李晶輝尤家寶劉 紅張福仁

·綜述·

FLG基因及相關(guān)疾病研究進(jìn)展

李晶輝1，2尤家寶1，2劉 紅1，2張福仁1，2

絲聚蛋白(filaggrin，F(xiàn)LG)基因位于人類染色體1q21．3，其翻譯表達(dá)產(chǎn)物與維持皮膚屏障和細(xì)胞分化功能密切相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)FLG基因的多態(tài)性與特應(yīng)性皮炎、銀屑病、尋常型魚鱗病等多種疾病發(fā)病相關(guān)，本文對近年關(guān)于FLG基因及與其相關(guān)疾病的研究進(jìn)行了綜述。

FLG;特應(yīng)性皮炎;銀屑病;尋常型魚鱗病

中間絲蛋白相關(guān)基因(Filaggrin，F(xiàn)LG)的翻譯表達(dá)產(chǎn)物Profilaggrin是存在于人表皮角質(zhì)形成細(xì)胞(keratinocyte，KC)內(nèi)的一種酸性或中性蛋白，參與角質(zhì)形成細(xì)胞終末分化時細(xì)胞間交叉聯(lián)結(jié)膜的形成，可分解產(chǎn)生大量天然保濕因子(natural moisturizing factors，MNF)，也可啟動KC的凋亡，因此FLG在皮膚屏障功能和角質(zhì)形成細(xì)胞凋亡過程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。FLG基因與多種皮膚疾病相關(guān)，近年來日益受到國內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注，現(xiàn)就該基因有關(guān)研究作一綜述。

1 FLG的結(jié)構(gòu)及生理特性

1．1 FLG的結(jié)構(gòu)FLG位于染色體1q21．3的表皮分化復(fù)合體，由3個外顯子組成，其中1號和2號外顯子較小，3號外顯子較大。1號外顯子(15 bp)位于5＇非翻譯區(qū)，只有非翻譯序列;2號外顯子(159 bp)包含起始密碼子;3號外顯子(12．7～14．7 Kb)為FLG最重要的功能域，編碼S100區(qū)域、B結(jié)合區(qū)域以及10～12個絲聚蛋白重復(fù)序列［1］。重復(fù)序列間在DNA水平的同源性近100%。

FLG是由無活性的絲聚合蛋白原脫磷酸化而成，絲聚合蛋白原是一種磷酸化組氨酸多聚蛋白(約500 kDa)，N端有兩個特殊的區(qū)域:高度保守的S100鈣結(jié)合區(qū)和其下游較保守的B區(qū)，緊鄰的是有缺陷的兩個FLG重復(fù)區(qū)域，其中間片段是由10～12個FLG組成的重復(fù)基因序列［2，3］。

1．2 FLG的生理特性Profilaggrin是FLG基因的翻譯表達(dá)產(chǎn)物，其為高度磷酸化且不溶于水的前體蛋白，Profilaggrin合成部位為表皮顆粒層細(xì)胞，其合成后參與透明角質(zhì)顆粒的形成。在分化終末期Profilaggrin由無活性的絲聚蛋白原快速去磷酸化形成可溶性的Filaggrin［2，4］。

Filaggrin由324個氨基酸構(gòu)成，大小約為38 kDa，是存在于人表皮角質(zhì)形成細(xì)胞內(nèi)的一種酸性或中性蛋白，是構(gòu)成真核細(xì)胞骨架的基質(zhì)蛋白，參與角質(zhì)形成細(xì)胞終末分化時細(xì)胞間交叉聯(lián)結(jié)膜的形成［5］。

Filaggrin的作用主要表現(xiàn)為分解產(chǎn)生大量天然保濕因子，天然保濕因子通過水合作用鎖住皮膚水分;Filaggrin的另一作用為啟動KC的凋亡，使KC從有細(xì)胞核的顆粒層細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)闊o細(xì)胞核的角質(zhì)層細(xì)胞，因此Filaggrin在維持皮膚屏障功能和角質(zhì)形成細(xì)胞凋亡過程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用［5，7］。

2 FLG基因多態(tài)性與疾病

FLG在表皮屏障中起著非常重要的作用，通過既往的研究，McGrath等人［6］推測FLG基因變異使絲聚合蛋白及MNF含量降低，皮膚屏障功能從根本上出現(xiàn)異常，進(jìn)而導(dǎo)致天然保濕因子減少或缺失、角質(zhì)層功能受損引起相關(guān)皮膚病變，魚鱗病、特應(yīng)性皮炎、銀屑病等多種皮膚病的發(fā)生均與FLG基因的突變相關(guān)［5，7］。

