先天性鱼鳞病致病基因研究进展

DOI：10．3760／cma．j．issn．1673。4173．2013．05．014 作者单位：201408上海奉贤区皮肤病防治所皮肤科(孙忠辉、郭 韫懿)；上海交通大学医学院附属新华医院皮肤科(李明、姚志荣) 通信作者：姚志荣，Email：zryaosmu@sohu．con 本文主要缩写：Iv：寻常性鱼鳞病，FLG：中间丝聚合蛋白，EHK： 表皮松解性角化过度型鱼鳞病，IB：Siemens大疱性鱼鳞病，ARCI： 常染色体隐性遗传鱼鳞病，LI：板层状鱼鳞病，NCIE：非大疱先天性 鱼鳞病样红皮病，HI：丑角样鱼鳞病，STS：类固醇硫酸酯

孙忠辉^，郭韫懿 李明 姚志荣

【摘要】鱼鳞病是由许多疾病组成，其中很大一部分是遗传性疾病。这种疾病通常是表皮最先被影响，其主要特征是在临床上表现为全身皮肤干燥、粗糙和鱼鳞状鳞屑，组织学上绝大部分是角质层增厚。先天性鱼鳞病至少有20种，随着遗传技术的进步，此类疾病已经得到了不少认识。该病的发生与组成皮肤屏障的基因突变有关。这些基因编码：角质细胞形成有关的结构蛋白，细胞连接蛋白，细胞连接水解、脂质代谢及DNA修复所需酶类。此类疾病由于遗传异质性和临床异质性原因分类非常复杂。根据遗传模式进行分类，可更好了解基因型-表型之间的关系。本文根据遗传模式不同，概述这一组疾病的致病基因研究进展。

【关键词】先天性鱼鳞病; 遗传模式; 基因; 突变

Advances in congenital ichthyosis pathogenesis gene research

SUN Zhong-hui, GUO Yun-yi, LI Ming, YAO Zhi-rong. Department of Dermatology, Fengxian Institute of Dermotosis Prevention, Shanghai 201408, China

Corresponding author：YAO Zhi-rong, Email: zryaosmu@sohu.com

【Abstract】Ichthyosis is caused by an abnormality in skin growth that results in drying and scaling. It can occur as a disease limited to the skin or in association with abnormalities of other organ systems. Histologically,the vast majority characterize thickening of the stratum corneum. The ichthyoses are a group of skin diseases ，of which large parts are inherited forms. There are at least 20 types of congenital ichthyosis. Genetic approaches to understanding congenital ichthyosis have revealed the gene defects underlying many of these genodermatoses. The occurrence is related to the gene mutation with the composition of the skin barrier.These genes encode: keratinocytes relevant structural protein, the cell junction protein, cell connection hydrolysis required for lipid metabolism and DNA repair enzymes. However, classification is very complex due to genetic heterogeneity. Classification based on genetic pattern can better understand the relationship between genotype - phenotype.This review mainly provides an overview of the progress of the pathogenic genetic studies in those congenital forms, according to the different genetic patterns.

【Key words】congenital ichthyosis; genetic pattern; gene; mutation

鱼鳞病是由许多疾病组成，其中很大一部分是遗传性疾病。这种疾病通常是表皮最先被影响，其主要特征是在临床上表现为全身皮肤干燥、粗糙和鱼鳞状鳞屑，组织学上绝大部分是角质层增厚。先天性鱼鳞病是由于先天遗传缺陷引起的一组疾病。此类疾病由于遗传异质性和临床异质性原因分类非常复杂。本文根据遗传模式不同，对这一组疾病的致病基因研究进展做一概述。

常染色体半显性遗传

寻常性鱼鳞病(IV)是泛发性鱼鳞病中最常见，也是症状最轻的。患者生后数月出现白色或灰色鳞屑对称分布于背部及四肢伸侧，尤其双下肢。掌跖可有过度角化及线纹增多，毛周角化也很常见。可并发特应性皮炎、哮喘，症状冬重夏轻，多数患者青春期后病情减轻。

