Defekty kolagenu VII i zaburzenia włókien kotwiczących

Dystroficzne pęcherzowe oddzielanie się naskórka (DEB) to podtyp choroby o dobrze poznanej patogenezie, którego podstawy molekularne – zaburzenia kolagenu VII – są znane od prawie dwóch dekad1. Wszystkie formy DEB są spowodowane mutacjami w genie kolagenu VII, COL7A1, przy czym dotychczas ujawniono kilkaset różnych mutacji w tym genie w postaciach recesywnych i dominujących12.

Struktura i funkcja kolagenu VII

Kolagen VII typu jest głównym składnikiem włókien kotwiczących, które łączą błonę podstawną ze strukturami skóry właściwej34. Gen COL7A1 znajduje się na chromosomie 3 (3p21.1) i jest transkrybowany w jądrach fibroblastów i keratynocytów. Gen ten, zawierający 118 eksonów, koduje polipeptyd, który tworzy homotrimer z dwoma identycznymi peptydami, tworząc cząsteczkę C75.

Kolagen VII typu zawiera dużą N-końcową domenę globularną (NC-1), która oddziałuje z laminą-332 w blaszce gęstej, długą domenę kolagenową oraz mniejszą C-końcową domenę globularną (NC-2), która jest proteolitycznie rozszczepiania podczas formowania włókien kotwiczących3. Białko to jest podatne na degradację przez kolagenazę, co ma istotne znaczenie w patogenezie choroby6.

Kluczowa funkcja kolagenu VII: Kolagen VII jest niezbędny dla prawidłowego funkcjonowania włókien kotwiczących, które zapewniają mechaniczne połączenie między naskórkiem a skórą właściwą. Gdy kolagen VII jest nieprawidłowy lub nieobecny, formowanie włókien kotwiczących jest upośledzone, co prowadzi do osłabienia połączenia warstw skóry.

Mechanizmy molekularne w różnych postaciach DEB

Spektrum mutacji w DEB jest szerokie, a wiele rodzin ma swoje prywatne mutacje. W recesywnej postaci DEB często występuje złożona heterozygotyczność, co oznacza, że pacjent ma dwie różne mutacje – jedną odziedziczoną od ojca, a drugą od matki1. Różne kombinacje mutacji generują kontinuum fenotypów biologicznych, co wyjaśnia różnorodną ciężkość kliniczną i nakładanie się między różnymi postaciami DEB.

U większości pacjentów z najcięższą recesywną postacią DEB obie mutacje COL7A1 powodują przedwczesne kodony terminacji (PTC), które prowadzą do rozpadu mRNA za pośrednictwem nonsense-mediated mRNA decay lub pozostałościowej ekspresji skróconych polipeptydów kolagenu VII, które są degradowane wewnątrz komórki7.

W dominującej postaci DEB heterozygotyczne mutacje substytucji glicyny zakłócają w sposób dominująco-negatywny syntezę kolagenu VII i upośledza jego sekrecję lub fibrylogenezę włókien kotwiczących7. Ten mechanizm wyjaśnia, dlaczego nawet jedna zmutowana kopia genu może prowadzić do objawów choroby.

Konsekwencje defektów kolagenu VII

Wszelkie dziedziczne predyspozycje do zmienionego formowania kolagenu VII lub jego włókien kotwiczących prowadzą do dystroficznego pęcherzowego oddzielania się naskórka5. Dotychczas opisano ponad 700 różnych mutacji COL7A18, co podkreśla genetyczną złożoność tej choroby.

Mutacje w genie COL7A1 zmieniają strukturę lub zakłócają produkcję podjednostki białka kolagenu VII typu. Te zmiany wpływają na produkcję kolagenu VII typu9. Gdy kolagen VII typu jest nieprawidłowy lub nieobecny, formowanie włókien kotwiczących jest upośledzone. Niedobór tych włókien zakłóca połączenie naskórka ze skórą właściwą, a tarcie lub inne drobne urazy mogą powodować oddzielenie się dwóch warstw skóry9.

Proces bliznotwórczy: Oddzielenie warstw skóry prowadzi do powstawania pęcherzy, które mogą powodować rozległe bliznowacenie podczas gojenia. W recesywnej postaci dystroficznej proces ten może być na tyle nasilony, że prowadzi do powstania deformacji typu “rękawic” oraz zwężeń w różnych narządach.

