月別アーカイブ: 2018年2月

色素性乾皮症( 3 )

【色素性乾皮症(XP)のDNA修復機構異常について】

錦織千佳子 色素性乾皮症 皮膚科の臨床 Vol57, No6, 897,2015 より

紫外線によるDNA損傷は、ピリミジン塩基が隣接する部位で起きやすく、隣り合った同士が二量体を作るシクロブタン型ピリミジンダイマーや6-4光産物が多く作られます。これらはDNA 二本鎖構造にゆがみを生じますが、この傷を修復する経路としてヒトではヌクオチド除去修復(nucleotide excision repair: NER)が存在します。これにはゲノム全体を一様に修復する全ゲノム修復(global genome repair: GGR)と、転写鎖で優先的に行われる転写共役修復(transcription coupled repair: TCR)がありますが、両者は損傷DNAの認識機構は異なるものの、それ以降の経路は共通しています。上図のようにNERのいずれかのステップにかかわる分子に障害があるとXPA~G群を発症します。近年その遺伝子の塩基配列、また遺伝子座は解明されています(前項、色素性乾皮症ガイドライン表、参照)。

またNERとは別に損傷乗り越え修復(translesional DNA synththesis: TLS)があります。DNA損傷によって複製がストップしてしまうのを避けるために傷はそのままにして、向かいの二重鎖に塩基を挿入して複製を進めていきます。XP-Vではこの系で働くDNA合成酵素h(DNAポリメラーゼη :POLH)に障害があります。この酵素はピリミジンダイマーの向かいの嬢鎖にA-Aを挿入して複製を進めます。本来error prone(誤りがち)な複製経路ではありますが、紫外線によるDNA損傷ではチミンダイマーが多いことから結果的にT-T A-Aの誤りの少ない複製となっています。

XP患者では各群で臨床的に違いがありますが、同じ群でもその表現型と遺伝型との間に相関があります。本邦のXPA患者では88%でXPA遺伝子のイントロン3、3‘側のスプライシング受容部位のGからCへのホモ変異が認められ(IVS3-1G>C)、創始者変異と考えられています。これは日本人XPA群患者のXPA遺伝子のホットスポットであり、PCR制限酵素断片長変化(AlwNI)によるPCR-RFLF解析によって検出されます。同じA群でもエクソン6のナンセンス変異の場合は症状の進行が遅く神経症状は成人になってから発症します。日本人ではV群においても創始者変異が認められます。日本人でのXP遺伝子の保因者頻度は全体で人口の3%、A群は1%とかなり高率です。たまたま両親ともに保因者であった場合は1/4の確率で患者が生まれることになります。

【診断と検査】

特徴的な皮疹、光線過敏、その経過によりなるべく早期に診断することが重要です。
XPを疑ったら次の順に検査を進めていきます。

🔷光線照射試験、最小紅斑量の測定

sun lampなどのbroad band UVB光源を患者背部に照射し、24時間後にかすかに識別できる紅斑が生じる最小の紫外線量(最小紅斑量 minimum erythema dose: MED)を測定します。TCRに異常がある群ではMEDが低下し、紅斑出現のピークも遅延します。GGRのみ障害されるC群、E群およびTLSに障害のあるV型では低下しないことが多いです。
明らかにA群が疑われる場合は不必要な紫外線の照射試験は避け次の検査に進みます。以下の検査は患者さんの皮膚生検組織から細胞培養を行い、線維芽細胞を用いて行います。

 

🔷紫外線感受性試験(コロニー形成法)

一定量の線維芽細胞をシャーレに撒き、紫外線を照射して細胞が死滅し、コロニーが減衰し、細胞が生き残る割合を非照射対照に対する百分率で求めます。A群が紫外線致死に対して最も感受性が高く、XP-Vは最も感受性が弱いとされます

近藤靖児・市橋正光 色素性乾皮症 p164 光線過敏症 金原出版 東京 2002 より

🔷不定期DNA合成能の測定

不定期DNA合成(unscheduled DNA synthesis: UDS)とは定期DNA合成に対応する言葉で、本来DNAが合成(複製)されないはずの時期におこる合成をさします。定期DNA合成は細胞周期のS期(synthesis period)におきますが、細胞が分裂せず、DNA合成もしないG0期などでは、普段外部からDNAの前駆物質である3H-チミジンを与えても取り込みません。しかし正常細胞に紫外線を照射したあとでは下図のa.のように取り込みます。少量のDNA合成、修復があったことがオートラジオグラフィーでわかります。しかし色素性乾皮症の細胞では下図b.のようにこの取り込みが欠損ないし低下しています。