2．1 FLG與魚鱗病尋常型魚鱗病(ichthyosis vulgaris，IV)是常見的角化異常性遺傳性皮膚病，是魚鱗病中常見的類型，人群發(fā)病率為1/250～1/1000，通常在出生后1年發(fā)病，臨床特征表現(xiàn)為皮膚干燥，四肢伸側(cè)及軀干部有灰褐色或深褐色蛇皮狀鱗屑，鱗屑也可呈灰白色，尤以小腿明顯，皮損冬重夏輕;同時伴發(fā)掌紋癥、毛周角化以及遺傳過敏性疾病等，嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量。

最早關(guān)于絲聚蛋白與尋常型魚鱗病的報道始于上世紀(jì)80年代［8］，2002年，F(xiàn)leckman等［9］發(fā)現(xiàn)IV的皮膚顆粒層中角質(zhì)透明顆粒和FLG缺乏。2006年，Smith等［1］聯(lián)合研究7個分別來自愛爾蘭、蘇格蘭和美國的IV家系，確定了FLG基因為IV的致病基因。

FLG基因常見的突變位點為R501X、2282del4［1］和3321delA、S2554X［10］。其中R501X和2282del4兩個突變位點可誘導(dǎo)形成FLG基因產(chǎn)生未成熟終止密碼子，造成不同程度的表皮角質(zhì)形成細(xì)胞分化和屏障功能障礙，進(jìn)而引起IV;而3321delA和S2554X這兩種突變通過免疫組織學(xué)與超微結(jié)構(gòu)觀察，顯示均可顯著減少表皮角質(zhì)透明顆粒的表達(dá)。

Perusquía－Ortiz等［11，12］通過對不同基因類型的IV患者測定體內(nèi)表皮滲透屏障功能:表層水分損失(TEWL)，皮膚水合作用和皮膚表面的pH值在純合子或純合子個體中的差異，結(jié)果顯示雜合的R501X或2282del4的IV患者臨床表現(xiàn)較輕，純合子或復(fù)合雜合子(同時存在兩種基因突變)的臨床表現(xiàn)較重。由這兩種常見的FLG突變引起的IV具有遺傳傾向，遺傳性質(zhì)為半顯性遺傳，進(jìn)而確定FLG基因突變?nèi)笔荌V的主要病因，致病突變主要為FLG純合子。

2．2 FLG與特應(yīng)性皮炎特應(yīng)性皮炎(atopic dermatitis，AD)又稱異位性濕疹或遺傳過敏性皮炎，是一種慢性、復(fù)發(fā)性、瘙癢性皮膚病，研究證實其發(fā)病與FLG密切相關(guān)。Kezic等［13］采用體內(nèi)共聚焦拉曼光譜學(xué)光譜技術(shù)研究表明，未攜帶突變位點的正常對照比攜帶FLG突變位點的AD患者皮損中天然保濕因子濃度顯著降低，經(jīng)皮失水量明顯增加，進(jìn)而證實FLG的變異可能引起表皮細(xì)胞分化異常，皮膚屏障功能破壞。Presland［14］用小鼠模型成功模擬人類FLG基因C－端截短型變異(5303delA)，發(fā)現(xiàn)受累的小鼠具有鱗片狀尾巴，其顆粒層細(xì)胞通透性增加，屏障功能異常，絲聚合蛋白表達(dá)量減少，且Fallon等學(xué)者［15］證實FLG自發(fā)突變ft/ft小鼠(5303delA)表皮對外來抗原的滲透性增大，皮膚的抵抗力降低，過敏原可通過破損的皮膚屏障進(jìn)入小鼠體內(nèi)誘發(fā)Th2型免疫應(yīng)答，這一證據(jù)揭示了與FLG相關(guān)的AD的發(fā)病機制。

FLG基因突變對AD病情進(jìn)程及嚴(yán)重性具有一定程度的影響，F(xiàn)LG基因突變是AD早發(fā)及持續(xù)存在的易感因素。Scharschmidt等［16］研究證實，F(xiàn)LG基因缺陷不僅可作為單一因素導(dǎo)致皮膚滲透性功能障礙，破壞細(xì)胞旁路屏障功能，而且板層小體分泌功能受損引起的細(xì)胞外片狀雙分子層異常亦可導(dǎo)致FLG缺陷，這些結(jié)構(gòu)異?？山档推つw對刺激物或半抗原的炎癥閾值，形成由“外到內(nèi)”的AD發(fā)病機制。

Segre等［10，17，18］先后分析了西歐人群、日本種族、中國漢族種群的AD患者，證實FLG基因突變位點較多，其最常見的突變位點是R501X和2282del4，且突變存在明顯的地域差異或種族差異。

