表皮松解性掌跖角化病研究进展

王唯嘉 康晓静

表皮松解性掌跖角化病研究进展

王唯嘉 康晓静

表皮松解性掌跖角化病是一种常染色体显性遗传性单基因病，以掌跖部对称性弥漫性角化过度为主要特征，其组织学特点为表皮松解性角化过度。目前已从分子水平上阐明表皮松解性掌跖角化病由角蛋白9及角蛋白1的基因突变引起。此外，环境及药物卡培他滨也可能为其致病因素。表皮松解性掌跖角化病主要以对症治疗为主，小干扰RNA的研究逐步成为热点，为表皮松解性掌跖角化病的基因治疗提供一定的理论基础。随着对此病分子基础的研究，产前诊断的技术正不断发展。

角化病，掌跖，表皮松解；流行病学；遗传；常染色体显性；病理学，临床

掌跖角化病是一组以掌跖皮肤角化过度为特征的病症，可分为遗传性及获得性，以遗传性掌跖角化病较为常见。表皮松解性掌跖角化病（EPPK）为遗传性掌跖角化病的一种亚型，是一种常见角蛋白疾病。EPPK以掌跖部的皮肤弥漫性角化为主要临床特征，部分患者伴随一些危害严重的疾病，如癌症、听力丧失及心力衰竭等具有遗传易感性，因而深入研究其遗传背景，发病机制对EPPK的治疗具有重大意义。

1 流行病学及临床特征

1901年，德国医生Vorner首次报道了EPPK疾病，通过家系研究确定EPPK为一种常染色体显性遗传病。2012年，有学者报道EPPK在北爱尔兰的发病率约是4.4/10万［1］。EPPK发病年龄多见于刚出生几个月内的婴儿，通常在3～4岁表现完全。儿童时期的EPPK患者，偶有水疱发生，其病因也可能是继发皮肤癣菌感染。EPPK患者以掌跖部角化为主要临床症状，其角化过度有红色边缘，通常皮疹不累及掌跖部伸侧，可累及甲，表现为甲板增厚、混浊弯曲。掌跖皮损常分布对称，角化损害持续终生，不会自动消退。患者常因皮肤弹性消失而发生皲裂，会出现特异反应性皮炎导致掌跖细纹过多和脱皮，引起疼痛造成手足活动困难。部分患者可合并其他疾病，如鱼鳞病、假性趾（指）断症（假性阿洪病）、指（趾）端溶骨症。

2 病因及发病机制

2.1 遗传因素

2.1.1 角蛋白的结构异常：角蛋白基因表达是通过内分层鳞状上皮中表皮细胞的分化调节，其突变可引起角蛋白病。目前已知的54个功能角蛋白基因中，约有22种不同的基因，其中角膜、毛发和毛囊特异性角蛋白与遗传性疾病相关。角蛋白分子结构由氨基末端头部功能域、羧基末端尾部功能域，中间由4个螺旋序列片段（1A、2A、1B、2B）和3个非螺旋连接片段（L1、L12、L3）组成的杆状功能域构成。目前发现，EPPK患者的角蛋白基因突变导致角蛋白结构氨基酸序列改变，其改变主要集中在角蛋白螺旋起始区和螺旋末基区，区域内氨基酸序列改变导致EPPK发生。

