Rola transporterów lipidowych i enzymów w funkcji bariery skórnej

ABCA12 – kluczowy transporter lipidów

ABCA12 jest znanym transporterem lipidów keratynocytów związanym z transportem lipidów w ziarnistościach blaszkowatych1. Utrata funkcji ABCA12 prowadzi do wadliwego transportu lipidów w keratynocytach, skutkując najcięższym fenotypem łuski arlekina1. Ten transporter został szczególnie wyróżniony, ponieważ został rozpoznany jako kluczowa cząsteczka w transporcie lipidów keratynocytów2.

Mutacje w białku transportera lipidów ABCA12 powodują wadliwe akumulacje lipidów do ziarnistości blaszkowatych, skutkując nieprawidłowym tworzeniem międzykomórkowych warstw lipidowych warstwy rogowej2. Łuska arlekina jest spowodowana homozygotycznymi mutacjami powodującymi utratę funkcji w ABCA12, który koduje transporter kasetowy wiążący ATP3. ABCA12 jest uważany za transporter lipidów w keratynocytach niezbędny do transportu lipidów do ziarnistości blaszkowatych podczas tworzenia bariery lipidowej w skórze4.

Ciężki niedobór ABCA12 skutkuje nieprawidłowym tworzeniem międzykomórkowych warstw lipidowych w warstwach zrogowaciałych i prowadzi do zaburzenia bariery lipidowej naskórka5. U pacjentów z łuską arlekina przynajmniej jedna mutacja na każdym allelu musi być mutacją obcinającą lub delecyjną, aby spowodować poważną utratę funkcji ABCA125.

Enzymy lioksygenaz w metabolizmie lipidów

Wrodzona erytrodermia ichtiozowa została uznana za spowodowaną mutacjami w genach kodujących transglutaminazę 1, 12R-lioksygenazę i lioksygenazę 36. Geny lioksygenaz odgrywają rolę w warstwie przepuszczalności naskórka6. Znacząca część acylCer ulega dalszej oksydacji reszty linolowej, katalizowanej przez 12R-LOX i eLOX-3, oraz późniejszemu kowalencyjnemu wiązaniu z CE7.

Autosomalną recesywną wrodzoną rybią łuskę powodują mutacje w ponad tuzinie różnych genów, w tym TGM1, ABCA12, CYP4F22, ALOXE3/ALOX12B, NIPAL4, CERS3, SDR9C7, PNPLA1, SLC27A4 i LIPN8. Wiele z tych genów jest bezpośrednio zaangażowanych w metabolizm lipidów i tworzenie bariery lipidowej warstwy rogowej.

Rola ceramidów i CERS3

Ceramidy są niezbędnymi składnikami międzykomórkowych warstw lipidowych warstwy rogowej. Mutacje w CERS3 zostały zidentyfikowane jako przyczyna autosomalnej recesywnej wrodzonej rybiej łuski9. Badania z wykorzystaniem sekwencjonowania nowej generacji ujawniły sześć różnych, wcześniej nie opisanych mutacji w CERS3 u sześciu irańskich rodzin9.

Obecność znaczącego odsetka mutacji CERS3 w tej kohorcie pokazuje wyraźną różnicę między etiologią ichtioz w regionach słabo scharakteryzowanych genetycznie a dobrze scharakteryzowanymi populacjami zachodnimi10. Pokazuje to również, że rzadkie allele są bardziej rozprzestrzenione w puli genowej populacji spokrewnionych i podkreśla znaczenie tych badań populacyjnych dla lepszego zrozumienia patogenezy rybiej łuski10.

Steroidowa sulfataza i rybia łuska sprzężona z chromosomem X

Rybia łuska sprzężona z chromosomem X jest spowodowana częściową lub całkowitą delecją lub mutacją w genie STS na chromosomie X11. Brak aktywności STS skutkuje akumulacją siarczanu cholesterolu w warstwie rogowej, prowadząc do kohezji korneocytów, hiperkeratozy i upośledzonej przepuszczalności skóry11.

Patologiczne łuszczenie w recesywnej rybiej łusce sprzężonej z chromosomem X jest związane z akumulacją nieprawidłowych ilości siarczanu cholesterolu w warstwie rogowej12. W przeciwieństwie do normalnej skóry, w recesywnej rybiej łusce sprzężonej z chromosomem X degradacja siarczanu cholesterolu nie występuje, a siarczan cholesterolu gromadzi się specyficznie w warstwie rogowej, gdzie powoduje widoczne łuszczenie13.

Enzym STS jest przyłączony do szorstkich retikulum endoplazmatycznego i hydrolizuje grupy siarczanowe siarczan 3-hydroksysteroidów, takich jak siarczan dehydroepiandrosteronu, siarczan cholesterolu, siarczan pregnenolonu i siarczan androstenediolu 314. Zwiększenie siarczanu cholesterolu indukuje ekspresję białka bariery skórnej filagryny i odgrywa rolę w różnicowaniu normalnych keratynocytów15.

