全外顯子測序協助診斷進行性對稱性紅斑角皮病一家系

方 夢 王真真 趙 晴 孫樂樂 薛曉彤 于功奇 劉 紅 張福仁

1山東大學,山東濟南,250012;2山東第一醫科大學附屬皮膚病醫院(山東省皮膚病醫院),山東省皮膚病性病防治研究所,山東濟南,250022

進行性對稱性紅斑角皮病(progressive symmetric erythrokeratoderma, PSEK)是一種罕見的具有臨床異質性的遺傳性皮膚病,其特征為較早發生的、緩慢進行性發展的、對稱性發生的角化性紅斑、斑塊,主要分布在四肢遠端伸肌側,伴或不伴有掌跖部位皮膚的角化過度[1]。它主要以常染色體顯性模式遺傳,有時也可以常染色體隱性方式遺傳。GJB4、GJA1、KDSR、KRT83、LOR、ELOVL4和TRPM4已被確定為PSEK的致病基因,其中TRPM4是2019年新發現的致病基因[2,3]。值得注意的是,累及掌跖部位的PSEK早期皮損較為局限時在臨床上容易被誤診為長島型掌跖角皮病,后者是由SERPINB7基因突變引起的[4]。我們報道了一個涉及三代人包括3例患者和2名正常人的家系(圖1),家系中先證者臨床上初步診斷為掌跖角皮病,對先證者進行全外顯子測序在TRPM4基因中發現致病突變c.3119T>c(p.Ile1040Thr),通過全外顯子測序的結果并結合臨床表現最終診斷為PSEK。

圖1 家系圖 圖2 先證者掌跖部位見彌漫性對稱性的角化性紅斑、斑塊,有越線行為 圖3 先證者兒子皮損主要分布在手掌和腳底,有越線行為 圖4 先證者父親皮損幾乎分布在全身,伴有掌跖角化

1 資料與方法

1.1 家系資料 先證者,女,28歲。出生后不久雙側掌跖部位皮膚出現彌漫性對稱性的角化性紅斑、斑塊,皮膚損傷可延伸至手腕和腳踝(圖2)。她的兒子與她有相似的表現(圖3),皮損局限于掌跖部位皮膚,而其父親的病變廣泛發展,并在青春期逐漸擴散到軀干和四肢(圖4)。根據臨床表現和家族遺傳,先證者臨床初步診斷為掌跖角皮癥,考慮分型為長島型掌跖角皮病或Mal de Meleda。

1.2 方法 為了確定潛在的致病基因,在獲得書面知情同意書后,根據《赫爾辛基宣言》中闡述的原則采集了該家系成員的外周血樣本。利用全外顯子測序(whole-exome sequencing, WES)確定致病突變,Sanger測序驗證突變的真實性。

2 結果

我們僅對先證者進行了全外顯子組測序。經過分析和篩選后,我們鎖定了COL20A1基因上未報道的錯義突變c.3053G>a(p.Gly1018Asp),因為COL20A1是COL14A1的同源基因,COL14A1已經被確認為點狀掌跖角皮病的致病基因,并且COL20A1既往被報道過在巴基斯坦的一個較大的三代家系中導致了條紋狀掌跖角皮病的發生,這讓我們確信COL20A1可能是掌跖角皮病的一個新的致病基因[5]。然而Sanger測序結果顯示,該突變不符合該家系的遺傳模式。先證者的母親攜帶了該突變,而她的父親和兒子沒有,這表明該突變存在于正常人群中,而不是致病性突變。為進一步明確致病突變,對先證者的父母和兒子進行了WES,共篩選出4個符合遺傳模式的突變,分別為METAP1D,SNAPC3,ERF和TRPM4基因,經過分析并查閱文獻確定符合該家族皮膚表現的突變是TRPM4基因上的致病突變c.3119T>c(p.Ile1040Thr)。Sanger測序進一步證實該突變與遺傳模式一致(圖5)。且TRPM4在2019年被證明是PSEK的致病基因[2]。最后,根據臨床表現和基因檢測結果確定該家系中患者診斷為進行性對稱性紅斑角皮病。

圖5 TRPM4突變的Sanger測序圖:存在于I-1(5a)、II-1(5c)和III-1(5e),與遺傳模式一致

3 討論

PSEK是一種相對罕見的遺傳性皮膚病,具有高度的遺傳異質性,由Darier于1911年首次描述。目前,共有7個基因被證明是PSEK的致病基因,其中TRPM4是2019年新發現的致病基因。TRPM4在人角質形成細胞中表達,這些細胞的質膜上表達豐富的不同亞型TRP通道,這些通道在維持皮膚功能方面發揮著重要作用。TRPM4的相關突變體可能對角質形成細胞的增殖有更強的影響,而非興奮性角質形成細胞中的TRPM4突變體會導致皮膚角化障礙。p.Ile1040Thr位于S6跨膜段,其中許多TRP通道具有由殘基形成的激活門,而p.Ile11040Thr這一變化可以通過干擾激活門的結構導致該非選擇性陽離子通道的激活和膜去極化,導致分化和增殖之間的不平衡,最終導致各種角化障礙[2,7,8]。全球已陸續有由TRPM4基因突變而導致PSEK的報道,其中包括由c.3119T>c(p.Ile1040Thr)突變導致的PSEK,本文報道了由該突變引起PSEK的一中國家系。

PSEK的特點是四肢對稱、進行性發展的紅斑和角化過度斑塊,伴或不伴掌跖角化過度。病變具有緩慢進展的性質,尤其是皮損范圍的漸進性擴大,但通常在青春期后趨于穩定[9]。由于常染色體顯性遺傳的特性,PSEK表現出明顯的遺傳異質性,具有相當大的家族內變異性,并表現出不完整的外顯率和可變的表現力,例如皮損的面積等[10]。在臨床早期容易誤診為長島型掌跖角化癥。長島型掌跖角化癥表現為掌跖部位皮膚呈現界限分明的角化性紅斑,病變可延伸至手背和足背。然而,長島型掌跖角化癥的皮損是非進展性的,致病基因是SERPINB7,為常染色體隱性遺傳,可與PSEK相鑒別,這就需要借助基因檢測等手段。在本文報道的家系中,先證者首先出現掌跖部位皮膚角化性紅斑、斑塊,并累及手背和腳背部皮膚,這與某些長島型掌跖角皮病的臨床表現相似。該家系中患者皮損累及掌跖部位,這在既往報道的由TRPM4基因突變導致的PSEK中比較少見,因此對于皮損局限于掌跖部位及手足背皮膚的先證者其最初的臨床診斷為掌跖角皮病。然而,結合家庭中其他患者的表現,如先證者父親的皮損范圍逐漸擴大延及四肢及軀干,皮損呈進行性擴展,并在青春期后趨于穩定,皮損累及范圍十分廣泛,比既往報道的PSEK都更為嚴重。綜合WES的結果,我們最終確定了該家系患者PSEK這一診斷。

綜上,我們發現了1個由TRPM4基因上的突變c.3119T>c(p.Ile1040Thr)導致PSEK的家系,家系中患者皮損累及掌跖部位皮膚,且先證者父親皮損累及范圍廣,比既往PSEK的病例都更為嚴重。結果表明,全外顯子測序作為一種有前途的工具可用于協助早期或不典型的進行性對稱性紅斑角化病的臨床診斷。