作者单位：830000 乌鲁木齐，新疆医科大学研究生学院（王唯嘉）；新疆维吾尔自治区人民医院皮肤性病科（王唯嘉、康晓静）

2.1.2 致病基因K9：K9基因全长6 218 bp，含8个外显子和7个内含子。其cDNA全长2 290 bp，共编码 623 个氨基酸。1992 年，Reis等［2］对 1 个德国的EPPK大家系进行遗传连锁分析，发现疾病表型与微卫星DNA多态性遗传学标记（D17S579和D17S250）共分离，从而将EPPK的候选基因定位于17q12-q21，Ⅰ型K9基因在掌跖表皮中特异性表达被认为是EPPK的一个候选基因。1994年，研究者结合前期连锁分析，利用候选基因法，检测到1个点突变R163W，确定K9为EPPK的致病基因［3］。迄今为止，研究者在不同种族或民族的EPPK家系中已经发现29种不同的K9基因突变。K9突变热点主要位于第1外显子区，其次为第6外显子区。其中第1外显子的螺旋1A区内主要包括了M157T、M157V、M157R、M157K［4］、L160V、N161H、N161I、N161Y、R163Q、R163W、R163P、L168S等 19种突变位点，其他则位于第6外显子的螺旋2B区，主要包括C406R、Y454H、L458P等6种。最常见的突变位点为 cDNA487 位碱基，即第 163 位氨基酸［5］，除了在cDNA500位点处缺失碱基A插入4个碱基GGCT（c.500delAinsGGCT），即第 167 位氨基酸酪氨酸转变成色氨酸和亮氨酸（p.Y167delinsWL）外，其余的突变方式均为错义突变。基因型-表型分析显示［6］：K9第163位氨基酸的突变病例均显示出典型的EPPK临床表现和病理表现，如指节垫等［7］。有研究者得出EPPK突变主要包括M157T、M157R、L160F、N161S、N161H、R163Q、R163W、insWL、L168S和C406R等。EPPK中KRT9的R163W的基因突变在中国发生频率为31.03%，与总体人群发生频率（29.33%）大体一致［8］。在以往的家系报道中，也曾出现高度疑似病例未找到相关致病突变的现象，故EPPK的发病因素或许比人类迄今所了解的复杂得多［9］。

1996年，Kobayashi等［10］将含有 Rl62Q突变的K9cDNA转染到上皮细胞系和表皮细胞系中，发现细胞中间纤维的形成受到明显的阻滞。1999年，Kobayashi等［11］将含有 R162Q突变的 K9 cDNA 皮下注射到小鼠的皮肤内，发现注射突变基因cDNA的皮肤表现为颗粒型，而正常对照组未表现出异常。因此，体内外实验的结果均表明，K9基因突变会破坏中间纤维的形成，导致EPPK的发生。

2.1.3 致病基因K1：K1突变集中在K1（Ⅱ型中间丝蛋白）的2B杆状螺旋区，且大部分突变集中于角蛋白螺旋起始区和螺旋末基区，这些保守区域更易出现致病突变且可能与该区域的甲基化和去甲基化有关。2001 年，Hatsell等［12］首次将 EPPK 致病基因定位于K1，研究者针对3个轻度EPPK的苏格兰家系，筛选出6例症状较轻的家系患者，识别到Ⅱ型角蛋白的微卫星多态性遗传学标记物，致病基因位于12q13，而不是17q12-q21，同时证明位于12q13上的K1基因导致的EPPK临床症状较轻。2004年，Terron-Wiatkowski等［13］在两个不典型的EPPK 家系中发现K1高度保守的终末螺旋序列区发生I479T错义突变。2006 年，Terron-Kwiatkowski等［14］对两个EPPK家系通过连锁分析和全基因组测序后，排除K9突变后，在K1基因1B区起始基序发现错义突变S233L。2014年Guo等［5］确定1例先证者发生K1基因（1389 C→T）的突变，并且观察其家庭连续3代出现遗传早现。目前研究表明，K1基因突变与一些以掌跖部角化过度为主要临床特点的疾病发病机制相关，包括EPPK、非表皮松解性掌跖角皮症（NEPPK）、鱼鳞病和局限性掌跖角化病等［15-16］。

2.1.4 其他：2009年，唐小辉等［17］对一新疆维吾尔族5代235人EPPK家系进行各微卫星位点的Lod值连锁分析，发现该家系致病基因与染色体17q21.2区域相连锁，且排除与D12S96相连锁，这一结果与Reis等的研究结果（17q12-q21）类似，将该EPPK家系致病基因定位于17q21.2上约1 Mb范围内，说明该家系的致病基因可能是位于17q21.2的角蛋白基因或相关基因。

2.2 环境因素：研究发现，多数角化性皮肤病的发生均与遗传因素有关，另外一些病因则不完全明确。除遗传因素之外，一些物理、化学及局部因素，如阳光、季节更替、摩擦、多汗、潮湿、肥皂洗涤、药物卡培他滨等与角化性皮肤病的诱发和加重有密切关系［6］。

3 组织病理改变及鉴别诊断

EPPK的组织学表现为表皮松解性角化过度、颗粒层增厚以及棘层和颗粒层中有较多裂隙，在裂隙处细胞界限不清，由淡染的物质或透明角质颗粒组成，可见表皮细胞松解，偶可观察到水疱［18］。EPPK与非表皮松解性掌跖角化病（NEPPK）临床特征类似，主要依靠组织学改变来鉴别。NEPPK组织病理学特点是非特异性的改变，没有角质形成细胞的降解和破裂，角化过度，棘层肥厚以及颗粒层的变薄或增厚［19］。鱼鳞病与EPPK的病理改变相同，主要依据临床症状鉴别，EPPK仅表现为掌跖部的皮肤角化过度。