XP細胞ではUDSは正常細胞の50%以下に低下しますが、 XP-Vでは70%以上は保たれています。

 

近藤靖児・市橋正光 色素性乾皮症 p178 光線過敏症 金原出版 東京 2002 より

🔷宿主細胞回復能(host cell deactivation : HCR)

Sendai ウイルス、アデノウイルス、ヘルペスウイルスなどに紫外線照射し、これらのウイルスの希釈一定量をXP細胞が単層で隙間なく増殖した状態の時に、シャーレ内に散布します。そして1〜2週間培養します。ウイルスが増殖した部位は細胞融解を起こし、細胞がなくなり、プラークとなります。それはウイルスが増殖したことを示し、宿主細胞の修復活性能を反映しているとみなされます。XP細胞では(特にA群では)ウイルスの生存率が低下し、コロニー形成法と似たような生存曲線となります。

🔷相補性群試験

ポリエチレングリコールで処理することによって異なる人由来の細胞を融合させることができます。下図のように2種の細胞A,Bのいずれかあるいは両種の核を持つ2核細胞や多核細胞ができます。
これらに紫外線照射後トリチウム−チミジンを取り込ませ、UDSをみると、異なる細胞核(A-B)の入った細胞は、お互いに遺伝的に異なった欠損を相補うために、UDSは正常レベルまで回復します。これを相補性といいます。一方で同種の場合(A-AまたはB-B)はUDSの回復は全く見られません。このような検索を異なったXP細胞間で繰り返しA~G群までの相補性群が確定してきました。

近年はこのように面倒な細胞融合法ではなくて、紫外線照射したレポータープラスミド(ルシフェラーぜ発現ベクター)を患者細胞に遺伝子導入することによりHCRを指標にする方法で行われるようになり、検査の感度、迅速性が向上しました。但し、この方法ではNER低下の少ないXP-E, NER機能は正常でTLSに異常があるXP-Vの診断は困難だそうです(森脇真一  日皮会研修講習会テキスト より)。

細胞融合法


近藤靖児・市橋正光 色素性乾皮症 p163 光線過敏症 金原出版 東京 2002 より

🔷原因遺伝子産物の検出

XP-V患者ではMEDも正常で日焼け反応も起こさず、上記のコロニー形成法でも低下は少なく、UDSの低下も軽度とされます。これらの検査では確定診断に至りません。しかし、90%以上の患者さんでTLS(損傷乗り換え複製)で働くはずのPOLH蛋白の発現が認められないか、低下しているためにその蛋白の発現を検索することがXP-Vの確定診断に有用です。


🔷XP患者の遺伝子診断

近年XP遺伝子は同定され、遺伝子診断が可能になりました。特に日本人のXP患者に多く見られるXPA 群の患者ではXPA遺伝子のイントロン3、3‘側のスプライシング受容部位のGからCへのホモ変異が88%にヘテロ変異が9%に認められます。前者の遺伝子異常(IVS3-1G>C)は日本人患者のXPA遺伝子のホットスポットであり、PCR制限酵素切断片長変化で同定できます。遺伝子異常があると制限酵素で切断されますので2本のバンドがみられます。一方保因者の場合は、1本は切断され2本のバンドとなりますが、もう1本鎖は正常なので切断されません。従って合計3本のバンドが見られます。健常者では切断されませんので1本のバンドとなります。この検査は血液、頬粘膜、羊水などでも施行できます。重症のXPA群に対しては羊水による出生前診断が行われています。羊水9mlを2分して一方はPCRに、もう一方は培養に用いられます。

これら検査の詳細については、大阪医科大学皮膚科、神戸大学皮膚科のホームページで解説があります。神戸大学皮膚科では検査部と共同でXPの遺伝子診断を他病院からも受託可能なシステムを構築したそうです。

参考文献

光線過敏症 改訂第3版 監修 佐藤 吉彦 編集 市橋 正光  堀尾 武 金原出版 2002 東京

錦織 千佳子: 色素性乾皮症 皮膚科の臨床 Vol57,No6,892 2015

Visual Dermatology Vol.10 No.5 2011 特集 光線過敏症-最新の研究から遮光対策まで- 責任編集 上出良一

 

