沈松英 王成锐 黄培元 旷雅舒 邱 琇
（广州医科大学附属广州市妇女儿童医疗中心出生队列研究室，广州 510623）
特应性皮炎（atopic dermatitis，AD），又称特应性湿疹，是一种常见的慢性反复性炎症皮肤疾病，以反复局部皮肤瘙痒和发红为特征。65%的AD患者在出生后第1年出现，称为婴儿湿疹（婴儿AD）；
2岁以前发生的AD为早发型。AD是“过敏进程”的第一站，婴儿AD可显著增加过敏性鼻炎、哮喘的发生风险［1］。过去30年中，工业化国家儿童AD患病率从15%上升至30%，成人AD患病率也从2%上升至10%，引起关注［2］。
AD的病因尚不清楚，目前普遍认为是遗传因素和环境暴露综合作用所致。早期AD的遗传学研究主要采用家系关联研究、双胞胎研究和候选基因关联研究等方法，这些研究结果提示，AD是高度遗传的疾病［3］。随着测序技术的发展和应用，过去10年AD的全基因组关联研究（genome-wide association study，GWAS）逐渐增加。
自2009年报道第一个AD的GWAS以来，共发表了11个AD的GWAS（附表1，www.immune99.com）［4-14］。这些GWAS共报道了36个染色体区域上76个单核苷酸多态性位点（single nucleotide polymorphism，SNP）在全基因组水平上与AD相关。这些SNPs相关的基因主要与表皮皮肤屏障功能和免疫功能相关。有研究估计，目前GWAS发现的遗传变异解释了AD约27%的遗传度，约73%的遗传性还未被解释［12-13］。本文系统地总结了2009年以来AD的GWAS发现。
1.1 丝聚蛋白（filaggrin，FLG）基因及其相关SNPs目前有6个GWAS发现了1q21.3染色体区域上的10个SNPs在全基因组水平上与AD相关，其中8个位于 FLG 基因，即 rs3126085、R501X、2282del4、rs11205006、rs6661961、rs61813875、rs12081541、rs12144049（附 表2，www.immune99.com），其 中rs3126085 位点在中国人群中发现［6，9-11，13-15］。连锁不平衡分析显示该位点与既往其他研究发现的中国人群主要的FLG突变位点c.3321delA16高度相关。其余位点主要在欧洲人群中发现，以R501X和2282del4的无效突变最为常见［16］。FLG基因位点突变与AD发生风险的OR值为1.61（95%CI：1.48～1.75），其中与儿童早发持续性AD亚组相关性最强（OR：4.31，95%CI：3.29～5.63）［10，17］。FLG是目前较为公认的与AD相关的基因［16］。在皮层分化过程中，FLG在颗粒层被释放至细胞间隙，其逐渐降解形成的各种氨基酸及降解产物是天然保湿因子中的重要组成部分，对维持正常皮肤屏障功能具有重要作用［18］。近期有针对AD小鼠模型进行蛋白质组学的研究，并在AD患者中进行验证，结果发现在没有炎症的情况下，FLG无效突变足以诱导AD小鼠和患者皮肤中蛋白酶激肽释放酶-7（kallikrein-7，KLK7）表达上调和免疫调节因子亲环素A（cyclophilin A，PPIA）表达下调［19］。这些蛋白是AD特有的分子，在蛋白溶解和炎症中起重要作用。小鼠模型中，人类KLK7过表达会导致严重瘙痒、表皮厚度增加和皮肤炎症［20］；
PPIA是广泛表达的亲免疫蛋白家族成员，在蛋白折叠、运输和免疫调节中发挥作用［21］。FLG的无效突变也与皮肤角质形成IL-1细胞因子表达上调有关，IL-1因子水平升高与天然保湿因子成分减少相关［22］；
也有研究显示FLG无效突变的人表皮CD83（+）朗格汉斯细胞数量增加，丝聚蛋白降解产物尿氨酸可减少树突状细胞成熟，并增加其诱导调节性T细胞的作用，提示丝聚蛋白缺乏与免疫失调有关［23］。FLG的功能和表达可受IL-4和IL-13细胞因子影响，提示皮肤屏障和免疫功能可能协同作用，增加机体对湿疹的易感性［8，24］。以上结果表明FLG无效突变在AD的发病中发挥重要作用。