研究发现中间丝聚合蛋白(FLG）与IV有关。中间丝聚合蛋白的编码基因是FLG，该基因位于1号染色体，长度约为23.03 kb，含有3个外显子，外显子3长度为12573bp，其编码序列为12048bp，它是由10-12重复序列（972bp）组成。外显子1序列非编码，外显子2包含起始密码子，而几乎整个中间丝聚蛋白原都由外显子3编码。中间丝聚蛋白在维持表皮屏障的通透性、调节皮肤正常pH值、防御微生物对皮肤的侵犯等都起重要作用。

McKinley-Grant等(1989) 首先克隆了cDNA。Smith等（2006）证实FLG突变与IV有关，两个突变R501X和2282del4均位于FLG重复序列1中。他们认为IV属于半显性遗传病，R501X纯合子表现为中度患者，R501X／2282del4杂合子具有严重的IV表现。Palmer等(2006)研究显示FLG的R501X和2282del4突变在欧洲人中与特应性皮炎（AD）和哮喘有关。在欧洲虽然FLG有新突变报道但最普遍的仍是R501X和2282del4。Nomura 等 (2007) ^[1]对7例日本IV患者FLG测序发现突变S2554X 和3321delA，在143例AD患者也发现了此二种突变。无论是患者还是正常对照都未发现R501X和2282del4。Zhang H等（2010） ^[2]在对261例中国汉族AD患者研究发现3321delA 和K4671X是高频突变。以上表明FLG高频突变在IV和AD人种上有不同分布。FLG突变与银屑病易感也有关。Hu等（2012）^[3]发现在一IV与银屑病并存的家系中有K4022X。此突变纯和仅发现在银屑病患者，而杂合却在IV和正常人发现。

值得注意的是Liu等（2008） ^[4]在对两个IV家系连锁分析研究时，确认了新的位点，定位在染色体10q22.3-q24.2。

常染色体显性遗传

表皮松解性角化过度(EHK)，又称先天性大疱性鱼鳞病样红皮病(BCIE)，为常染色体显性遗传。临床表现为出生短时间内突发泛发性红斑大水泡鳞屑，数月内消失。约第三，四年起皱褶区及伸侧出现角化过度性线状疣样皮损，掌跖呈板样角化。以后发展为广泛的角化过度，持续终生。病理表现为典型的棘层松解角化过度。电镜下角质形成细胞核周的中间丝聚集成团块，这些聚集团块被K1和K10特异的抗体所标记。KRT1、KRT10基因是EHK的致病基因。

Compton 等 (1992)用连锁分析将EHK基因定位染色体12q11-q13的KRT1基因。Lessin等 (1988)则定位于 17q12-q21的KRT10基因。此后关于KRT1、KRT10基因突变的检测多有报道，以点突变为主，螺旋起始区及螺旋末尾区是突变热点。

EHK的限局型：表皮痣（Epidermal nevi）是沿Blaschko 线分布局部增厚的色素沉着过度皮损。虽然在临床很难区分，但EHK表皮痣病理上呈典型表皮松解角化过度。父母如具有此种表型，后代往往具有泛发性EHK。这种嵌合型突变KRT1、KRT10 基因突变发生在受精卵形成之后的胚系发育阶段，患者外周血及正常皮肤中均检测不到，只有在皮损处的表皮细胞才可检出。

Siemens大疱性鱼鳞病 (IBs)由KRT2基因突变引起的，与EHK的表型极为相像。出生时即有广泛水疱，继而为角化过度性鳞屑所替代，主要累及四肢屈侧皮肤，不伴红皮病。电镜显示患者棘层和颗粒层角质形成细胞内中间丝聚集，颗粒层细胞间有松解性角化过度。该病也为常染色体显性遗。Steijlen 等 (1994)用连锁分析定位于12染色体编码2型角蛋白的区域。KRT2热点突变区位于KRT2的杆状区高度保守的羧基末端，但也有在H1区^[5]。