4 治疗

治疗方法分为局部对症治疗、口服药物及基因治疗，但疗效不佳。CO2激光疗法及分层皮片移植术为目前治疗可选方案。口服药物首选维A酸类药物，其作用机制为表皮细胞正常化，调节皮肤病变的增生和分化，激活巨噬细胞，提高抗炎和免疫反应能力，主要不良反应有致畸、黏膜损害、高脂血症，与四环素连用可以导致假性脑瘤、肝功能损害、血液系统损害、精神症状等。

理论上基因治疗目前是遗传性疾病最有效的治疗方案，小干扰RNA（siRNA）技术以RNA或克隆DNA的形式介入细胞，特异性沉默致病基因，根据致病基因不同、突变位点不同，真正实现患者的个体化治疗。给药方式一般为整体给药（静脉注射）或局部给药（皮内、内下注射或吸入），相对于传统药物和抗体治疗的优势在于：①siRNA设计远比一个化学药物或抗体药物的设计合成制备周期短；②所有siRNA药物的合成路线一样，而每个化学药物都有特殊性；③siRNA药物可靶向任何一个基因，包括药物或抗体不能靶向的基因或蛋白；④其对致病基因的高特异性是传统药物无法比拟的；⑤脱靶效应可以通过合理设计避免；⑥所有siRNA具有相似的化学结构，其药代动力学特点相似，不需要专门研究，此技术可以简化药物研发过程。基于以上优点，许多科研机构致力于研究siRNA药物，迄今已用于4种皮肤病治疗的临床阶段：EPPK、先天性厚甲症、单纯型大疱性表皮松解症和Meesmann角膜上皮营养不良［20］。2012 年，Leslie Pedrioli等［21］将 K9 热点突变p.Ar9163Gln设计出的siRNA（siRl63Q.13）inhibitor转染入HaCaT细胞系中，通过免疫荧光及免疫印迹检测发现，小鼠体内特异性突变的等位基因有效被抑制，而对正常等位基因无影响。2014年，Fu等［20］进一步完善小鼠模型，突变小鼠爪垫皮肤增殖过度并出现受损伤的终末分化和K5、K14、K2异常表达，敲除K9后能引起压力激活的K6和K16的表达，而在小鼠K9杂合敲除的模型中（KRT9+/-）小鼠的爪垫是正常的，说明小鼠正常的单倍体K9基因可发挥正常细胞功能，充分证明K9在掌跖表皮中的功能和EPPK siRNA基因治疗的可能性。EPPK相比较于其他角蛋白疾病更加适于siRNA在临床中应用，有以下几点［22］：①EPPK为单基因疾病，不同的EPPK家系或患者只涉及到一个角蛋白基因；②EPPK皮肤只累及其表皮；③目前的突变研究发现，EPPK存在突变热点，可基于siRNA技术实验个体化治疗。应用siRNA治疗EPPK取得理论研究进展，该治疗方法已成为EPPK研究热点，为后期的临床应用提供理论基础。

5 产前诊断

该病为常染色体显性遗传，再发风险为50%，胎儿成为患者的概率较高［23］，在早孕期进行产前诊断可减少孕妇及家属心理和生理上的伤害。一般方法检测胎儿的遗传性疾病是以绒毛取样或羊膜穿刺胎儿细胞的DNA或RNA来分析［24］。由于EPPK没有令人满意的疗法，因此产前DNA诊断和胚胎植入前遗传学诊断能够预防EPPK，可降低本病的发病率。而相对于胚胎植入前遗传学诊断，产前DNA诊断的费用更低，有更好的推广性。2014年，Ke等［25］人用羊膜穿刺术对3个不相关的携带了K9错义突变p.Arg163Trp和p.Arg163Gln的EPPK高危妊娠产妇进行羊水-DNA为基础的产前检查，并最终成功地帮助两个家庭生产出正常的女儿。这说明胚胎植入前遗传学诊断的成功应用也为EPPK的无创性产前诊断、分析胎儿细胞或母亲的血液细胞游离DNA、产前遗传诊断羊水穿刺或绒毛取样提供了一个完全可以接受的技术支持。

［1］Kubo A,Shiohama A,Sasaki T,et al.Mutations in SERPINB7,encoding a member of the serine protease inhibitor superfamily,cause Nagashima-type palmoplantar keratosis ［J］.Am J Hum Genet,2013,93（5）:945-956.DOI:10.1016/j.ajhg.2013.09.015.

