中国医学科学院医学实验动物研究所比较医学中心皮肤病课题组成立于2012年,主要利用皮肤和毛囊作为模型,研究信号通路参与上皮发育、体内平衡和癌症的作用和机制。目前利用角蛋白等与皮肤组织结构和功能密切相关基因的基因工程小鼠,进行表皮、真皮及皮肤附属器等相关的遗传性疾病的发病机理和治疗等研究。现将主要使用的小鼠模型介绍如下:
一. 须部假性毛囊炎(Pseudofolliculitis barbae, PB)
须部假性毛囊炎(Pseudofolliculitis barbae, PB)是毛干离开毛囊前穿进皮肤或从别处离开毛囊,屈曲,再进入邻近皮肤产生刺激,产生异物炎性反应,出现非感染性的小脓疱(图1)。部分患者是由于角蛋白基因的突变导致的遗传性疾病。
图1:人须部假性毛囊炎临床表现
角蛋白75(KRT75),原名角蛋白6HF(K6HF),表达在毛囊伴层细胞和毛干的髓质,对维持细胞内的角蛋白中间纤维网络的完整性具有很重要的作用。KRT75发生突变会引起细胞中间丝网络结构,从而引起毛发的整体表型。已有研究表明KRT75的杂合突变(A12T和E337K),与须部假性毛囊炎和毛发生长初期松发综合征(loose anagen hair syndrome)相关。已有的转基因突变小鼠(Krt75tm1Der)表达KRT75的一个三碱基缺失突变(N159del),导致小鼠的毛干出现类似于须部假性毛囊炎的异常表型,模拟角蛋白突变造成的毛发的表性异常(图2)1。
图2:须部假性毛囊炎小鼠模型,突变Krt75导致的改变最终表现为毛干结构改变和断裂,突变小鼠外观表现鼠毛不光滑。
利用该模型对突变的表皮干细胞实施靶向转录抑制,修复其表皮构建能力,结果突变特异性的shRNA能够在体内抑制突变Krt75-N159del的表达,且对其他同源性较高的角蛋白基因的表达未造成显著的影响。重构皮肤后再生的毛发其毛干表型得到了明显的改善和修复2。
二. 瓦迪侏儒症(Walt Disney dwarfism)
又称为骨发育异常老年样皮肤(Gerodermia osteodysplastica,GO),是遗传性皮肤松弛症的一种,主要累及皮肤、骨骼、肺间质和其他结缔组织。突变基因为Gorab。临床表现包括:(1)皮肤皱纹增多,面部、腹部、四肢的皮肤松弛;(2)骨量减少、骨质疏松,颧骨、上颌骨发育不全,下颌前突,脊柱后侧凸;(3)其他表现:心肺异常,胎儿宫内发育迟缓,眼距窄,耳朵和牙齿发育异常等(图3)3, 4。
图3:GO患者临床表现 A、B皮肤松弛, C下颌前突,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,纯合子小鼠在围产期死亡,杂合子能正常生长到成年。Gorab基因敲除小鼠纯合子在胚胎18.5天正常脊柱弯曲消失,头圆,口鼻部突出等颅面部畸形,四肢短,腹部膨隆,皮肤褶皱减少,表皮发亮,腹侧面皮肤紧绷。Gorab敲除小鼠组织病理表型与人类GO(gerodermia osteodysplastica)症的临床症状涉及的组织结构基本一致,皮肤、软骨/骨、肺、骨骼肌等组织均有异常改变,与GO症病人的病理改变相似(图4)。该模型由中国医学科学院医学实验动物研究所,比较医学中心基因工程平台构建并保存。
图4:GO小鼠模型的构建和部分表型 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观和腹部皮肤HE染色(B)。敲除小鼠脊柱弯曲异常,腹部膨隆,颅面部结构异常,表皮基底细胞层平坦,真皮层明显水肿,毛囊数量减少。
初步的研究显示Gorab敲除小鼠的皮肤毛囊表型异常,且该异常表型可能与真皮间充质细胞中的Hh通路活化水平下降有关,而Hh通路的受抑可能与细胞中纤毛的异常改变相关5。
参考文献:
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