1.2 OVOL1基因及其相关SNPs 11q13.1染色体区域与AD相关的SNPs有rs479844和rs10791824［7，11，14］（附表2，www.immune99.com）。rs479844主要在欧洲人群中发现，位于OVOL1上游＜3 kb处［7，14］。2014年王理［25］验证该位点也与中国汉族人群AD相关。rs10791824位于OVOL1基因的内含子区域，已在多个种族人群中进行验证［11］。OVOL1属于高度保守的基因，编码含C2H2锌指结构的转录因子OVO样蛋白。OVOL1蛋白在多种上皮组织中表达，参与调节上皮组织和生殖细胞的发育和分化，可抑制角质形成细胞中与细胞增殖密切相关的c-Myc表达，是WG/Wnt和TGF-β/BMP7-Smad4信号通路的下游靶点［26-29］。这些途径除了在胎儿皮肤及皮肤附属物的器官形成中发挥作用外，也参与出生后表皮增殖和分化的调节［30-31］。有研究显示外周组织中的IL-13水平升高可通过下调OVOL1-FLG轴引起屏障功能障碍［32］。
1.3 EMSY基因及其相关SNPs 11q13.5染色体区域与AD相关的SNPs由最早期的湿疹GWAS发现，随后在几个欧洲大型GWAS中得到验证，包括rs7927894、rs2155219、rs2212434 和 rs7130588［4，9，11，14］（附表2，www.immune99.com）。但程芳［33］并未在中国人群中发现rs7927894与AD发病相关。这些SNPs位于EMSY和LRRC32两个基因之间。EMSY基因在包括皮肤、小脑等多个人体组织中表达，是一种转录调节因子，也可在炎症中发挥作用。蛋白激酶AKT1可通过EMSY的磷酸化调节干扰素反应［34］。有关EMSY基因在AD发病中的机制研究较少。近期有研究显示培养组织中采用siRNA技术敲除EMSY可导致FLG和FLG2蛋白以及长链神经酰胺等表达增加，从而增强皮肤屏障功能［35］。相反，EMSY在角质形成细胞中过度表达可导致FLG等屏障形成标志物的显著减少，AD患者的皮肤活检标本显示细胞核内EMSY染色增强，提示该基因在皮肤屏障形成中具有重要作用。这在一定程度上解释了之前发现的rs7927894和FLG的遗传风险变异存在倍增效应的结果，提示二者的联合效应可能导致更高的AD发病风险［36］。
1.4 CCDC80基因及其相关SNPs 3q13.2染色体区域上的rs12634229发现于日本人群（附表2，www.immune99.com），该位点可能与中国人群的AD发病不相关［8，33］。相关的基因是该 SNP 附近的 CCDC80基因。CCDC80基因编码蛋白可充分抑制T细胞因子介导的转录活性，在克隆扩增过程中下调Wnt/β-catenin靶基因，随后诱导C/EBPα和过氧化物酶体增殖物激活受体γ（peroxisome proliferator-activated receptor γ，PPARγ）［37］。C/EBPα 在基底角质形成细胞中表达，且当角质形成细胞退出基底层并进行终末分化时表达上调［38］。IL-12和IL-23分别是Th1和Th17细胞产生和效应功能的关键因子，在AD慢性期反应中起重要作用［39-40］。C/EBPα可直接与IL-12和IL-23的亚基P40启动子相互作用并抑制P40在炎症巨噬细胞中的转录［41］。PPARγ在免疫细胞中起负调节作用，其激动剂可明显抑制胸腺基质淋巴生成素在皮肤中的表达，以及在AD小鼠模型中抑制树突状细胞的成熟和迁移［42］。因此推测CCDC80基因编码蛋白可能通过C/EBPα和PPARγ表达改变在AD发病中发挥作用。关于CCDC80基因在AD发病机制中作用的直接证据有待进一步研究。
