瞬时受体电位蛋白TRPM4突变导致皮肤红斑角化症的发病机理研究

Transient Receptor Potential (TRP) channels constitute a large family of ion channels ubiquitously expressed in different human tissues, including skin. TRPs in skin were known to function in sensation of temperature, pain, itch, and also in the pathogenesis of inflammatory skin disorders and skin tumors. Previously, we have identified gain-of-function mutations in TRPV3 causing a hyperkeratotic skin disorder Olmsted syndrome, which unraveled the important role of TRPs in skin keratinization. Recently we have for the first time detected TRPM4 mutations in patients with erythrokeratoderma. Nevertheless, the expression and exact function of TRPM4 in skin remain unclear. Based on the previous studies on TRPM4 and TRPV3, we propose a hypothesis that erythrokeratoderma-associated TRPM4 mutations are gain-of-function leading to hyperactive changes electrophysiologically. By altering cell membrane potential, TRPM4 may activate TRPV3 indirectly, leading to the overload of calcium in keratinocytes and resultant skin hyperkeratosis. We are planning to perform a series of experiments to verify our hypothesis. Also, Trpm4 mutant knock-in mice will be generated to recapitulate the phenotype of erythrokeratoderma. Our study will reveal the pathogenesis of erythrokeratoderma-associated TRPM4 mutations, unravel the important role of TRPM4 in skin keratinization. Based on our study, TRPM4 will emerge as a potential target for developing medicines in treating hyperkeratotic skin disorders.

瞬时受体电位蛋白（TRP）是一组广泛表达于人体各组织的通道蛋白，包括皮肤。既往认为皮肤TRP通道主要参与皮肤感觉和炎症性皮肤病、皮肤肿瘤的发病。我们前期发现了TRPV3突变引起皮肤角化病Olmsted综合征，揭示了TRP通道在表皮角化中的重要作用。近期我们首次在红斑角化症病例中发现TRPM4基因突变。然而TRPM4在皮肤中的表达情况和功能尚不清楚。基于既往TRPM4研究及我们前期TRPV3工作基础，申请者提出假设：引起皮肤红斑角化症的突变将导致TRPM4电生理功能发生获得性改变，并通过细胞膜电位改变影响TRPV3，导致角质形成细胞钙超载，从而影响皮肤角化。我们将通过一系列分子生物学、细胞学实验来验证假设，并构建Trpm4突变的基因敲入小鼠来观察皮肤表型。本研究有望确定TRPM4突变导致红斑角化症的发病机理，首先揭示TRPM4在皮肤角化中的重要作用，并为角化异常性皮肤病的药物开发提供靶点。

在本课题的资助下，我们完成了大部分的研究计划内容。完成的内容包括：1. 在mRNA、WB及免疫组化水平上证实了TRPM4在皮肤角质形成细胞中表达；2. 确定了引起PSEK的TRPM4突变体的细胞表达情况及电生理学改变，即功能获得性改变；3. 引起PSEK的TRPM4突变体导致表皮角质形成细胞增生活跃，同时出现角化过度。4. Trpm4基因敲入小鼠在特定条件刺激下更容易产生皮肤红斑角化改变。这部分研究内容的成功完成，让我们在国际上首次确定了PSEK的全新致病基因TRPM4，明确了其发病机理，同时也建立了Trpm4基因突变导致皮肤红斑角化的动物模型。同时，我们还确定了口服甲氨蝶呤可能对于TRPM4突变导致的PSEK的有一定疗效，为该疾病的治疗提供了新的方案。这部分研究工作发表于JID及JD杂志上。尽管TRPM4及TRPV3共表达实验及钙荧光实验因为技术问题未能完成，但是对于研究结论没有明显的影响。.同时，在该课题资助下，我们积极探索全新遗传性皮肤病的新致病基因、发病机理及其治疗方案。我们确定了常染色体显性遗传性IFAP是由于SREBF1基因蛋白酶水解位点发生错义突变导致，掌跖角化-少毛综合征2型是由于LSS双等位基因功能散失性突变所致，而常染色体隐性遗传性表皮松解性掌跖角化症是由于KRT1基因纯合截短突变所致。通过临床研究，我们还为SCN9A基因突变导致原发性红斑肢痛症（PEM）确定了一种有效的治疗方案，即采用盐酸美西律、卡马西平及利扎曲普坦三联药物疗法进行疼痛及红斑控制，取得良好疗效，有望进一步在更多病例中进行推广。.在课题资助下，我们发表了10余篇SCI文章，其中影响因子超过5的文章大于5篇；毕业了4名研究生，同时课题负责人获得了国家特支计划（万人领军）人才项目的资助。