN 基因突变位点均位于胞外域，并且目前尚未发现突变的高频热点，说明NCSTN 胞外域的功能对γ分泌酶的稳定性具有重要作用［6］。

NCSTN 基因杂合子突变引起NCSTN 水平下调已经在多个家族性AI 患者和NCSTN siRNA 干扰的细胞模型中得到验证［7-8］，NCT 蛋白表达下降也在 3 例家族性 NCSTN c.477C＞A 患者皮损得到证实［7］，但对 γ 分泌酶蛋白活性的影响目前仍有争议。Xiao 等［7］发现，NCSTN 基因敲减的原代成纤维细胞和HaCaT 细胞PS1-CTF 表达均下降，说明在体外原代成纤维细胞和HaCaT 细胞中γ 分泌酶的活性下降。然而，Pink 等［8］报道1 例 NCSTN（NCSTN 1125+1 G＞A）突变者原代成纤维细胞NCT mRNA 表达下调，成熟型NCT（mNCT）蛋白表达亦下降，但成熟γ分泌酶PS1-CTF 总量不变，表明γ分泌酶活性不变。另外，在NCSTN缺陷细胞中分别共表达4 种不同的NCSTN 错义突变cDNA，与野生型相比，只有其中1种PS1-CTF 表达下降，另外3种并不下降［9］，提示NCSTN 基因突变可不影响γ分泌酶活性。

3.γ分泌酶-Notch通路：γ分泌酶是一种大分子量膜整合蛋白酶复合体，能水解和切割50多种1型膜蛋白，包括淀粉样前体蛋白（amyloid precursor protein）、Notch 受体、血管内皮生长因子受体、表皮生长因子受体4［10］。PSEN1-PSEN2-、PSEN1-和NCSTN-敲减小鼠均出现毛囊滤泡角质化、萎缩和上皮囊肿的形成［11-13］，而 Notch 蛋白（Notch 1、2、3）敲减小鼠亦表现出相似的皮损［11］。由此推测AI 患者可能通过γ分泌酶-Notch信号通路导致AI的发生。Xiao等［7］发现 NCSTN 低表达的 HaCaT 细胞 Notch1 和 Notch3 表达下调，但PI3K-AKT 升高，并且用免疫组化在3 例NCSTN c.477C＞A家族患者中证实Noth1和Notch3下调以及靶基因HES-1（hairy enhancer of Split-1）正相关性下调［14］。这些结果说明家族性AI 通过Notch 和PI3K-AKT 通路促进角质形成细胞增殖。而 Zhang 和 Sisodia［9］发现在 NCSTN 基因 4 个错义突变（V75I、D185N、P211R 和Q216P 变异）的细胞模型中，仅有Q216P变异影响Notch的剪切。

上述结果表明，NCSTN 基因突变不一定影响γ 分泌酶活性，也不一定影响Notch的剪切，说明NCSTN错义突变不完全通过Notch 信号传导参与AI 的发生。基因突变与γ 分泌酶-Notch轴之间可能存在“量-效关系”，当γ分泌酶含量减少至某一阈值时才会引起下游分子效应的改变。

Notch 信号通路在AI 中的致病机制是目前关注的焦点。Notch通路缺陷的致病机制主要体现在以下3个方面：第一，毛囊角化是AI 早期共同的病理表现，与角质形成细胞异常增殖分化有关。家族性AI 患者，在γ 分泌酶基因单倍体不足的遗传背景下，部分通过γ 分泌酶-Notch 轴影响角质形成细胞的增生分化［7］。适当的Notch 信号对维持毛囊和皮肤附属器的内外根鞘至关重要，Notch信号受损可转变外根鞘细胞的命运，导致毛囊转化为富含角蛋白的表皮囊肿［15］。第二，固有免疫中，角质形成细胞和巨噬细胞是重要的促炎分子来源。角质形成细胞组成性表达或者在模式识别受体刺激下分泌更多的炎症细胞因子如白细胞介素1β（IL-1β）；巨噬细胞高表达Toll 样受体2 激活丝裂原活化蛋白激酶（mitogen activated protein kinase，MAPK），介导肿瘤坏死因子α、IL-12等促炎因子分泌增加；角质形成细胞和中性粒细胞分泌的载脂蛋白2与肿瘤坏死因子α 形成炎症放大环路，趋化更多的中性粒细胞浸润。适应性免疫应答中，Th1 细胞分泌大量干扰素γ，Th17/Treg 失衡导致IL-17、IL-23等促炎因子大量分泌，干扰毛囊干细胞稳态和毛囊漏斗状结构的完整，并导致毛囊周围炎［15］。生理状态下，丝裂原激活蛋白激酶磷酸酶1（mitogen-activated protein kinase phosphatase-1，MKP-1）可以抑制巨噬细胞和树突细胞MAPK 活化，从而抑制炎症因子产生。当Notch 信号减少，不足以通过MKP-1抑制巨噬细胞MAPK信号激活的固有免疫时，可导致Th17 为主的炎症反应和IL-17 介导的中性粒细胞浸润［15］。第三，细菌感染、吸烟、摩擦、温度、pH值等因素可能通过抑制Notch信号通路加剧炎症反应的发生［16］。

除了Notch 信号通路下调，表达谱芯片分析提示，NCSTN敲减的HaCaT细胞中表达下调的信号通路包括经典与非经典的Wnt、p53以及核因子kappa B，上调的信号转导通路包括 FoxO、PI3K-Akt、Ras-MAPK-ERK 及 Insulin-IGF［7］。生物学功能富集分析提示这些信号通路绝大部分与角质形成细胞增生分化有关。因此，这些通路有望揭示角质形成细胞异常增殖分化的机制。