2.1 IL6R基因及其相关SNPs PATERNOSTER等［11］发现IL6R基因上的rs12730935位点在全基因组水平上与AD相关（附表2，www.immune99.com）。IL6R基因虽与FLG基因同在一个染色体区域，但其功能独立于FLG基因。该基因已被证实决定了经典的膜结合和可溶性IL6R信号传导途径之间的平衡。与野生型358Asp（rs2228145［A］）纯合子相比，突变型358Ala（rs2228145［C］）纯合子携带者的血清可溶性IL6R水平呈2倍增加，且AD患者的可溶性IL6R水平高于对照组［43］。ROSA等［44］和MCGOWAN等［45］均通过孟德尔随机化研究验证了基因预测的血浆可溶性IL6R水平升高与AD发病风险增加的因果关系［45］；
MCGOWAN等［45］还发现可溶性IL6R特异性调节 T细胞在AD发病中发挥重要作用。在动物模型中已发现IL-6可降低Th2细胞因子并改善哮喘症状［46］；
抗IL-6的药物使用也被发现与湿疹发生相关［47］。血浆可溶性IL6R水平升高也可能通过负向调节IL-6信号在AD的发病中起作用［44］。
2.2 CD207基因及其相关SNPs 2015年PATERNOSTER等［11］通过多种族人群meta分析新发现位于2p13.3区域的rs112111458位点与AD在全基因水平相关。该SNP在CD207基因上游37 kb。2018年蔡新颖［48］也在中国人群中证实该位点与AD相关。CD207编码一种只在树突状细胞亚群朗格汉斯细胞中表达的细胞内模式识别受体。表皮朗格汉斯细胞在AD患者受损皮肤中可穿透皮肤紧密连接识别抗原，在诱导耐受和适应性免疫反应中发挥重要作用［49-51］。
2.3 IL-1家族成员基因及其相关SNPs 2q12.1区域的rs13015714和rs6419573也被发现与AD相关（附表2，www.immune99.com）［8，11］。相关基因是编码IL-1家族成员IL1RL1、IL18R1和IL18RAP的基因。IL-1家族成员IL1RL1、IL18R1和IL18RAP基因编码的蛋白在皮肤中表达丰富。IL1RL1是IL-33受体的组成部分，在Th2和肥大细胞中表达。据报道，IL-33在AD受损组织中分泌，促进Th2型免疫反应和AD发病［52］。IL-33转基因小鼠在角质形成细胞中特异性表达IL-33，可自发产生AD样湿疹，提示IL-33足以促进AD的发展［53］。IL-33刺激各种细胞，包括Ⅱ型天然淋巴样细胞（ILC2s），ILC2s通过产生大量IL-5和IL-13而引发过敏性炎症［54］。IL-33还可通过诱导IL-31促进瘙痒和抓挠行为；
抓挠皮肤反过来会促进角质形成细胞释放IL-33［55］；
IL-33也可能直接作用于周围神经引起瘙痒［56］。因此，阻断IL-33信号可能是减轻IL-33信号相关皮肤瘙痒和炎症的治疗靶点。与IL-33的研究相比，IL18R1和IL18RAP与AD发病的研究较少。有研究发现IL18RAP在AD或银屑病皮肤活检中新鲜分离的角质形成细胞中显著高表达；
IL-18可上调角质形成细胞主要组织相容性复合体（MHC）Ⅱ类分子表达和趋化因子CXCL10水平［57］。
2.4 GLB1和CCR4基因及其相关SNPs 染色体3p22.3区域上的rs7613051位点发现于日本人群（附表2，www.immune99.com）［8］。该位点位于编码半乳糖苷酶β1的GLB1基因内含子区域。GLB1基因与AD的关系有待进一步研究，值得注意的是附近的CCR4基因编码Th2趋化因子CCL17的受体CCR4蛋白，CCR4蛋白在炎症过程中介导皮肤特异性的T细胞聚集［58］。在AD小鼠模型中，CCR4缺陷的Th2不能迁移至炎症部位，对引发皮肤炎症具有重要作用［59］。