色素性乾皮症( 2 )

色素性乾皮症(xeroderma pigmentosum:XP)の臨床症状について

*遺伝的にヌクレオチド除去修復(nucleotide excision repair:NER)の異常で発症するA~G群(XPA~XPG)、損傷乗り越え合成(translesion synthesis:TLS)の異常で発症するバリアント型(XPV)の計8つのグループに分類されています。
頻度はXPAが53%で最も多く、次いでXPVが25%でこの2型が大部分を占めます。以後XPDが8%、XPFが7%でE群G群は稀でB群の報告はありません。 全世界的にはXPCが多く25%で、XPA, XPVも同程度にみられます。

*臨床的には
・皮膚症状のみを呈する皮膚型XP(XP cutaneous disease)・・・日本人では45%がこの型で90%のXPD, XPE, XPF, XPC, 75%のXPG, XPVが該当します。
・皮膚症状に神経症状を伴う神経型XP(XP neurological disease)・・・日本人では55%がこの型でXPA, 10%のXPDが該当します。
・皮膚症状にコケイン症候群(Cockayne syndrome:CS)を合併するCS合併型XP (XP/CS complex)・・・日本では3例
(XPDが2例、XPGが1例)と極めて稀です。
【XPの皮膚症状】
大きく「サンバーン増強型」と「色素沈着型」に分けられます。
(1)サンバーン増強型
XPA>>XPD、XPF>XPG,XPB この順に日焼けがきつく生じます。とりわけA群は修復能も低く、皮膚症状も重症で、皮膚、眼の光線過敏症状は生後間もなくから生じ、高々5分程度の日光暴露でさえ高度の浮腫性紅斑や水疱を伴う激しい日光皮膚炎を生じます。日焼けの特徴は日光暴露後3~4日後まで増強、ピークを迎え、1週間以上持続することです。高度の急性期の日焼け反応は水疱、びらん、痂皮などを伴うために時として細菌感染症と誤診されやすいそうです。
このような急性の日焼け様反応を繰り返した後は露光部に長期に亘って色素沈着を残し、そばかす様の小色素斑が増えてきます。新旧の皮疹が入り混じるために大小不同で濃淡も不揃いなのが通常の雀卵斑(そばかす)と異なるところです。さらに慢性期になると皮膚は乾燥して粗ぞうとなり、毛細血管拡張、色素沈着、色素脱失、皮膚萎縮の混在する多形皮膚萎縮をきたし、年齢不相応の光老化の皮膚症状を呈してきます。
適切な紫外線防御を行わないと皮膚症状の進行とともに、露光部に基底細胞癌や有棘細胞癌や悪性黒色腫を高率に発症してきます。XPに生じる皮膚癌は健常人の種類、臨床像に大差はないとされます。但し発症年齢が20年以上若い方へシフトしています。特に修復能の低いA群とC群では10歳前後で皮膚癌を生じます。
(2)色素沈着型XP(XPV>>XPC>XPE)
サンバーン様皮疹を生じず、前述の慢性期の色素異常のみが徐々に進行し、比較的弱年齢で露光部に皮膚癌を多発してきます。日焼けが目立たないために成人になってから診断されることが多いとされます。
XPVは修復能も比較的に保たれており、日焼け反応の増強や遷延化もみられません。そのために適切な日焼け対策がなされていないことが多く、皮膚癌の多発、色素異常によってはじめて診断されるケースが多いです。そのためにかえって他の群よりも皮膚癌の多発、発症は高頻度にみられます。
XPCはヌクレオチド除去修復機構のうちglobal genome repair(GGR)は低下していますが、transcription repair (TCR)は保たれているために(後述)、異常な日焼け反応はみられないか、あってもごくわずかです。
【XPの皮膚外症状】
本邦では60%の症例に進行性の精神・運動・発達障害がみられます。特に最重症のA群では2,3歳頃までの発達遅延は目立たないものの徐々に末梢性、中枢性の進行性の神経障害が顕在化してきます。10歳までには難聴が進行し、15歳頃には聴覚機能はほぼ消失します。運動機能では徐々に腱反射の消失、小脳失調、痙性麻痺が出現、歩行困難となり、15歳頃には起立不能となります。運動機能は6歳頃がピークとされます。嚥下機能も低下し、誤嚥性肺炎を起こし気管喉頭分離、気管切開や胃瘻が必要となってきます。肺炎などで突然死にいたることもみられます。
これらの神経変性の原因、分子機構は光線過敏機構のようには明らかに解明されておらず、脳のグリアの変性や酸化ストレス、ROSなど想定されていますが、いまだ不明です。従ってその治療は対症療法とならざるをえません。
眼も紫外線の影響を受けるために、結膜や角膜の乾燥、結膜炎、角膜炎、眼瞼外反、内反、角膜潰瘍、涙腺分泌の低下、睫毛消失などが生じます。また眼瞼部悪性腫瘍も生じることもあります。網膜にはUVBはほとんど到達せず、直接的な紫外線障害はおきませんが、神経症状として視神経異常は起こり得ます。
【XPへの対応と患者ケア】
<皮膚や眼への対応>
遺伝性の光線過敏症であるために、根本的な治療法はなく、いかに早期に確定診断をして厳密な遮光を徹底できるかということが重要です。(遺伝子診断などについては後述)。紫外線はUVB(中波長紫外線)~UVA(長波長紫外線)にわたる防御が必要となります。
紫外線対策
・外出時には高SPF値(SPF30以上)、高PAグレード(PA+++)のサンスクリーン剤を使用すること、適量、十分量を塗布すること、汗や手で拭ったりして落ちることを想定して2時間ごとに塗りなおすことが必要です。
・衣服は長そで長ズボンで外出時は遮光生地やフィルムで作った頭布、帽子、紫外線防護服、UVカット眼鏡を着用することが必要です。
・屋内や車中でも窓ガラスからの紫外線を考慮し、遮光フィルムや遮光カーテンを使用します。就学児童の場合は学校の窓にもUVカットフィルムを貼り、紫外線防御への配慮をすることも必要です。
・皮膚癌に対しては、早期診断、早期治療が鉄則です。最近はダーモスコピーが活用されますので、ごく初期、小さい腫瘍の診断、治療も可能となってきています。
<XPの神経症状への対応>
神経型XPは全身性疾患といってもよく、その神経変性に対しては未だ原因不明のために有効な治療方法がなく、、進行抑制のために早期から脳の刺激や、聴覚の刺激を行い、運動、マッサージ、リハビリなどが必要となってきます。
診療、治療は皮膚科医が中心となるものの、小児科、眼科、整形外科、耳鼻科、理学療法科、看護・介護部門などと連携しながら全身的にケアしていく必要性があります。

