遗传性大疱性表皮松解症致病基因研究进展

于越乾 暴芳芳 刘 红

遗传性大疱性表皮松解症(hereditary epidermolysis bullosa, EB)是由皮肤中各种结构蛋白的遗传基因突变导致的一组机械性大疱病，临床主要表现为机械性脆性皮肤、张力性大疱和糜烂结痂等。其发病率大约为每5万个新生儿中会有1个EB患者，所有的种族都可能患此病，男女发病率相同。1886年Koebner首次引入大疱性表皮松解症这个术语，1962年Pearson首次明确提出了大疱性表皮松解症有三种类型[1]。根据2008年最新EB分类，主要分为单纯型大疱性表皮松解症(epidermolysis bullosa simplex，EBS)，交界型大疱性表皮松解症(junctional epidermolysis bullosa，JEB)，营养不良型大疱性表皮松解症(dystrophic epidermolysis bullosa，DEB)和Kindler综合征(kindler syndrome, KS)[2]。

EB的临床分型除了依靠特异的临床特征外，主要通过电子显微镜，免疫荧光和基因测序分析得到证实[3]。分子遗传学的进步对EB诊断分型产生很大的影响，特别是新的EB诊断分类标准发表后，越来越多的EB致病基因及突变位点被报道。这些基因编码与不同EB亚型相关的结构蛋白，结构蛋白的缺失导致了大疱的形成。迄今，至少有19个基因已经被报道，也有大量的文献报道了不同EB亚型的临床特征和已知致病基因及突变的联系[4,5]。详细致病基因及其编码蛋白见表1，本文就该病近年来发现的致病基因情况综述如下。

1 单纯型大疱性表皮松解症的致病基因

1991年，EBS成为第一种发现由中间丝基因突变引起的疾病[6]。表皮基底膜由4个超微结构亚群组成，由浅到深依次为细胞骨架、半桥粒斑和基底层角质形成细胞的胞浆层；透明板；致密板；真皮乳头层的致密板下带。EBS的大疱位于基底细胞胞质的最下部，患者常在手掌、肘部和足跖部位起疱，也可伴有其他系统的特殊表现。75%的EBS患者KRT5和KRT14基因发生突变[7]，8%的EBS患者是PLEC1发生突变导致的[8]，其他致病基因有PKP1、EXPH5、JUP、TGM5、DST、DSP、KLHL24、ITGA6和ITGB4等。

图1 EB致病基因及其编码蛋白

1.1 KRT5和KRT14 KRT5和KRT14编码角蛋白5和角蛋白14，二者突变的概率大致相同。KRT5和KRT14突变导致75%的EBS发生，可引起多种临床亚型，患者大部分为显性遗传。角蛋白是上皮细胞胞质中最丰富的结构蛋白，也是表皮、毛囊、毛发和指甲的重要组成结构，形成的网状结构可以维持角质形成细胞的形状。其分子量40～70 kD，中央为四个杆状α螺旋功能区，四个功能区之间是三个非α螺旋序列，两端连接氨基末端和羧基末端[9]。中央α螺旋区突变的患者临床表现更重，中间连接区和两端突变的患者病情较轻，这可能与角蛋白中间丝的装配受损相关[7]。此外，研究发现突变位点的数量，以及变化的氨基酸生物物理性质也影响EBS的严重程度。KRT5和KRT14突变使异常角蛋白聚集于细胞核下及半桥粒，导致表皮基底细胞中间丝形成障碍，破坏了蛋白网络的完整性和半桥粒的稳定性，使角质形成细胞受到外力时容易破裂，皮肤脆性增加。

1.2 PLEC1 PLEC1基因编码网蛋白，分子量499～533 kD。网蛋白呈哑铃状结构，包含一个中央的杆状区域和两侧的球状区域[10]。网蛋白广泛表达于各种组织，在基底层角质形成细胞中,网蛋白将细胞的网状结构与细胞膜上的半桥粒连接，在维持细胞和组织完整性、协调细胞结构等方面起重要作用。

PLEC1与EBS-幽门闭锁型(EBS-PA)和EBS-肌肉萎缩型(EBS-MD)相关。EBS-PA多见于外显子1-30错义突变以及位点的插入或缺失，临床表现为皮肤起疱和幽门闭锁；EBS-MD是一种罕见的常染色体隐性遗传疾病，与外显子31的突变相关，表现为新生儿皮肤起疱和进行性肌营养不良，大多数的患者皮肤电镜下显示有蛋白聚集、肌纤维变性和线粒体异常。此外，网蛋白的常染色体显性突变也可以引起EBS的其他亚型，这些病例通常没有皮肤外特征[11]。