IBs因与EHK表型相似，当无KRT1、KRT10基因突变时需检测KRT2基因。Bygum等（2012） ^[6]在对来源12个家系的16位EHK患者临床和突变检测中发现：5个家系是KRT1突变，6个家系是KRT10突变。1个家系尽管临床诊断为IBs，也未检测出KRT1和KRT10突变，但仅查到了位于外显子1上缺失18个碱基的多态。该研究发现EHK中自发突变为75%远高于既往50%,在螺旋区的突变表型较严重，而且KRT1突变患者都有掌跖角化症。

EHK中，其它涉及角蛋白基因突变的常染色体显性遗传疾病。高起鱼鳞病致病基因为KRT1，环状表皮松解性鱼鳞病致病基因为KRT1、KRT10。

总的来说，EHK本身是一个病名。但在组织病理上，是一组编码角蛋白的基因突变所引起的单基因疾病的共同特征。又如豪猪状鱼鳞病实际上是症状学命名。目前分Brocq型，Lambert型，Bafverstedt型，Curth—Macklin型，Rheydt型。Brocq型病理上也是表皮松解性角化过度。

常染色体隐性遗传

常染色体隐性遗传鱼鳞病（ARCI）。主要是指板层状鱼鳞病(LI)和非大疱先天性鱼鳞病样红皮病(NCIE)。最初LI就是指所有ARCI，上世纪八十年代ARCI逐渐分为LI和NCIE。但在临床上仍有许多病例，无论在组织病理或是电镜超微结构都无法将两者严格区分。临床上90%此二类患者为火棉胶婴儿，但LI在早期一个月内会死于败血症和蛋白电解质紊乱或有的病人会彻底痊愈，也有病人会长期具有类似寻常鱼鳞病表型。NCIE相较于LI具有红皮病是特征性的，病人伴有掌跖角化过度、手指挛缩、半数病例伴有甲损害包括甲粗糙不平、指甲下疣状增生或角化不全，病变还可累及到头皮，睫毛和眉毛脱落的发生率高于板层状鱼鳞病；但是眼睑外翻、口唇外翻却较LI发生率低。因此Akiyama ^[]认为此二者仍是同一种角化疾病，是一组异质性很强的疾病。但承认目前将二者划分是有益于治疗的。

ARCI的发病机制可能与表皮最终分化过程中角质细胞套膜(CE)蛋白异肽键形成异常或与表皮脂质屏障的形成障碍有关。涉及的致病基因主要有：TGM1、ALOXE3、ALOX12B、ABCA12。

TGM1基因,位于染色体 14，TGMl基因编码表皮转谷氨酰胺酶酶—1是表皮表达的三种TGM的主要亚型，也是与膜相连的钙依赖性硫醇酶，可催化角质蛋白CE前体蛋白间ε一(γ谷氨酰)赖氨酸交联的形成，提高膜结构的稳定性，防止水分缺失和细菌感染。Yamanishi等(1992)使用原位荧光杂交技术将TGMl确认在在14q11．2。Farasat等(2009) ^[8]认为相较错义突变，其中至少有一种截断突变与LI出生时即有的少汗过热严重症状有关。编码精氨酸的密码子有高频突变，主要是CpG二核苷酸的脱氨引起。最常见突变是在内含子5的A→G换位，占总突变的28%。ARCI临床症状与TGM1基因突变呈明显相关的有：出生时火棉胶、睑外翻、碟形鳞屑、脱发。

ALOXE3和ALOXA12B基因分别编码脂加氧酶-3和12-R脂加氧酶。与速发型过敏和炎症有关的白三烯可由花生四烯酸经脂加氧酶催化而制得。脂加氧酶-3和12-R脂加氧酶是表皮型脂加氧酶，可通过此途径参与皮肤的终末分化,调节皮肤屏障的发育、形成、功能及影响其外观与结构。NCIE皮肤的渗透屏障作用是失常的，此二酶加速经皮肤水分缺失和表皮细胞有丝分裂，因此可出现鱼鳞病症状。Eckl 等 (2005)研究17个NCIE家系它们11个点突变在ALOXE3基因,p.Arg234X和p.Pro630Leu为热点突变；5个点突变在ALOXA12B基因。2009年又在对250名ARCI患者研究发现此二基因是除TGM1以外的第二致病基因，以上二突变依然是热点突变^[9]。