［2］Reis A,Küster W,Eckardt R,et al.Mapping of a gene for epidermolytic palmoplantar keratoderma to the region of the acidic keratin gene cluster at 17q12-q21［J］.Hum Genet,1992,90（1-2）:113-116.

［3］Langbein L,Heid H W,Moll I,et al.Molecular characterization of the body site-specific human epidermal cytokeratin 9:cDNA cloning,amino acid sequence,and tissue specificity of gene expression［J］.Differentiation,1994,55（2）:57-71.

［4］Shimomura Y,Wajid M,Weiser J,et al.Mutations in the keratin 9 gene in Pakistani families with epidermolytic palmoplantar keratoderma［J］.Clin Exp Dermatol,2010,35（7）:759-764.DOI:10.1111/j.1365-2230.2009.03700.x.

［5］Guo Y,Shi M,Tan ZP,et al.Possible anticipation in familial epidermolytic palmoplantarkeratoderma with the p.R163W mutation of Keratin 9 ［J］.Genet Mol Res,2014,13 （4）:8089-8093.DOI:10.4238/2014.October.7.3.

［6］Liang YH,Liu QX,Huang L,et al.A recurrent p.M157R mutation of keratin 9 gene in a Chinese family with epidermolytic palmoplantar keratoderma and literature review［J］.Int J Dermatol,2014,53（8）:e375-e379.DOI:10.1111/ijd.12352.

［7］Lopez-Valdez J,Rivera-Vega MR,Gonzalez-Huerta LM,et al.Analysis of the KRT9 gene in a Mexican family with epidermolytic palmoplantar keratoderma ［J］.Pediatr Dermatol,2013,30 （3）:354-358.DOI:10.1111/pde.12027.

［8］Liu WT,Ke HP,Zhao Y,et al.The most common mutation of KRT9,c.C487T （p.R163W）,in epidermolytic palmoplantar keratoderma in two large Chinese pedigrees ［J］.Anat Rec（Hoboken）,2012,295（4）:604-609.DOI:10.1002/ar.22409.

［9］Du ZF,Xu CM,Zhao Y,et al.Two novel de novo mutations ofKRT6A and KRT16 genes in two Chinese pachyonychia congenita pedigrees with fissured tongue or diffuse plantar keratoderma ［J］.Eur J Dermatol,2012,22 （4）:476-480.DOI:10.1684/ejd.2012.1773.

［10］Kobayashi S,Tanaka T,Matsuyoshi N,et al.Keratin 9 point mutation in the pedigree of epidermolytic hereditary palmoplantar keratoderma perturbskeratin intermediate filamentnetwork formation［J］.FEBS Lett,1996,386（2-3）:149-155.

［11］Kobayashi S,Kore-eda S,Tanaka T.Demonstration of the pathogenic effect of point mutated keratin 9 in vivo［J］.FEBS Lett,1999,447（1）:39-43.

［12］Hatsell SJ,Eady RA,Wennerstrand L,et al.Novel splice site mutation in keratin 1 underlies mild epidermolytic palmoplantar keratoderma in three kindreds ［J］.J Invest Dermatol,2001,116（4）:606-609.DOI:10.1046/j.1523-1747.2001.13041234.x.

［13］Terron-Kwiatkowski A,Terrinoni A,Didona B,et al.Atypical epidermolytic palmoplantar keratoderma presentation associated with a mutation in the keratin 1 gene［J］.Br J Dermatol,2004,150（6）:1096-1103.DOI:10.1111/j.1365-2133.2004.05967.x.

［14］Terron-Kwiatkowski A,van Steensel MA,van Geel M,et al.Mutation S233L in the 1B domain of keratin 1 causes epidermolytic palmoplantar keratoderma with “tonotubular” keratin［J］.J Invest Dermatol,2006,126（3）:607-613.DOI:10.1038/sj.jid.5700152.

