alabama8
11.05.09, 08:41
Praca finansowana z funduszy pracy statutowej (503-1019-1)
Uniwersytetu Medycznego w Łodzi. (czyli z naszych podatków)
Rola mutacji w genie filagryny w etiopatogenezie atopowego zapalenia
skóry.
autorzy: Tomasz Hawro, Anna Sysa-Jędrzejowska, Joanna Narbutt,
Atopowe zapalenie skóry (AZS) jest przewlekłą, nawrotową chorobą o
rozpowszechnieniu 10–20% populacji w zależności od regionu świata
[1]. W rozwoju fenotypu tej choroby biorą udział złożone interakcje
między czynnikami genetycznymi i środowiskowymi. Znaczącą rolę
czynnika genetycznego potwierdza rodzinne występowanie AZS,
szczególnie u bliźniąt monozygotycznych (80%) oraz dwuzygotycznych
(20%) [2–4]. Badania analizy sprzężeń wykazały kilka loci
powiązanych z występowaniem AZS, zlokalizowanych na chromosomach
1q21, 17q25 [5], 3q21 [6] i 3p24-22 [7]. Do niedawna poszukując
podłoża genetycznego AZS, brano jedynie pod uwagę geny, których
ekspresja w sposób bezpośredni wiązała się z układem immunologicznym
[8]. Ostatnio badacze na całym świecie zwrócili uwagę na białko –
filagrynę, i mutację kodującego je genu prowadzącą do
nieprawidłowej budowy bariery naskórkowej oraz zaburzenia jej
funkcji. Filagryna jest bogatym w histydynę, zasadowym białkiem o
masie cząsteczkowej ok. 37 kD występującym w komórkach warstwy
rogowej. Jej funkcją jest spajanie włókien keratynowych i tej
unikatowej zdolności zawdzięcza swą nazwę – filament aggregation
protein (filaggrin). Filagryna, podobnie jak inne składniki
niezbędne w procesie terminalnego różnicowania keratynocytów,
syntetyzowana jest już w obrębie warstwy ziarnistej. Jej prekursorem
jest profilagryna będąca głównym składnikiem ziarnistości
keratohialinowych warstwy ziarnistej. Jest to białko o masie
cząsteczkowej powyżej 400 kD, zbudowane z 10–12 powtórzeń monomerów
filagryny [9]. W życiu płodowym jest ona obecna już w 15. tyg., a do
21. tyg. pojawiają się ziarnistości keratohialinowe. Wraz z
przechodzeniem komórek do warstwy rogowej, profilagryna ulega
strawieniu, początkowo do oligomerów, a w końcowym etapie monomerów
filagryny. Uwolnione jej cząsteczki, łącząc włókna keratynowe,
prowadzą do szybkiego zapadania się komórki, jej spłaszczenia i
utworzenia bezjądrowej łuski korneocytu. Skondensowany cytoszkielet
jest związany krzyżowo przez transglutaminazy z uformowaniem
komórkowej koperty rogowej (ang. cornified cell envelope) [10].
Przekształcenie profilagryny do filagryny jest procesem złożonym
podlegającym regulacji na wielu poziomach, a jego nieprawidłowy
przebieg może odpowiadać za zaburzenia terminalnego różnicowania
keratynocytów i prowadzić do upośledzenia barierowych funkcji
naskórka. Istotne znaczenie w zachowaniu funkcji barierowych mają
również produkty dalszej proteolizy filagryny, które wchodzą w skład
naturalnego czynnika nawilżającego (ang. natural moisturizing
factor – NMF) [11]. W chorobach skóry przebiegających z
nieprawidłowym terminalnym różnicowaniem keratynocytów naskórka, do
których należą rybia łuska, AZS, łuszczyca, obserwuje się istotnie
obniżoną liczbę naturalnego czynnika nawilżającego lub jego
całkowity brak [12, 13]. Prawidłowo zbudowana warstwa rogowa
odpowiada za ochronę skóry przed utratą wilgoci oraz stanowi barierę
dla alergenów, toksyn i mikroorganizmów. Ostatnio zwrócono uwagę na
udział defektu bariery naskórkowej w rozwoju atopii, w tym zarówno
AZS, jak i astmy oskrzelowej [14]. Spostrzeżenia te były zgodne z
wcześniejszymi obserwacjami klinicznymi i eksperymentalnymi, z
których wynikało, że nieprawidłowa bariera naskórkowa może
predysponować do rozwoju AZS. Związek taki zauważono również w
przypadku zespołu Nethertona, gdzie jedną z cech klinicznych jest
współistnienie AZS, a w którym dochodzi do uszkodzenia bariery
naskórkowej w wyniku mutacji w genie SPINK5, kodującym inhibitor
proteazy serynowej LEKTI [15–18]. Zaobserwowano także, że u osób
chorujących na rybią łuskę zwyczajną często występuje AZS, a z kolei
nawet do 8% pacjentów z AZS wykazuje kliniczne cechy rybiej łuski
zwyczajnej [19]. Badania analizy sprzężeń wykazały związek AZS z
występowaniem mutacji w obrębie grupy genów zwanej Epidermal
Differentiation Complex (EDC), gdzie kodowane są białka
odpowiedzialne za terminalne różnicowanie keratynocytów [5, 20].