ABCA12基因，编码ATP结合盒转运子A12蛋白，是ATP结合盒式转运蛋白超家族成员。ABCA12是角质包膜中参与脂质转运的角质细胞脂质转运子,它的功能缺失导致角质层脂质转运出现障碍。免疫电镜显示位于人类表皮上层的角质形成细胞。Lefevre 等 (2003) 研究LI，发现4个错义突变在ATP结合域,此区域为高度保守区。Nawaz等^[10]发现了一新突变p.G1559V，尽管也发生在此区域但症状较轻。

ABCA12基因也是ARCI中丑角样鱼鳞病(HI)致病基因。它是鱼鳞病中表型最严重、最易发生死亡的疾病。患儿在出生时有外貌奇异，坚硬的盔甲包被体表使面部变形呼吸和喂养受限。可有显著的睑外翻唇外翻，以及耳廓缺如和末节指(趾)骨坏疽。Kelsell 等(2005)确认致病基因ABCA12位于2q35，并发现在12个HI中有11个患者有基因内缺失和移码缺失。ABCA12基因目前大约有56个突变被报道，分散在48个HI、10个LI、8个NCIE家系中。62.5%为致蛋白截断突变，引起的表型大多为HI. 而NCIE的突变是至少含一错义突变，在基因编码蛋白第一个与ATP结合域发生的复合错义突变会引起LI^[11]。

ARCI致病基因较多。Fischer等（2009） ^[12]在对520个独立家系队列研究中认为，ARCI致病基因32%为TGM1；16%为Ichthyin,12%为ALOX12B；8%为CYP4F22；5% 各为ALOXE3 和ABCA12 。大约22%没有发现基因突变。近来NIPAL4基因突变在ARCI也被报道。

迂回线状鱼鳞病即Netherton综合征(NS)。临床特征：患者生后不久出现呈匐行性环状或多环状鳞屑性损害，皮疹呈湿疹样或脂溢性皮炎样；具有特应性素质；竹节样毛发。目前致病基因为SPINK5基因

SPINK5基因位于染色体5，基因编码淋巴上皮Kazal型相关的抑制蛋白。Chavanas(2000)将NS致病基因定位在5q32。Walley 等 (2001)发现能编码的多态G1258A与特应性皮炎、哮喘有关。Kato 等(2003)将8个多态在日本对124个AD患者和110个对照作了研究。发现包括G1258A在内的7个多态与AD是相关的；但血清IgE水平与SPINK5基因型没有相关。Zhao等(2012) ^[12]也发现多态G1258A, G2475T在中国东北人群中与AD相关。在表型与基因型研究中，Komatsu等（2008） ^[13]认为SPINK5基因突变发生的部位越早，LEKTI蛋白表达也就越少，表型也越重。出生时身体情况、生长滞后、裸露部皮肤易激惹及皮肤感染的发生频度被认为与基因型是有关的；瘙痒、嗜酸性粒细胞和IgE水平、竹节发、汗液分泌则无关。

X连锁鱼鳞病

X连锁隐性遗传病（XLRI），该病发生在男性，女性仅为携带者。常于出生时或生后不久即发病，表现为全身皮肤干燥、粗糙，覆着黑褐色鳞片，主要累及肢体伸侧颈部及耳前区受累为该病的特征。目前致病基因为STS基因。

STS基因位于染色体Xp22.3。此基因与Y染色体有同源序列，即存在假基因。基因编码类固醇硫酸酯酶(STS)。STS在表皮主要位于颗粒层板层体，在角质层的间隙中产生胆固醇起到屏障作用。随着胆固醇硫酸盐降解累积到一定程度，桥粒降解，导致正常的脱屑。

STS基因cDNA是Ballabio等从胎盘组织克隆的。STS基因突变一般可分为：完全缺失、部分缺失、点突变。所有突变都导致STS酶活性降低。Cañueto等（2010）^[14]采用扩增外显子1、5、10方法研究40个XLRI,其中完全缺失占90%，远高于既往报道。目前报道的13个点突变大都位于外显子5-10，即编码STS酶的羧基端部位。

