播散型浅表性光化性汗孔角化症发病的分子机制研究

Disseminated superficial actinic porokeratosis (DSAP) is an autosomal dominant chronic keratinization disorder. Its pathogenesis is remained unknown. Malignant degeneration has been described in DSAP,with a reported incidence of approximately 10% .It seriously impairs patients physical and mental health. Our team found its caustive gene (mevalonate kinase gene,MVK) through the whole exome sequencing (Nature Genetics,2012,revised). Now, we plan to explore the role of this gene in the pathogenesis of DSAP. Firstly, we will construct the expression recombinant of MVK gene and shRNA targeting against MVK, then the recombninants will be transfected into primary keratinocytes(KCs) to set up cell models with over or low MVK expression. The cell will be exposed to UV and/or added intermediate products of mevalonate-pathway , then we will analyze the impact of MVK on the proliferation, apoptosis and diffirentiation of KCs, and further study the molecular mechanism that the MVK acts on the KCs. In addtion, the mice of MVK gene knock-out(MVK+/-) are exposed to UV to make the phnotypic expression of DSAP. The lesion of DSAP is biospied and biomarkers of proliferation, apoptosis and diffierentiation are detected. Based on these studies, we try to elucidate the molecular mechanism of the pathogenesis of DSAP. This study may lay foundation for genetic counseling, prenatal diganosis,drug discovery, clinical diagnosis and treatment.

播散型浅表性光滑性汗孔角化症（DSAP）是一种常染色体显性遗传病，发病机制尚不清楚，约10%的患者可以癌变，严重影响患者身心健康。本团队利用全基因组外显子测序技术发现DSAP的致病基因:甲羟戊酸激酶基因（MVK）（Nature Genetics，2012，已修回）。本研究拟通过构建野生型MVK及shRNA表达载体，转染原代皮肤角质形成细胞（KCs），建立MVK表达调控模型，通过紫外线和/或甲羟戊酸代谢途径中间产物处理KCs，观察MVK表达对细胞增殖、分化及凋亡的影响，并研究其可能的分子机制；利用基因敲除小鼠结合紫外线诱导，模拟疾病表型，借助皮损免疫病理，分析DSAP皮损中KCs的增殖、分化、凋亡相关分子表达情况及可能的信号途径，揭示DSAP发病机制。为DSAP的遗传咨询、产前诊断、新药研发、临床诊断及治疗奠定基础。

细胞代谢是生命活动的基本特征之一。许多疾病如肿瘤、心血管疾病等于代谢途径异常息息相关。甲羟戊酸途径是重要的代谢途径之一，其在细胞增殖、分化等生理活动中发挥重要作用。大部分与该途径相关的单基因遗传疾病都有皮肤表型。我们前期研究发现甲羟戊酸途径中的甲羟戊酸激酶基因杂合突变可以导致汗孔角化症（相关研究结果发表于Nature Gentics, 2012），在研究过程中发现该途径中不同的酶功能缺失导致不同的皮肤角质形成细胞生理活动改变。2013年1月获得该项目的资助（播散型浅表性光化性汗孔角化症发病的分子机制研究）以来, 已经完成了甲羟戊酸途径特异性酶抑制剂普伐他汀（Pravastatin，HMGCoA还原酶抑制剂）, 阿仑膦酸钠（Alendonate，法尼基合成酶抑制剂）,FTI-277(Farnesyl transferase inhibitor,法尼基转移酶抑制剂)及GGTI-298(Geranylgeranyl transferase inhibitor, 香叶基转移酶抑制剂) 干扰甲羟戊酸途径，并补充代谢中间产物胆固醇(CH)、GPP、FPP等），观察对皮肤角质形成细胞增殖、分化等的影响。研究发现：①普伐他汀、阿仑膦酸钠强烈抑制皮肤角质形成细胞的增殖及钙离子诱导的分化markers 的表达，并且阿仑膦酸钠抑制作用最为显著；②FTI-277及GGTI-298对皮肤角质形成细胞增殖及分化的抑制作用非常弱，没有统计学差异，提示蛋白质酯化在KCs的分化、增殖及凋亡中可能不起主要作用。③下游产物中仅胆固醇对抑制剂的抑制作用有拮抗作用，而上游产物与抑制剂有协同作用，提示该途径紊乱导致的皮肤表型可能与中间产物累积有关。 ④此外，抑制剂能够调控细胞周期蛋白的表达（cyclinB1, cyclinE）及ERK1/2及AKT磷酸化水平。该结果只是初步分析了甲羟戊酸途径紊乱对相关信号途径分子的的影响极其与表型的关系，但仍没有阐明其具体的分子机制。此外，也发现甲羟戊酸途径紊乱诱导炎症因子表达，包括IL-15及TLR信号途径激活对皮肤角质形成细胞分化的影响，结果发现炎症反应抑制皮肤角质形成细胞的分化。.这一研究成果为寻找播散型浅表性光化性汗孔角化症的诊断（如分型）、治疗（本研究提示胆固醇可能有助于该疾病的治疗）奠定一定的基础。