1.3 PKP1 KRT5和KRT14被发现后，在其他结构蛋白中确定出几个相关致病基因[5]。PKP1基因位于1q32，编码的桥粒斑菲素蛋白-1主要表达于桥粒，与其他桥粒蛋白及角蛋白相互作用，在桥粒形成过程中增加稳定性。PKP1常染色体隐性突变表现为皮肤发育不良和皮肤脆性综合征，突变使桥粒内角质形成细胞丧失黏附功能，表现为皮肤脆性增加，而表皮分化及增殖改变导致外胚层发育不良[12]。

1.4 EXPH5 多个病例报道证实EXPH5基因纯合突变导致皮肤脆性增加和大疱形成[13]。EXPH5编码的Exophilin-5蛋白参与细胞内蛋白运输和外泌体分泌，在细胞内囊泡转运中起重要作用[14]。

1.5 JUP EBS的致病基因中，有许多罕见的常染色体隐性遗传基因，JUP就是其中之一。JUP编码的桥斑珠蛋白作为锚定分子抵抗机械应力，稳定表皮结构。基因敲除的小鼠表现为严重的心脏异常和早期胚胎死亡[15]。已报道几例常染色体隐性突变患者，临床表现为皮肤剥脱、毛发异常、掌跖角化和心肌病，桥斑珠蛋白严重缺失会发生致死性EB[16]。

1.6 TGM5 TGM5基因编码谷氨酰胺转移酶-5，为罕见EBS致病基因。谷氨酰胺转胺酶-5通过催化相邻多肽间谷氨酰胺-赖氨酸二肽键的形成，参与蛋白间交联，此过程对表皮细胞的形成和分化起重要作用[17]。TGM5改变引起皮肤剥脱综合征，这是一种以全身皮肤在红斑基底上角质层不断脱落为主的罕见常染色体隐性遗传综合征，临床上难与EB相鉴别[18]。

1.7 DST DST基因编码BPAG1，近年发现纯合的DST突变导致温和的EBS发生[19]。BPAG1为半桥粒上230kD大小的非胶原蛋白质，其球状羧基端周期性排列的氨基酸促进了与角蛋白的结合，氨基端与整合素β4、BPAG2相连，加强了中间丝与半桥粒的黏附[20]。BPAG1参与构建基底层细胞骨架，敲除BPAG1的小鼠出现皮肤脆性增加以及肌张力障碍[21]。在KRT5和KRT14基因代偿机制下，DST突变患者起疱不严重。

1.8 DSP 第一例DSP突变于1998年被报道为Carvajal综合征，表现为心脏及皮肤多系统损害[22]。DSP位于p24.3，编码桥粒斑蛋白，目前已报道40多个致病突变位点，多为杂合错义突变。桥粒斑蛋白是桥粒中表达最多的成分，主要存在于表皮和心肌。DSP突变会引起皮肤脆弱起疱、表皮松解症、掌跖角化病、心肌改变和甲改变。早期的皮肤改变可能预示心脏受累[23]。

1.9 KLHL24 根据全世界不同实验室的报告，约25%的EBS病例没有发现致病基因。2017年有研究者发现，KLHL24起始密码子等位基因突变会导致皮肤脆性增加[24]。KLHL24编码Kelch-like 24蛋白，在皮肤角质形成细胞、成纤维细胞以及黑素细胞表达，基因谱显示KLHL24与应激反应和细胞增殖相关的基因有密切联系。现已成为皮肤稳定性的新热点。有趣的是，KLHL24缺陷的老鼠没有皮肤脆弱表现，KLHL24和KRT14之间的的关系有待充分的描述[25，26]。

2 交界型大疱性表皮松解症的致病基因

JEB发病率较低，过去认为其为常染色体显性遗传病，近年报道了几例常染色体隐性遗传的病例[27]。JEB大疱存在于表皮-真皮交界的透明板，主要分为JEB-局限型和JBS-泛发型。导致JEB的基因如下所述。

2.1 LAMA3，LAMB3，LAMC2 LAMA3，LAMB3以及LAMC2基因突变导致层粘连蛋白-332改变。层粘连蛋白-332位于透明板与致密板连接处，与整合素α3β1和α6β4相互交联，并广泛结合于透明板。透明板将桥粒与基质下锚纤维紧密相连，在表皮细胞黏附过程中起关键作用，层粘连蛋白-322缺失引起位于透明板的大疱形成[29]。JEB-泛发型是最严重的一种亚型，大部分为纯合子突变，临床表现为广泛的黏膜脆性和严重并发症(包括发育不良、贫血、呼吸困难、肺炎或脓毒症等)，大多数个体在5～8月死亡。而JEB-局限型还残留一些有功能的层粘连蛋白-332，临床表现较温和[30]。此外，LAMA3突变会导致罕见的常染色体隐性遗传的喉-甲-皮肤综合征(Shabbir综合征)，主要发生在穆斯林人群中，临床表现为结膜和喉部的皮肤糜烂，甲营养不良和过盛的血管肉芽组织[31]。