STS基因所在区域里有多个其它基因,当出现全部缺失或部分缺失时相应基因也会影响，这就是所谓毗连基因缺失综合征。最常影响的基因为VCX、VCX3A。毗连基因缺失综合征不仅有XLRI症状而且还有如隐睾、骨骼异常、单侧肾发育不全、智力发育障碍等更加严重症状（Kallman综合征）^[15]。

参考文献

1. Nomura T, Sandilands A, Akiyama M, et al. Unique mutations in the filaggrin gene in Japanese patients with ichthyosis vulgaris and atopic dermatitis. J Allergy Clin Immunol. 2007,119(2): 434-440.

2. Zhang H, Guo Y, Wang W, et al. Mutations in the filaggrin gene in Han Chinese patients with atopic dermatitis. Allergy. 2011,66(3): 420-427.

3. Hu Z, Xiong Z, Xu X, et al. Loss-of-function mutations in filaggrin gene associate with psoriasis vulgaris in Chinese population. Hum Genet. 2012,131(7): 1269-1274.

4. Liu P, Yang Q, Wang X, et al. Identification of a genetic locus for ichthyosis vulgaris on chromosome 10q22.3-q24.2. J Invest Dermatol. 2008,128(6): 1418-1422.

5. Nishizawa A, Toyomaki Y, Nakano A, et al. A novel H1 domain mutation in the keratin 2 gene in a Japanese family with ichthyosis bullosa of Siemens. Br J Dermatol. 2007,156(5): 1042-1044.

6. Bygum A, Virtanen M, Brandrup F, et al. Generalized and Naevoid Epidermolytic Ichthyosis in Denmark: Clinical and Mutational Findings. Acta Derm Venereol.2012,doi: 10.2340/00015555-1447.

7. Akiyama M, Sawamura D, Shimizu H. The clinical spectrum of nonbullous congenital ichthyosiform erythroderma and lamellar ichthyosis. Clin Exp Dermatol. 2003,28(3): 235-240.

8. Farasat S, Wei MH, Herman M, et al. Novel transglutaminase-1 mutations and genotype-phenotype investigations of 104 patients with autosomal recessive congenital ichthyosis in the USA. J Med Genet. 2009，46(2): 103-111.

9. Eckl KM, de Juanes S, Kurtenbach J, et al. Molecular analysis of 250 patients with autosomal recessive congenital ichthyosis: evidence for mutation hotspots in ALOXE3 and allelic heterogeneity in ALOX12B. J Invest Dermatol. 2009,129(6): 1421-1428.

10. Nawaz S, Tariq M, Ahmad I, et al. Non-bullous congentital ichthyosiform erythroderma associated with homozygosity for a novel missense mutation in an ATP binding domain of ABCA12. Eur J Dermatol. 2012,22(2): 178-181.

11. Akiyama M. ABCA12 mutations and autosomal recessive congenital ichthyosis: a review of genotype/phenotype correlations and of pathogenetic concepts. Hum Mutat.2010,31(10): 1090-1096.

12. Fischer J. Autosomal recessive congenital ichthyosis. J Invest Dermatol.2009,129(6): 1319-1321.

13. Komatsu N, Saijoh K, Jayakumar A, et al. Correlation between SPINK5 gene mutations and clinical manifestations in Netherton syndrome patients. J Invest Dermatol.2008,128(5): 1148-1159.

14. Canueto J, Ciria S, Hernandez-Martin A, et al. Analysis of the STS gene in 40 patients with recessive X-linked ichthyosis: a high frequency of partial deletions in a Spanish population. J Eur Acad Dermatol Venereol. 2010，24(10): 1226-1229.

15. Cho EH, Kim SY, Kim JK. A Case of 9.7 Mb Terminal Xp Deletion Including OA1 Locus Associated with Contiguous Gene Syndrome. J Korean Med Sci. 2012，27(10): 1273-1277.