Inne enzymy i transportery lipidowe

Znane cząsteczki przyczynowe leżące u podstaw rybiej łuski obejmują ABCA12, lioksygenazę-3, 12R-lioksygenazę, CYP4F22, ichtiynę i sulfatazę steroidową, z których wszystkie uważa się za związane z międzykomórkowymi warstwami lipidowymi1. Kilka krytycznych cząsteczek powodujących rybią łuskę uważa się za zaangażowane w tworzenie międzykomórkowych warstw lipidowych warstwy rogowej16.

Białko transportu kwasów tłuszczowych 4 (FATP4) jest syntazą acylo-CoA, która jest wymagana do normalnej bariery przepuszczalności w skórze ssaków17. Mutacje FATP4 (SLC27A4) powodują zespół ichtioza wcześniactwa, zaburzenie niesmrtelne, podczas gdy myszy Fatp4−/− umierają noworodkowo z powodu wadliwej bariery17.

Mechanizmy molekularne defektów lipidowych

Fakt, że ABCA3 (członek tej samej superfamili białek co ABCA12) funkcjonuje w wydzielaniu lipidów surfaktantu płucnego poprzez produkcję podobnych ziarnistości typu blaszkowatego w komórkach pęcherzykowych typu II płuc dodatkowo wspiera tę koncepcję16. Nie ma wątpliwości, że wadliwe tworzenie międzykomórkowych warstw lipidowych warstwy rogowej jest spowodowane nieprawidłowym metabolizmem, transportem i wydzielaniem lipidów keratynocytów16.

Metabolizm triacyloglicerolu (TAG) jest powiązany z syntezą acyloceramidu (Cer) i tworzeniem otoczki lipidowej korneocytu (CLE) zaangażowanej w utrzymanie bariery naskórkowej17. Mutacje mogą również zakłócać wydzielanie ciałek blaszkowatych i tym samym tworzenie błony lipidowej, powodując upośledzoną funkcję bariery18.

Konsekwencje systemowe defektów lipidowych

W warstwie rogowej pacjentów z łuską blaszkowatą ilość wolnych kwasów tłuszczowych jest zmniejszona, profil ceramidów jest zmieniony, a poziomy przeznaskórkowej utraty wody są podwyższone, co wskazuje na upośledzoną funkcję bariery19. Ponieważ ceramidy i wolne kwasy tłuszczowe są niezbędne do prawidłowej funkcji bariery, zmiany w składzie tych lipidów odzwierciedlają się w organizacji lipidowej warstwy rogowej pacjentów z łuską blaszkowatą19.

Ruptura cyklu siarczanu cholesterolu przez defekt STS powoduje zwiększenie siarczanu cholesterolu z 1% do 10%-12% w warstwie rogowej naskórka, co skutkuje: zmniejszoną funkcją bariery z niepowodzeniem normalnej fazy przejścia ciecz-krystalicznej lipidów międzykomórkowych oraz nieprawidłowym zatrzymywaniem korneocytów stymulującym hiperplazję naskórka-zapalenie i pogrubioną warstwę rogową15.

Pytania i odpowiedzi

Jaką rolę pełni ABCA12 w funkcjonowaniu bariery skórnej?

ABCA12 to kluczowy transporter lipidów w keratynocytach, odpowiedzialny za transport lipidów do ziarnistości blaszkowatych. Mutacje w tym genie powodują najcięższą formę rybiej łuski – łuskę arlekina, poprzez zaburzenie tworzenia międzykomórkowych warstw lipidowych.

Dlaczego defekty metabolizmu lipidów prowadzą do tak ciężkich objawów?

Lipidy międzykomórkowe warstwy rogowej są niezbędne dla funkcji bariery skórnej. Ich defekty prowadzą do poważnej utraty funkcji barierowej, zwiększonej utraty wody przez naskórek i rozwoju rozległej hiperkeratozy jako mechanizmu kompensacyjnego.

Jak siarczan cholesterolu wpływa na rozwój rybiej łuski sprzężonej z chromosomem X?

W rybiej łusce sprzężonej z chromosomem X brak enzymu sulfatazy steroidowej prowadzi do akumulacji siarczanu cholesterolu w warstwie rogowej. Zwiększa to kohezję korneocytów i zaburza normalną deskvamację, powodując charakterystyczne łuszczenie.

Czy wszystkie defekty lipidowe w rybiej łusce dotyczą tych samych szlaków metabolicznych?

Nie, defekty mogą dotyczyć różnych aspektów metabolizmu lipidów – od syntezy ceramidów (CERS3), przez transport lipidów (ABCA12), po enzymy oksydacji lipidów (lioksygenazy) i degradację steroidów (sulfataza steroidowa).

Reklama
Reklama