二、γ分泌酶基因突变的临床意义

目前证据表明，遗传和环境因素对AI 发病都有作用，但遗传对发病的作用大小仍不清楚。

1.γ分泌酶基因突变与AI的发生：γ分泌酶基因突变不等于AI的发生，一方面，多种疾病检测出γ分泌酶亚基的基因突变，除了AI，还包括家族性阿尔茨海默病（Alzheimer disease）、扩张性心肌病、乳腺癌、白血病、家族性粉刺（familial comedones）、皱褶部网状色素异常（Dowling-Degos disease，DDD）［3，17］。另一方面，AI患者中除了发现γ分泌酶组成成分基因突变，还发现启动子区域PSTP1P1变异、TNF基因多态性［11，18］。另外，英国12例报告有家族史的AI患者中，并未发现γ 分泌酶基因突变［12］。家族性AI 患者中γ 分泌酶基因突变的低检出率说明可能存在其他突变基因未被发现。

2.再现风险及阿尔茨海默病风险：γ分泌酶基因突变虽然在多个国家和多个家系得到证实，但突变者仅占AI人群的一小部分。AI 为常染色体显性遗传，理论上受影响的一级亲属应为50%。然而，在Fitzsimmons 等［13］的研究中，只有34%受到影响。一级亲属中γ分泌酶基因突变的不完全外显率可能与尚未发病的年轻隐性患者有关，或者受吸烟、肥胖等其他危险因素的影响。

家族性AI 和阿尔茨海默病均存在γ 分泌酶基因突变，因此AI 与阿尔茨海默病的相关性引起了人们的关注。在美国对28 755例AI患者的一项回顾性研究中，与健康人相比，AI患者患阿尔茨海默病的风险并未增加［19］，遗憾的是，作者并未指出家族性AI 患者的阿尔茨海默病风险是否增加。随着更多家族性AI 患者的发现，有望阐明二者的关系。

3.基因型和表型的联系：家族性粉刺和AI 患者均有PSENEN 基因突变，病理上均有毛囊角栓的形成。家族性粉刺好发于面部、颈部、躯干和前臂，少数皮损可发展为脓疱和痤疮样皮损［20］；AI好发于皱褶部位，易形成脓肿、窦道和瘢痕。PSENEN 基因突变患者不同的皮肤表现，可能与皱褶部位的摩擦、细菌感染等环境因素有关。家族性阿尔茨海默病和AI患者均有PSEN1基因突变，分别表现为神经系统和皮肤的病理表现，不同组织的基因修饰和环境因素可能在其中扮演着重要作用。

AI的平均发病年龄为20～24岁，13岁前发病的称为早发型AI 患者。与普通AI 患者相比，早发型AI 患者家族史的比例更高（55.6%/34.2%），且有多个部位皮损［21］。目前报道的有家族史的患者绝大部分有γ分泌酶基因突变。由此推测，基因突变患者更趋向于早发且病情更重。

2013年，Canoui-Poitrine 等［22］使用潜在分类（latent class analysis，LC）法对 618 例 AI 患者进行统计分析，将 AI 分为“经典型”和“非经典型”。经典型（LC1亚型，腋窝-乳房型）AI 主要累及腋窝、腹股沟和女性乳房下区域。非经典型分为LC2（毛囊型）和LC3亚型（臀部型），可能与γ分泌酶基因突变相关。随后，Ingram 和 Piguet 等［23］对 13 个家系和 10 例散发的γ 分泌酶基因突变患者的临床特征进行总结，将上述患者均归类于LC2亚型（毛囊型）。

最近，Xu 等［24］和 Li 等［3］分别对 NCSTN 突变和 PSENEN突变患者的临床特征进行概括。Xu 等［24］证实53 例家族性NCSTN 突变患者临床特征符合LC2 型（毛囊型），但突变患者未发现AI 的典型表现——藏毛窦，且与Canoui-Poitrine等［22］的研究相比，AI 患者中吸烟患者的比例由88%下降为34%，这种差异的原因可能与种族、样本例数少有关。值得注意的是，所有NCSTN 突变患者均有不同程度的瘢痕，瘢痕呈圆形或椭圆形，深度1～3 mm，比痤疮的瘢痕大且深。Li 等［3］将 13 个家系 PSENEN 基因突变患者分为 AI 型、DDD型、AI 合并 DDD 三型，其中 AI 型临床特征符合 L2 型，DDD型仅表现为类似于DDD的网状色素沉着，AI合并DDD型兼有AI 和DDD 的临床特征。作者认为PSENEN 基因突变患者网状色素沉着是AI 的特殊亚型。有趣的是，NCSTN 或PSEN1 突变患者中尚未报告有色素沉着亚型，提示网状色素沉着很有可能是PSENEN突变患者特殊的临床表现。

总之，虽然潜在分类法分型在一定程度上能联系基因型和表型，但目前仍然没有一个表型分类系统可以预测疾病的严重程度和治疗的有效性。

三、结语

家族性AI发病机制仍知之甚少，目前研究的热点主要集中于遗传和免疫两方面。现已明确，在γ 分泌酶基因突变的遗传背景下，毛囊角栓形成是关键，免疫反应失调是核心，感染、内分泌、吸烟、肥胖则加重AI 的发生。进一步认识γ分泌酶的结构功能和毛囊病理生理，检测γ分泌酶下游信号传导通路分子，深入研究表观遗传学和非编码RNA参与炎症的机制以及炎症网络构建等均将有利于系统阐述AI的完整机制，为临床诊断和治疗提供依据。

利益冲突所有作者均声明不存在利益冲突