2010年，Mildne等［19］利用RNAi技術(shù)證實當(dāng)FLG基因表達(dá)降低時，皮膚的透明角質(zhì)顆粒減少，層狀小體的結(jié)構(gòu)受損，皮膚滲透性增加，NMF、tUCA等小分子物質(zhì)的生成減少，進(jìn)而皮膚更易受到紫外線的損傷。然而，2013年，Drongelen等［20］在構(gòu)建重組人類皮膚模型上敲除FLG基因后，檢測該基因突變對于皮膚的影響，發(fā)現(xiàn)表皮形態(tài)、皮膚角質(zhì)層的脂類形成和結(jié)構(gòu)、角質(zhì)層的滲透性未發(fā)生明顯改變。進(jìn)而，Bisgaard等［21，22］通過研究證實，AD的發(fā)生不僅僅是FLG基因突變的結(jié)果，其發(fā)生發(fā)展是基因缺陷和環(huán)境等多因素造成的。

2014年，Otsuka等［23］通過對AD小鼠體內(nèi)的Filaggrin分析研究發(fā)現(xiàn)，JTC801，ORL1受體拮抗劑－苯甲酰胺鹽酸鹽可高特異性促進(jìn)FLG基因mRNA和相應(yīng)蛋白的表達(dá)，而其在皮膚角質(zhì)的構(gòu)成蛋白中僅針對Filaggrin有效。JTC801的作用位點位于FLG基因的AP－1結(jié)合區(qū)，因此通過JTC801的作用促進(jìn)FLG基因的轉(zhuǎn)錄，而AD小鼠體內(nèi)Filaggrin也表達(dá)上調(diào)。因此，JTC801使AD的基因水平治療成為可能。

多數(shù)遺傳性或過敏性疾病與AD的發(fā)病率有一定的關(guān)系，因此通過對AD與相關(guān)疾病的關(guān)系的探索，可更深入地了解FLG基因的功能。

2．3 FLG與銀屑病Hüffmeier等［24］通過研究證實，經(jīng)免疫組化檢測結(jié)果顯示存在FLG突變的銀屑病患者的表皮顆粒層中絲聚蛋白明顯減少，這與銀屑病患者角化過度、角化不全、顆粒層變薄或消失、細(xì)胞間隙增寬、炎癥細(xì)胞向真皮和表皮浸潤的病理表現(xiàn)程度呈正相關(guān)，這一研究證明導(dǎo)致FLG功能喪失的突變位點可導(dǎo)致表皮角化異常，皮膚結(jié)構(gòu)破壞。

Kim等通過研究證實在銀屑病等疾病中，皮膚屏障受損的同時，Ca2+代謝也會受損［25，26］。鈣梯度在皮膚分化過程起著重要的作用，若皮膚缺失Ca2+，則角質(zhì)細(xì)胞僅具有增殖功能，但不能分化。當(dāng)FLG基因低表達(dá)時，鈣離子信號通路和ATP結(jié)合運輸系統(tǒng)會發(fā)生改變，說明FLG基因與鈣離子信號通路和ATP結(jié)合運輸系統(tǒng)密切相關(guān)［27］。

2．4 FLG與其它相關(guān)疾病Cifuentes和Weidinger等先后發(fā)現(xiàn)FLG基因與交界型大皰性表皮松解癥(junctional epidermolysisbullosa，JEB)和斑禿(alopecia areata，AA)等疾病的發(fā)病機制存在一定相關(guān)性［28，29］。其中通過檢測JEB患者，JEB皮膚中FLG的表達(dá)明顯低于正常對照組;通過分析FLG基因的R501X和2282del4位點，發(fā)現(xiàn)若FLG基因突變，則哮喘、AD和IV等疾病會伴隨有AA，然而若患者不存在FLG基因突變，則不伴有AA。這一結(jié)果說明FLG基因突變與AA、JEB的發(fā)生存在相關(guān)性，但與FLG基因缺失的關(guān)系還需進(jìn)一步論證。

3 小結(jié)與展望

中間絲相關(guān)蛋白在維持表皮屏障功能中發(fā)揮重要作用，研究證實FLG基因突變可導(dǎo)致尋常性魚鱗病，是AD的高危因子［30－33］，與銀屑病、交界型大皰性表皮松解癥、斑禿等疾病有一定的相關(guān)性［24，28，29］。這些研究不僅有助于疾病的確診，亦可從基因水平通過改變FLG基因的表達(dá)來改善皮膚的屏障功能。FLG基因是一個炎性相關(guān)基因，F(xiàn)LG基因突變?nèi)笔Э蓪?dǎo)致皮膚炎癥，目前關(guān)于FLG基因與其他炎癥相關(guān)疾病的研究較少，對FLG基因可進(jìn)一步研究探索，以明確FLG基因與炎癥性疾病的關(guān)系，探索疾病的發(fā)病機制，為臨床的治療提供依據(jù)。

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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

山東省自然科學(xué)基金培養(yǎng)基金(編號:ZR2015PH040)山東省自然科學(xué)基金聯(lián)合基金(編號:ZR2014YL037)

1山東省皮膚病醫(yī)院，山東大學(xué)，濟南，250022 2山東省皮膚病性病防治研究所，山東省醫(yī)學(xué)科學(xué)院，濟南，250022

李晶輝，E－mail:hh3903@sina．com