掌跖角化牙周病综合征一例及组织蛋白酶C基因突变检测

李智铭 刘晶晶 竺海刚 张学奇 林孝华 李秉煦 徐云升

掌跖角化牙周病综合征又称帕皮永-勒菲弗综合征（Papillon-Lefèvresyndrome,PLS;OMIM:245000），是一种罕见的常染色体隐性遗传疾病，临床特征为幼儿早期发生的掌跖角皮病和破坏性牙周炎。PLS的病因和致病机制尚不完全清楚，遗传因素和免疫因素被认为是主要的病因，而组织蛋白酶C（CTSC）基因的突变可能是PLS的致病基础［1］。本文报道1例中国汉族PLS患者的临床特征和CTSC基因突变。

病历资料

图1 掌跖角化牙周病综合征患者临床表现 1A：掌跖皮肤角化过度；1B：肘关节银屑病样皮损；1C：下肢溃疡、瘢痕；1D：曲面断层X线片示全口牙槽骨广泛性吸收

患者男，24岁，汉族。2岁时出现牙龈红肿和掌跖、肘、膝、踝关节等部位皮肤脱屑、增厚。4岁时全部乳牙缺失，13岁时大部分恒牙脱落，同时皮肤反复出现脓肿、破溃，愈后留下瘢痕。患者父母无血缘关系，临床检查均正常。体检：发育尚可，智力正常。全身浅表淋巴结无肿大，心、肺、肝、肾及神经系统检查无明显异常。皮肤科检查：掌跖皮肤角化过度（图1A）；肘、膝、踝关节等部位可见肥厚性斑块，上覆白色鳞屑（图1B）；腹股沟可见环状红斑丘疹伴少许鳞屑；躯干、四肢可见多处溃疡及瘢痕（图1C）。口腔科检查：牙龈红肿，仅见右上颌尖牙和左下颌第1磨牙。辅助检查：曲面断层X线片示全口牙槽骨广泛性吸收（图1D）。取腹股沟环状皮损处鳞屑直接镜检，可见大量孢子和菌丝。流式细胞仪检测淋巴细胞亚群：T细胞占47%（正常值为60%～79%），Th细胞占26.7%（正常值34%～52%），Th/Tc比值1.17（正常值为1.4～2.0）。X线胸片、心电图、腹部B超以及头颅CT检查均无异常。踝部皮肤组织病理：表皮不规则角化过度，棘层肥厚，真皮浅层血管周围少许炎症细胞浸润。根据典型的临床特征及组织病理检查，确诊为掌跖角化牙周病综合征，股癣。

基因突变检测

1.外周血DNA提取：采集患者及其父母的外周静脉血各2ml，同时取100例健康人静脉血2 ml作为对照。用EDTA二钾盐抗凝。使用QIAGEN试剂盒抽提基因组DNA，按照实验步骤进行。

2.PCR扩增：采用Primer 5.0软件设计能扩增出CTSC基因所有7个外显子和邻近剪切位点的引物，同时扩增100例健康人的CTSC基因外显子。PCR扩增反应所需的引物序列由生工生物工程（上海）股份有限公司合成（表1）。扩增条件：95℃预变性5min，95℃变性 30 s，60℃退火 30 s，72℃延伸 60 s，30个循环；72℃后延伸5 min。1%琼脂糖凝胶电泳检测PCR产物。

3.DNA测序及突变分析：PCR产物经纯化后直接采用ABI 3730XL测序仪（美国ABI公司）测序，Chromas软件（版本2.0）对基因序列进行对比分析，确定突变位点。

4.基因测序结果和突变功能预测：见图2。根据患者的CTSC基因测序结果确定了2个突变，外显子6的第824位碱基C被T置换（c.824C＞T），此突变导致CTSC基因第275位氨基酸密码子由ACC替换为ATC，其编码的氨基酸由苏氨酸替换为异亮氨酸（p.T275I）；外显子7的第1040位碱基A被G置换（c.1040A＞G），导致CTSC基因第347位氨基酸密码子由TAT替换为TGT，其编码的氨基酸由酪氨酸变为半胱氨酸（p.Y347C）。突变由反向测序得到验证。患者父亲和母亲分别为c.824C＞T和c.1040A＞G杂合突变。该突变在100例健康人对照中均未检测到。由于本研究发现的CTSC基因均为错义突变，采用Polyphen-2软件进行生物信息学分析，预测CTSC基因p.T275I和p.Y347C氨基酸突变可能导致的表型效应均为“probably damaging”，其预测值分别为0.999和1.000。

表1 组织蛋白酶C基因PCR扩增引物序列

讨 论

Toomes等［1］于1999年将PLS的致病基因定位于11q14.1-q21上的CTSC基因。CTSC基因全长46 kb，含有7个外显子和6个内含子，其编码的蛋白是一种溶酶体蛋白水解酶，后者通过非特异性地去除氨基酸末端二肽，对免疫细胞和炎性细胞内的许多蛋白质降解和丝氨酸蛋白酶的活化起重要调节作用［2］。基因突变会导致CTSC失活，引起机体免疫调节紊乱，发生严重的炎症反应，最终导致牙齿脱落，皮肤和系统感染，甚至伴发内脏脓肿［3-5］。本例PLS患者的T淋巴细胞和Th淋巴细胞亚群均低于正常值，提示细胞免疫功能低下，出现严重的皮肤化脓性感染和股癣。CTSC基因突变还可能与上皮组织的异常增殖和分化有关，因此PLS患者常伴有银屑病样皮损。