2.5 Th2细胞信号通路基因及其相关SNPs 多个GWAS确定了AD在5q31区域中参与Th2细胞信号通路的基因遗传风险位点（rs2897442、rs2897443、rs6871536、rs2158177、rs1295686、rs20541、rs12188917、rs17690965、rs848），相关基因主要包括IL-4、IL-13、IL4Rα 基因（附表2，www.immune99.com）［7，9-11，14，60］。Th2细胞信号通路的IL-4、IL-13、IL4Rα基因也在AD的发病中发挥重要作用。IL-4促进Th2在过敏性炎症中的作用并降低上皮细胞的表皮分化复合物（EDC）基因表达［61］。IL-13主要促进外周组织炎症的发生，在湿疹型皮损中表达上调［12］。以IL-13为靶点的生物制品，如抗IL4Rα抗体dupilumab和抗IL-13抗体tralokinumab，成功地改善了AD病变，进一步突出了IL-13在AD发病机制中的重要性［32］。
2.6 MHC基因及其相关SNPs HIROTA等［8］在日本人群首先发现6p21.33和6p21.32染色体区域MHC基因的相关SNPs与AD关联，随后WEIDINGER等［9］、BAURECHT 等［10］和 PATERNOSTER 等［11］在欧洲人群也发现并验证了以上位点（附表2，www.immune99.com）。WEIDINGER等［9］发现MHC基因相关SNPs与AD的相关性来自两个经典的HLA等位基因HLA-DRB*07：01和HLA-B*18：44：02的独立效应。尽管有以上发现，这些基因在AD中发挥作用的机制还有待进一步探讨。
2.7 CARD11基因及其相关SNPs 7p22.2染色体区域的rs4722404位点在日本人群被发现与AD相关（附表2，www.immune99.com），但未在中国人群得到 验 证［8，33］。
该 位 点 位 于 CARD11 基 因 附 近 。CARD11基因编码蛋白通过T细胞受体和B细胞受体信号转导激活淋巴细胞，在T细胞分化中发挥至关重要的作用，在调节JUNB和GATA3转录因子及随后产生的Th2特异性细胞因子中也起关键作用［62］。有研究显示CARD11突变小鼠逐渐发展为AD，其血清IgE含量也逐渐升高［63］。
2.8 DOK2和CD200R1基因及其相关SNPs 最近一项GWAS新发现染色体8p21.3区域的rs34215892和3q13.2区域的rs9865242与AD有关（附表2，www.immune99.com），分别位于DOK2和CD200R1基因［12］。DOK2是细胞质信号分子，主要在造血/免疫细胞中表达。DOK1-2是Toll样受体4下游ERK信号必不可少的负调控因子［64］。缺乏DOK1-3的小鼠在免疫细胞发育和免疫应答中表现出明显缺陷［65］。此外，DOK1-2在NK细胞的成熟中发挥作用［66］。CD200R1是一种蛋白质编码基因，与之相关的疾病包括人疱疹病毒和伴有硬化性白质脑病的多囊性脂膜性骨增生，参与相关途径包括Ⅰ类MHC介导的抗原加工和呈递及先天免疫系统。基于多组学的网络和RNA-Sequencing分析表明，DOK2是一个与CD200R1、IL6R和信号转导和转录激活因子3（signal transducer and activator of transcription 3，STAT3）相互作用的中心枢纽，有望成为一个新的治疗靶点［12］。由于DOK2为新发现的位点，有关DOK2在AD发病中的作用机制仍有待进一步深入研究。
2.9 STAT3基因及其相关SNPs 位于染色体17q21.2区域的rs12951971位点也在PATERNOSTER等［11］的研究中发现与AD相关（附表2，www.immune99.com）。该SNP位于STAT3基因内含子区域。STAT3蛋白可在各种细胞因子和生长因子刺激下通过磷酸化激活，介导多种基因表达，在细胞生长和凋亡等细胞过程中发挥关键作用。有研究显示，该基因的突变与婴儿期发病的自身免疫性疾病和高IgE综合征有关，与儿童早发型持续湿疹的关联强度仅次于FLG基因［17，67］。