2.2 ITGA6，ITGB4 ITGA6，ITGB4基因编码整合素α6β4，突变可引起EBS或JEB。整合素α6β4是一类连接细胞外基质和细胞骨架的受体，β4亚基的近膜区与网蛋白结合，远侧羧基端区与XVII型胶原相连[32]，删除小鼠部分ITGA6或ITGB4基因会造成广泛的表皮下水疱形成。大部分患者为常染色隐性突变遗传，但曾报道一例ITGB4错义突变导致的常染色体显性遗传亚型[33]。ITGA6或ITGB4突变已被证实导致罕见的JEB-幽门闭锁型(JEB-PA)，患者出生时即可出现幽门闭锁，甚至死亡，高度保守的氨基酸错义突变可能其相关[34]。

2.3 ITGA3 ITGA3基因编码整合素α3，与间质肺疾病、肾病综合征和JEB相关[35]。研究发现整合素α3对调节角质细胞粘附和迁移具有潜在意义，敲除ITGA3的小鼠表皮与真皮之间出现水疱，肾脏和肺产生缺陷，在出生24小时内死亡[36]。

2.4 COL17A1 COL17A1基因位于6p12.1，包含112个外显子，跨度超过496 kb。COL17A1编码XVII型胶原(又称BPAG2)。BPAG2是三条α1链组成的三聚体，胞内区域与BPAG1和整合素β4结合。电镜下可见包含由重复Gly-X-Y三肽组成的胶原区插入致密板，羧基端反转插入透明板，对稳定透明板中锚纤维结构起重要作用。 COL17A1突变引起交界性大疱形成，皮肤病理表现为表皮细胞松解，基底角质形成细胞脆弱，临床表现为皮肤黏膜机械刺激后出现水疱和糜烂面。

3 营养不良型大疱性表皮松解症的致病基因

DEB是仅次于EBS的第二常见的类型，大疱位于致密板下。COL7A1基因是其发生的最重要基因。COL7A1编码VII型胶原蛋白，内含复杂内含子和118个外显子，表达于皮肤、角膜以及胃肠粘膜。VII型胶原蛋白由三股螺旋体形成的α-肽链构成。在组装过程中，3个胶原蛋白链聚集成三聚体分子，折叠成三螺旋状构象，从细胞内分泌到细胞外后，大量VII型胶原二聚体组装成超分子与层蛋白-511结合。这是基底膜的主要成分，这些结构被称为锚纤维[38]，锚纤维受损及缺失会导致致密板下水疱形成。COL7A1主要呈常染色体遗传，通常为错义突变,比如甘氨酸被另一个氨基酸替换导致的锚纤维装配受损[39]。皮肤表现的严重程度取决于COL7A1突变类型，常染色体隐性遗传DEB通常比常染色体显性遗传DEB严重得多，包括广泛的皮肤侵蚀、并指和牙齿病变[38]。在修饰基因和环境因素影响下，DEB的临床表现有很大差异。

4 Kindler综合征的致病基因

FERMT1基因编码Kindlin1蛋白，突变导致Kindler综合征。Kindler综合征是一种常染色体隐性遗传的皮肤病，临床表现为皮肤起水疱、粘膜炎症和不同程度的光敏感。除了皮肤的特征特性外，病人偶有肠道症状，包括腹泻、牙周炎以及结肠炎。严重的肠道并发症患者很少报道，目前还不清楚这是其特点还是巧合[40]。FERMT1位于染色体20p12.3，包含15个外显子，Kindlin1参与了肌动蛋白细胞骨架与细胞外基质之间的连接。角质形成细胞中缺少Kindlin1蛋白会导致细胞粘附和增殖减少、细胞凋亡增加以及细胞极性丧失[41]。

5 结语

基因型-临床亚型之间的关系是EB遗传学研究的热点，迄今为止已经发现19个致病基因，但仍有部分患者没有找到致病基因。目前还发现一些与皮肤脆弱相关的基因，如DSC3和DSG1，这些基因是否应该包括在EB的致病基因有很大争议。相信随着研究的深入，EB的基因型-临床亚型之间的关系会逐渐阐明，这将为以后的临床诊断、遗传咨询和基因治疗提供有效的理论依据。