目前，在不同种族的PLS患者中已发现CTSC基因的70多种突变，包括错义突变、无义突变、插入以及缺失突变。突变主要分布在第6号外显子和第7号外显子内，该编码区域是CTSC基因高度保守区域，突变将影响CTSC活性，使PLS患者CTSC功能几乎完全丧失［6-8］。本例散发的PLS患者经基因突变检测为CTSC基因的复合型杂合突变，父母均为杂合性突变携带者，符合常染色体隐性遗传模式。患者的CTSC基因突变点分别位于第6外显子（c.824C＞T）和第7外显子（c.1040A＞G），其中c.824C＞T突变是CTSC基因的新突变位点。c.824C＞T突变导致CTSC基因第275位氨基酸由苏氨酸替换为异亮氨酸，而c.1040A＞G突变导致CTSC基因第347位氨基酸由酪氨酸变为半胱氨酸。由于第6外显子和第7外显子编码CTSC蛋白的重链，上述复合型杂合突变将改变CTSC多肽区域的高度保守氨基酸位点，使CTSC蛋白质的结构发生改变，功能受损，最后导致典型的PLS临床特征。本研究采用Polyphen-2软件对p.T275I突变功能影响预测值为0.999，对p.Y347C突变功能影响预测值为1.000，生物信息分析也提示，上述杂合突变很可能影响了CTSC蛋白的正常功能。

CTSC基因型与表型关系复杂，存在遗传异质性。例如PLS的一个重要临床特征是早发性牙周炎和牙周组织破坏，常导致患者乳牙在5岁前脱落，恒牙在15岁时开始脱落。但也有病例在12岁时才出现牙周炎［9］，甚至有病例在40岁时仍然保持完整的恒牙［10］。近来 Khan 等［11］报道的病例未检测到CTSC基因突变，提示其他基因突变也可能引起PLS。另外，相同的CTSC基因突变除可引起PLS外，也可引起Haim-Munk综合征，该综合征除了掌跖角化过度和牙周炎外，还有甲弯曲、蜘蛛脚样细长指趾和肢端骨质溶解和扁平足［12］。CTSC基因型与表型的关系尚待研究。

［1］Toomes C,James J,Wood AJ,et al.Loss-of-function mutations in the cathepsin C gene resultin periodontaldisease and palmoplantar keratosis［J］.Nat Genet,1999,23（4）:421-424.

［2］Rao NV,Rao GV,Hoidal JR.Human dipeptidyl-peptidase I.Gene characterization,localization,and expression ［J］.J Biol Chem,1997,272（15）:10260-10265.

［3］Hewitt C,McCormick D,Linden G,et al.The role of cathepsin C in Papillon-Lefèvre syndrome, prepubertal periodontitis, and aggressive periodontitis［J］.Hum Mutat,2004,23（3）:222-228.

［4］Dalgic B,Bukulmez A,Sari S.Pyogenic liver abscess and peritonitis due to Rhizopus oryzae in a child with Papillon-Lefevre syndrome［J］.Eur J Pediatr,2011,170（6）:803-805.

［5］Mansur AT,Göktay F,Demirok N.A case of Papillon-Lefevre syndrome associated with xanthogranulomatous pyelonephritis and hepatitis［J］.J Dermatol,2006,33（1）:59-63.

［6］Nagy N,Vályi P,Csoma Z,et al.CTSC and Papillon-Lefèvre syndrome:detection of recurrent mutations in Hungarian patients,a review of published variants and database update ［J］.Mol Genet Genomic Med,2014,2（3）:217-228.

［7］Wen X,Wang X,Duan X.High immunoglobulin E in a Chinese Papillon-Lefèvre syndrome patient with novel compound mutations of cathepsin C［J］.J Dermatol,2012,39（7）:664-665.

［8］李晓峰,张雄,章锦才,等.一个掌跖角化牙周病变综合征家系的组织蛋白酶C基因突变分析［J］.中华医学遗传学杂志,2008,25（5）:502-505.

［9］Ragunatha S,Ramesh M,Anupama P,et al.Papillon-Lefèvre syndrome with homozygous nonsense mutation of cathepsin C gene presenting with late-onset periodontitis［J］.Pediatr Dermatol,2015,32（2）:292-294.

［10］Kobayashi T,Sugiura K,Takeichi T,et al.The novel CTSC homozygous nonsense mutation p.Lys106X in a patient with Papillon-Lefèvre syndrome with all permanent teeth remaining at over 40 years of age［J］.Br J Dermatol,2013,169（4）:948-950.

［11］Khan FY,Jan SM,Mushtaq M.Papillon-Lefevre syndrome（PLS）without cathepsin C mutation:A rare early onset partially penetrant variant of PLS［J］.Saudi Dent J,2014,26（1）:25-28.

［12］Rai R,Thiagarajan S,Mohandas S,et al.Haim Munk syndrome and Papillon Lefevre syndrome--allelic mutations in cathepsin C with variation in phenotype［J］.Int J Dermatol,2010,49（5）:541-543.