2.10 TNFRSF6B和ZGPAT基因及其相关SNPs染色体20q13.33区域的相关SNPs在中国人群和欧洲人群中均发现与AD相关（附表2，www.immune99.com）［6，10-11］。这些 SNPs包括 rs909341、rs6010620 和rs4809219，其中rs909341位于TNFRSF6B基因，rs6010620在ZGPAT基因附近，rs6010620、rs4809219位于RTEL1基因内含子区域内。TNFRSF6B为TNF受体超家族成员6B，在适应性免疫应答中发挥重要作用，具体作用于T细胞、树突状细胞和巨噬细胞反应［68-70］。AD患者与健康对照和非特应性炎症性疾病患者相比，血清TNFRSF6B的 mRNA 表达增加［71］。ZGPAT编码一种锌指CCCH结构域蛋白参与表皮生长因子受体（EGFR）通路［72］。有研究显示，在小鼠模型中阻断EGFR信号通路可诱导角质形成细胞趋化因子表达失调，导致皮肤炎症增强［73］。表明TNFRSF6B和ZGPAT是AD可能的候选基因，但仍需进一步的功能验证阐明其在AD发病中的作用。RTEL1基因编码一种DNA解旋酶，其在端粒的稳定性、保护和伸长中起作用，但在AD中所发挥的作用机制有待进一步探讨。
2.11 其他与免疫相关的基因 其他识别的与AD相关的SNPs和基因在既往研究中或多或少与免疫功能相关（附表2，www.immune99.com），如编码细胞因子的IL-2/IL-21、IL-7/CAPSL和IL15RA/IL2RA，以及 ZNF365、NLRP10 和 PPP2R3C［8，11，13］。
近年的GWAS发现了3p21.1、5q22.1、6p21.33和6p21.32染色体区域上的其他相关SNPs（附表2，www.immune99.com）［6，9，11］。涉及的相关基因主要 有 SFMBT1/RFT1、TMEM232/SLC25A46、BAT1、TNXB、PUS10和ATF6B。这些基因主要编码一些跨膜蛋白或连接蛋白，其具体作用有待进一步研究。另外还有一些基因的功能未确定。
值得注意的是，20q13.2上的rs16999165也与AD相关（附表2，www.immune99.com），相关基因为CYP24A1/PFDN4基因。CYP24A1基因是维生素D通路基因，编码一种线粒体细胞色素P450超家族酶，该酶通过侧链羟基化启动降解1，5-二羟基维生素D3，即维生素D3的活性形式。而维生素D是先天和适应性免疫系统功能的调节因子。有报道提示维生素D缺乏与AD发生风险和严重程度相关［74-75］。但本课题组前期的系统综述发现血液中维生素D缺乏并不增加哮喘的发生风险［76］。
随着基因测序技术的发展，2009年以来研究者开始采用GWAS进行AD的遗传学研究。目前共发现36个染色体区域上76个SNPs与AD在全基因组水平上相关。与这些SNPs相关的基因主要与表皮皮肤屏障功能和免疫系统功能相关。
在目前的大多GWAS中，病例与对照的年龄并不一致，如病例是儿童，而对照是成人。有研究显示，与过敏性疾病风险增加相关的遗传位点与更早发病相关，提示AD患者和对照组的年龄存在差异可能会导致结果偏倚［77］。后续研究应进一步关注早发型AD的遗传学特征，这对于AD的个性化干预前移具有指导意义。另外，湿疹的遗传易感基因具有种族特异性。目前的研究主要在欧洲人群中开展，亚洲人群较少，未来研究需要更多的亚洲人群参与。随着深度测序技术的发展，全基因组测序能够提供更多的遗传信号，且可进行基因功能研究［78］。AD“丢失的遗传性”可能需要采用全基因组测序来进一步补充［79］。
综上所述，近年来GWAS研究表明皮肤屏障功能障碍、先天免疫反应减弱、IL-1信号转导和Th2免疫信号增强等在AD的发生发展中具有重要作用。这些基因并非独立存在，而是相互作用。这些发现为AD的精准分型和治疗带来新的视角。未来研究需进一步进行全基因组测序识别“丢失的遗传性”，并对识别的基因功能进行验证。
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