［15］Palombo R,Giannella E,Didona B,et al.Cutaneous mosaicism,in KRT1 pI479T patient,caused by the somatic loss of the wild-type allele,leads to the increase in local severity of the disease［J/OL］.J Eur Acad Dermatol Venereol,2015. ［2015-04-22］.http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/jdv.13153/abstract;jsessionid=4BA8AEA50C0CB0953A5D31561C17AFED.f04t01?systemMessage=Wiley+Online+Library+will+be+unavailable+on+Saturday+27th+February+from+09%3A00-14%3A00+GMT+%2F+04%3A00-09%3A00+EST+%2F+17%3A00-22%3A00+SGT+for+essential+maintenance.++Apologies+for+the+inconvenience.［published online ahead of print Apr 22，2015］.DOI:10.1111/jdv.13153.

［16］Qi XP,Liu WT,Li JY,et al.p.N78S and p.R161Q germline mutations of the VHL gene are present in von Hippel-Lindau syndrome in two pedigrees ［J］.Mol Med Rep,2013,8 （3）:799-805.DOI:10.3892/mmr.2013.1578.

［17］唐小辉,康晓静,孙淼,等.一个表皮松解性掌跖角化病维吾尔家系致病基因研究［J］.中华医学遗传学杂志,2010,26（6）:615-619.

［18］Fuchs-Telem D,Padalon-Brauch G,Sarig O,et al.Epidermolytic palmoplantar keratoderma caused by activation of a cryptic splice site in KRT9［J］.Clin Exp Dermatol,2013,38（2）:189-192.DOI:10.1111/ced.12059.

［19］Drögemüller M,Jagannathan V,Becker D,et al.A mutation in the FAM83G gene in dogs with hereditary footpad hyperkeratosis（HFH）［J］.PLoS Genet,2014,10 （5）:e1004370.DOI:10.1371/journal.pgen.1004370.

［20］Fu DJ,Thomson C,Lunny DP,et al.Keratin 9 is required for the structural integrity and terminal differentiation of the palmoplantar epidermis ［J］.J Invest Dermatol,2014,134 （3）:754-763.DOI:10.1038/jid.2013.356.

［21］Leslie Pedrioli DM,Fu DJ,Gonzalez-Gonzalez E,et al.Generic and personalized RNAi-based therapeutics for a dominant-negative epidermal fragility disorder ［J］.J Invest Dermatol,2012,132（6）:1627-1635.DOI:10.1038/jid.2012.28.

［22］Knöbel M,O′Toole EA,Smith FJ.Keratins and skin disease［J］.Cell Tissue Res,2015,360 （3）:583-589.DOI:10.1007/s00441-014-2105-4.

［23］刘宁,史惠蓉,孔祥东,等.一个表皮松解性掌跖角化症家系KRT9基因的突变研究及产前诊断 ［J］.中华医学遗传学杂志,2014,31（1）:48-51.DOI:10.3760/cma.j.issn.1003-9406.2014.01.011.

［24］Karaca E,Karakoc-Aydiner E,Bayrak OF,et al.Identification of a novel mutation in ZAP70 and prenatal diagnosis in a Turkish family with severe combined immunodeficiency disorder ［J］.Gene,2013,512（2）:189-193.DOI:10.1016/j.gene.2012.10.062.

［25］Ke HP,Jiang HL,Lv YS,et al.KRT9 gene mutation as a reliable indicator in the prenatal molecular diagnosis of epidermolytic palmoplantar keratoderma［J］.Gene,2014,546（1）:124-128.DOI:10.1016/j.gene.2014.05.048.

Epidermolytic palmoplantar keratoderma

Wang Weijia*,Kang Xiaojing.*Postgraduate College of Xinjiang Medical University,Urumqi 830000,China

Epidermolytic palmoplantar keratoderma （EPPK） is an autosomal dominant monogenic disease characterized clinically by symmetrical diffuse palmoplantar hyperkeratosis,and histologically by epidermolytic hyperkeratosis.Recent studies have demonstrated that keratin-9 （KRT9） and keratin-1 （KRT1）gene mutations are responsible for EPPK.In addition,environment and capecitabine may also contribute to its occurrence.At present,EPPK is mainly managed with symptomatic treatment.Small interfering RNAs（siRNAs） have gradually become a research hotspot,which may provide a basis for gene therapy of EPPK.With further insights into the molecular basis of this disease,its prenatal diagnosis has advanced continuously.

Keratoderma,palmoplantar,epidermolytic；Epidemiology;Heredity;Autosomal dominant；Pathology,clinical

Kang Xiaojing,Email:drkangxj666@163.com

2015-04-22）

国家自然科学基金（81360235）

Fund program:National Natural Science Foundation of China （81360235）

10.3760/cma.j.issn.1673-4173.2016.02.011

康晓静，Email:drkangxj666@163.com