全外显子测序协助诊断进行性对称性红斑角皮病一家系

方 梦 王真真 赵 晴 孙乐乐 薛晓彤 于功奇 刘 红 张福仁

1山东大学,山东济南,250012;2山东第一医科大学附属皮肤病医院(山东省皮肤病医院),山东省皮肤病性病防治研究所,山东济南,250022

进行性对称性红斑角皮病(progressive symmetric erythrokeratoderma, PSEK)是一种罕见的具有临床异质性的遗传性皮肤病,其特征为较早发生的、缓慢进行性发展的、对称性发生的角化性红斑、斑块,主要分布在四肢远端伸肌侧,伴或不伴有掌跖部位皮肤的角化过度[1]。它主要以常染色体显性模式遗传,有时也可以常染色体隐性方式遗传。GJB4、GJA1、KDSR、KRT83、LOR、ELOVL4和TRPM4已被确定为PSEK的致病基因,其中TRPM4是2019年新发现的致病基因[2,3]。值得注意的是,累及掌跖部位的PSEK早期皮损较为局限时在临床上容易被误诊为长岛型掌跖角皮病,后者是由SERPINB7基因突变引起的[4]。我们报道了一个涉及三代人包括3例患者和2名正常人的家系(图1),家系中先证者临床上初步诊断为掌跖角皮病,对先证者进行全外显子测序在TRPM4基因中发现致病突变c.3119T>c(p.Ile1040Thr),通过全外显子测序的结果并结合临床表现最终诊断为PSEK。

图1 家系图 图2 先证者掌跖部位见弥漫性对称性的角化性红斑、斑块,有越线行为 图3 先证者儿子皮损主要分布在手掌和脚底,有越线行为 图4 先证者父亲皮损几乎分布在全身,伴有掌跖角化

1 资料与方法

1.1 家系资料 先证者,女,28岁。出生后不久双侧掌跖部位皮肤出现弥漫性对称性的角化性红斑、斑块,皮肤损伤可延伸至手腕和脚踝(图2)。她的儿子与她有相似的表现(图3),皮损局限于掌跖部位皮肤,而其父亲的病变广泛发展,并在青春期逐渐扩散到躯干和四肢(图4)。根据临床表现和家族遗传,先证者临床初步诊断为掌跖角皮症,考虑分型为长岛型掌跖角皮病或Mal de Meleda。

1.2 方法 为了确定潜在的致病基因,在获得书面知情同意书后,根据《赫尔辛基宣言》中阐述的原则采集了该家系成员的外周血样本。利用全外显子测序(whole-exome sequencing, WES)确定致病突变,Sanger测序验证突变的真实性。

2 结果

我们仅对先证者进行了全外显子组测序。经过分析和筛选后,我们锁定了COL20A1基因上未报道的错义突变c.3053G>a(p.Gly1018Asp),因为COL20A1是COL14A1的同源基因,COL14A1已经被确认为点状掌跖角皮病的致病基因,并且COL20A1既往被报道过在巴基斯坦的一个较大的三代家系中导致了条纹状掌跖角皮病的发生,这让我们确信COL20A1可能是掌跖角皮病的一个新的致病基因[5]。然而Sanger测序结果显示,该突变不符合该家系的遗传模式。先证者的母亲携带了该突变,而她的父亲和儿子没有,这表明该突变存在于正常人群中,而不是致病性突变。为进一步明确致病突变,对先证者的父母和儿子进行了WES,共筛选出4个符合遗传模式的突变,分别为METAP1D,SNAPC3,ERF和TRPM4基因,经过分析并查阅文献确定符合该家族皮肤表现的突变是TRPM4基因上的致病突变c.3119T>c(p.Ile1040Thr)。Sanger测序进一步证实该突变与遗传模式一致(图5)。且TRPM4在2019年被证明是PSEK的致病基因[2]。最后,根据临床表现和基因检测结果确定该家系中患者诊断为进行性对称性红斑角皮病。

图5 TRPM4突变的Sanger测序图:存在于I-1(5a)、II-1(5c)和III-1(5e),与遗传模式一致

3 讨论

PSEK是一种相对罕见的遗传性皮肤病,具有高度的遗传异质性,由Darier于1911年首次描述。目前,共有7个基因被证明是PSEK的致病基因,其中TRPM4是2019年新发现的致病基因。TRPM4在人角质形成细胞中表达,这些细胞的质膜上表达丰富的不同亚型TRP通道,这些通道在维持皮肤功能方面发挥着重要作用。TRPM4的相关突变体可能对角质形成细胞的增殖有更强的影响,而非兴奋性角质形成细胞中的TRPM4突变体会导致皮肤角化障碍。p.Ile1040Thr位于S6跨膜段,其中许多TRP通道具有由残基形成的激活门,而p.Ile11040Thr这一变化可以通过干扰激活门的结构导致该非选择性阳离子通道的激活和膜去极化,导致分化和增殖之间的不平衡,最终导致各种角化障碍[2,7,8]。全球已陆续有由TRPM4基因突变而导致PSEK的报道,其中包括由c.3119T>c(p.Ile1040Thr)突变导致的PSEK,本文报道了由该突变引起PSEK的一中国家系。

PSEK的特点是四肢对称、进行性发展的红斑和角化过度斑块,伴或不伴掌跖角化过度。病变具有缓慢进展的性质,尤其是皮损范围的渐进性扩大,但通常在青春期后趋于稳定[9]。由于常染色体显性遗传的特性,PSEK表现出明显的遗传异质性,具有相当大的家族内变异性,并表现出不完整的外显率和可变的表现力,例如皮损的面积等[10]。在临床早期容易误诊为长岛型掌跖角化症。长岛型掌跖角化症表现为掌跖部位皮肤呈现界限分明的角化性红斑,病变可延伸至手背和足背。然而,长岛型掌跖角化症的皮损是非进展性的,致病基因是SERPINB7,为常染色体隐性遗传,可与PSEK相鉴别,这就需要借助基因检测等手段。在本文报道的家系中,先证者首先出现掌跖部位皮肤角化性红斑、斑块,并累及手背和脚背部皮肤,这与某些长岛型掌跖角皮病的临床表现相似。该家系中患者皮损累及掌跖部位,这在既往报道的由TRPM4基因突变导致的PSEK中比较少见,因此对于皮损局限于掌跖部位及手足背皮肤的先证者其最初的临床诊断为掌跖角皮病。然而,结合家庭中其他患者的表现,如先证者父亲的皮损范围逐渐扩大延及四肢及躯干,皮损呈进行性扩展,并在青春期后趋于稳定,皮损累及范围十分广泛,比既往报道的PSEK都更为严重。综合WES的结果,我们最终确定了该家系患者PSEK这一诊断。

综上,我们发现了1个由TRPM4基因上的突变c.3119T>c(p.Ile1040Thr)导致PSEK的家系,家系中患者皮损累及掌跖部位皮肤,且先证者父亲皮损累及范围广,比既往PSEK的病例都更为严重。结果表明,全外显子测序作为一种有前途的工具可用于协助早期或不典型的进行性对称性红斑角化病的临床诊断。