中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物研究所比較醫(yī)學(xué)中心皮膚病課題組成立于2012年,主要利用皮膚和毛囊作為模型,研究信號通路參與上皮發(fā)育、體內(nèi)平衡和癌癥的作用和機(jī)制。目前利用角蛋白等與皮膚組織結(jié)構(gòu)和功能密切相關(guān)基因的基因工程小鼠,進(jìn)行表皮、真皮及皮膚附屬器等相關(guān)的遺傳性疾病的發(fā)病機(jī)理和治療等研究?,F(xiàn)將主要使用的小鼠模型介紹如下:
一. 須部假性毛囊炎(Pseudofolliculitis barbae, PB)
須部假性毛囊炎(Pseudofolliculitis barbae, PB)是毛干離開毛囊前穿進(jìn)皮膚或從別處離開毛囊,屈曲,再進(jìn)入鄰近皮膚產(chǎn)生刺激,產(chǎn)生異物炎性反應(yīng),出現(xiàn)非感染性的小膿皰(圖1)。部分患者是由于角蛋白基因的突變導(dǎo)致的遺傳性疾病。
圖1:人須部假性毛囊炎臨床表現(xiàn)
角蛋白75(KRT75),原名角蛋白6HF(K6HF),表達(dá)在毛囊伴層細(xì)胞和毛干的髓質(zhì),對維持細(xì)胞內(nèi)的角蛋白中間纖維網(wǎng)絡(luò)的完整性具有很重要的作用。KRT75發(fā)生突變會(huì)引起細(xì)胞中間絲網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),從而引起毛發(fā)的整體表型。已有研究表明KRT75的雜合突變(A12T和E337K),與須部假性毛囊炎和毛發(fā)生長初期松發(fā)綜合征(loose anagen hair syndrome)相關(guān)。已有的轉(zhuǎn)基因突變小鼠(Krt75tm1Der)表達(dá)KRT75的一個(gè)三堿基缺失突變(N159del),導(dǎo)致小鼠的毛干出現(xiàn)類似于須部假性毛囊炎的異常表型,模擬角蛋白突變造成的毛發(fā)的表性異常(圖2)1。
圖2:須部假性毛囊炎小鼠模型,突變Krt75導(dǎo)致的改變最終表現(xiàn)為毛干結(jié)構(gòu)改變和斷裂,突變小鼠外觀表現(xiàn)鼠毛不光滑。
利用該模型對突變的表皮干細(xì)胞實(shí)施靶向轉(zhuǎn)錄抑制,修復(fù)其表皮構(gòu)建能力,結(jié)果突變特異性的shRNA能夠在體內(nèi)抑制突變Krt75-N159del的表達(dá),且對其他同源性較高的角蛋白基因的表達(dá)未造成顯著的影響。重構(gòu)皮膚后再生的毛發(fā)其毛干表型得到了明顯的改善和修復(fù)2。
二. 瓦迪侏儒癥(Walt Disney dwarfism)
又稱為骨發(fā)育異常老年樣皮膚(Gerodermia osteodysplastica,GO),是遺傳性皮膚松弛癥的一種,主要累及皮膚、骨骼、肺間質(zhì)和其他結(jié)締組織。突變基因?yàn)镚orab。臨床表現(xiàn)包括:(1)皮膚皺紋增多,面部、腹部、四肢的皮膚松弛;(2)骨量減少、骨質(zhì)疏松,顴骨、上頜骨發(fā)育不全,下頜前突,脊柱后側(cè)凸;(3)其他表現(xiàn):心肺異常,胎兒宮內(nèi)發(fā)育遲緩,眼距窄,耳朵和牙齒發(fā)育異常等(圖3)3, 4。
圖3:GO患者臨床表現(xiàn) A、B皮膚松弛, C下頜前突,D脊柱后凸等。
GO小鼠模型采用基因打靶的方法敲除了Gorab基因,純合子小鼠在圍產(chǎn)期死亡,雜合子能正常生長到成年。Gorab基因敲除小鼠純合子在胚胎18.5天正常脊柱彎曲消失,頭圓,口鼻部突出等顱面部畸形,四肢短,腹部膨隆,皮膚褶皺減少,表皮發(fā)亮,腹側(cè)面皮膚緊繃。Gorab敲除小鼠組織病理表型與人類GO(gerodermia osteodysplastica)癥的臨床癥狀涉及的組織結(jié)構(gòu)基本一致,皮膚、軟骨/骨、肺、骨骼肌等組織均有異常改變,與GO癥病人的病理改變相似(圖4)。該模型由中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物研究所,比較醫(yī)學(xué)中心基因工程平臺(tái)構(gòu)建并保存。
圖4:GO小鼠模型的構(gòu)建和部分表型 Gorab基因打靶策略(A),胚胎18.5天野生型小鼠和敲除小鼠的外觀和腹部皮膚HE染色(B)。敲除小鼠脊柱彎曲異常,腹部膨隆,顱面部結(jié)構(gòu)異常,表皮基底細(xì)胞層平坦,真皮層明顯水腫,毛囊數(shù)量減少。
初步的研究顯示Gorab敲除小鼠的皮膚毛囊表型異常,且該異常表型可能與真皮間充質(zhì)細(xì)胞中的Hh通路活化水平下降有關(guān),而Hh通路的受抑可能與細(xì)胞中纖毛的異常改變相關(guān)5。
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