Rola modyfikatorów genetycznych

Ciężkość DEB może być modyfikowana przez dodatkowe czynniki genetyczne. Szczególnie istotny jest polimorfizm w genie MMP1 kodującym kolagenazę. Wczesne badania wykazały defekt kolagenazy w patogenezie dystroficznego pęcherzowego oddzielania się naskórka, ponieważ kolagen VII typu jest podatny na degradację przez kolagenazę6.

Badania wykazały istotny związek między polimorfizmem (rs1799750) w genie MMP1 a ciężkością choroby u członków rodzin z RDEB. Funkcjonalny polimorfizm prowadzący do zwiększonej aktywności kolagenazy był związany z cięższym fenotypem, co sugeruje, że MMP1 jest genem modyfikującym w RDEB610. Zwiększony poziom MMP1 prowadzi do zwiększonej degradacji kolagenu i pogorszenia ciężkości choroby.

Mechanizmy powstawania nowotworów

Pacjenci z recesywną postacią dystroficzną mają zwiększone ryzyko rozwoju agresywnego raka płaskonabłonkowego1112. Badacze pracują nad określeniem, w jaki sposób nieprawidłowości kolagenu VII również leżą u podstaw zwiększonego ryzyka raka skóry obserwowanego w ciężkiej recesywnej postaci dystroficznej9.

Przewlekłe uszkodzenia tkanek i progresywne bliznowacenie w RDEB są głównie napędzane przez transformujący czynnik wzrostu beta (TGF-β), co sugeruje, że terapie redukujące sygnalizację TGF-β mogłyby spowolnić progresję choroby i zmniejszyć zachorowalność13.

Modele zwierzęce i badania patogenezy

Dwa różne modele mysie z całkowitym lub częściowym niedoborem kolagenu VII odtwarzają charakterystyki kliniczne i morfologiczne recesywnej postaci DEB u ludzi i były przydatne w zrozumieniu molekularnej patologii choroby7. Te modele zwierzęce umożliwiły lepsze zrozumienie mechanizmów patogenetycznych i testowanie potencjalnych terapii.

Badania w modelach myszy potwierdziły, że defekty kolagenu VII prowadzą do upośledzonej kohezji skórno-naskórkowej i wywołują rozpowszechnione bolesne pęcherzowanie i włóknienie zaczynające się od urodzenia, wraz z bliznowaceniem, podatnością na zakażenia i predyspozycją do raka skóry14.

Pytania i odpowiedzi

Gdzie znajduje się gen odpowiedzialny za dystroficzną postać pęcherzowego oddzielania się naskórka?

Gen COL7A1 kodujący kolagen VII znajduje się na chromosomie 3 (3p21.1). Jest to duży gen zawierający 118 eksonów, który jest transkrybowany w jądrach fibroblastów i keratynocytów.

Ile różnych mutacji w genie COL7A1 zostało dotychczas opisanych?

Dotychczas opisano ponad 700 różnych mutacji w genie COL7A1. Spektrum mutacji jest bardzo szerokie, a wiele rodzin ma swoje unikalne, prywatne mutacje.

Dlaczego w dystroficznej postaci powstają blizny?

Blizny powstają, ponieważ pęcherze tworzą się poniżej błony podstawnej, w miejscu gdzie normalnie znajdują się włókna kotwiczące. Gdy te pęcherze się goją, proces naprawczy prowadzi do powstawania tkanki bliznowatej.

Co to jest złożona heterozygotyczność w kontekście RDEB?

Złożona heterozygotyczność oznacza, że pacjent dziedziczy dwie różne mutacje w genie COL7A1 – jedną od ojca, a drugą od matki. Jest to częste zjawisko w recesywnej postaci dystroficznej.

Dlaczego pacjenci z RDEB mają zwiększone ryzyko raka skóry?

Przewlekłe uszkodzenia tkanek, procesy zapalne i bliznowacenie w RDEB tworzą środowisko sprzyjające transformacji nowotworowej. Dodatkowo, defekty kolagenu VII mogą bezpośrednio wpływać na mechanizmy kontrolujące wzrost komórek.

Reklama
Reklama