Geny EDC znajdują się na krótkim ramieniu chromosomu 1, w prążku 21,
a w ich skład wchodzi kompleks genów kodujących 7 białek Fused S100
Family, z których jednym jest filagryna. Mimo prac wskazujących na
obniżoną ekspresję filagryny w skórze u osób chorujących na rybią
łuskę i AZS, dopiero po kilku latach określono mutację
odpowiedzialną za to zjawisko. Początkowo techniką immunoblotu
wykazano obniżoną ilość tego białka lub też jego całkowity brak w
skórze u pacjentów z rybią łuską zwyczajną [21, 22], a następnie za
pomocą technik immunohistochemicznych, ELISA [23] oraz badania
mikromacierzy mRNA stwierdzono analogiczne zjawiska u pacjentów z
AZS [24]. Unikalna struktura genu kodującego filagrynę wpłynęła na
późne zidentyfikowanie dotychczas poznanych mutacji. Produkt
białkowy jest kodowany przez 3 eksony, jednak większość informacji
jest zapisana w ostatnim z nich. Trzeci ekson jest więc duży, ma
wielkość ok. 12 tys. par zasad. Jego struktura jest wysoce
powtarzalna, co wynika z budowy profilagryny, składającej się z 10–
12 monomerów filagryny. Poszczególne powtórzenia charakteryzują się
znacznym podobieństwem, a ich liczba może być u badanych osób różna
[25]. Wysoka homologia między powtórzeniami sprawia trudności w
przeprowadzeniu konwencjonalnego sekwencjonowania w oparciu o
technikę PCR. Ponadto dodatkowe powtórzenia filagryny wymagają
osobnego zsekwencjonowania. Pierwsza praca jednoznacznie wskazująca
na mutacje w genie filagryny jako przyczynę atopii jest autorstwa
Palmera i wsp. i ukazała się w 2006 r. w czasopiśmie Nature [26].
Ten sam zespół badaczy opisał wcześniej obie mutacje – R510X i
2282del4 – wykazując, że są one odpowiedzialne za większość
przypadków rozwoju rybiej łuski zwyczajnej w Europie [27]. Mutacje
te prowadzą do całkowitej utraty funkcjonalnego produktu. Uwagę
badaczy z Dundee zwrócił fakt, że w badanych przez nich rodzinach, w
których występowała rybia łuska zwyczajna, szczególnie często
współistniało AZS. U osób homozygotycznych pod względem badanych
mutacji bądź złożonych heterozygot z obecnością obu zmutowanych
alleli, cierpiących na ciężką postać rybiej łuski, AZS stwierdzono w
76% przypadków. U heterozygot pod względem omawianych mutacji,
mających łagodną postać rybiej łuski, AZS obserwowano u 44%, podczas
gdy nie odnotowano tej choroby u żadnego z członków rodziny, u
którego nie występowały mutacje w genie filagryny. Obserwacje te
skłoniły badaczy do dalszych poszukiwań. Przebadano duże próbki
populacji dzieci szkockich, irlandzkich i duńskich zarówno z
rozpoznaniem AZS i astmy, jak i populację ogólną. Wówczas
stwierdzono silny związek między występowaniem AZS i astmy a
obecnością badanych mutacji i oszacowano rozpowszechnienie obu
mutacji na 5,8% nosicieli wariantu R501X i 3,8% wariantu 2282del4 w
populacji ogólnej. W przypadku astmy związek z mutacjami filagryny
obserwowano jedynie dla postaci współistniejących z AZS, nie
wykazano natomiast związku z izolowaną postacią astmy. Na podstawie
tych obserwacji wysunięto hipotezę, że astma u pacjentów z AZS jest
wtórna do uczulenia na alergeny, które przedostają się do skóry po
uprzednim uszkodzeniu bariery naskórkowej. Nieprawidłowości w
obrębie koperty rogowej ułatwiają kontakt alergenów z komórkami
prezentującymi antygen i są przynajmniej w części odpowiedzialne za
zjawiska immunologiczne zachodzące w przebiegu AZS i astmy
oskrzelowej. Podobne rozpowszechnienie obu mutacji i ich związek z
AZS i astmą zostały nied