XP-V  顔面の色素斑と皮膚腫瘍(基底細胞癌)の多発、皮膚は乾燥してキメが粗い。

黒色腫瘤近傍の病理組織像 基底細胞癌、真皮内に腫瘍塊を認める

色素性乾皮症診療ガイドライン より

色素性乾皮症診療ガイドライン改訂委員会 森脇 真一 他

日皮会誌: 125(11), 2013-2022,2015(平成27)

色素性乾皮症( 1 )

森脇 真一 先生(大阪医科大学皮膚科)の講演内容をまとめてみました。(一部他文献参照)

 色素性乾皮症(Xeroderma Pigmentosum: XP)は1870年オーストリアの皮膚科医 Kaposiらにより、色素異常を伴う重篤な光線過敏症として初めて記載されました。しかしこの病名は、病状が皮膚のみに限局する印象を与え、全身性疾患であることを反映していないとして、現在ではやや不適当という考えもあります。
1968年に米国の放射線生物学者CleaverがXP患者さんの細胞には紫外線によって生じたDNA損傷の除去修復機構が欠如していることを発見しました。それ以来この疾患の光線過敏の病態研究が解明、発展したのみならずヒトでの紫外線によるDNA修復機構の解明も飛躍的に進展してきました。
そこに至るまでには基礎科学者による大腸菌をはじめとした微生物によるDNA修復機構の研究の歴史がありました。
(DNA修復 武部 啓 著 東京大学出版会 1983 東京)
その後、XPの紫外線DNA損傷の修復システムの機能欠損は詳細に解明され、ヌクレチオド除去修復の異常で発症するA~G群(XPA~XPG)、損傷乗り越え合成異常で発症するバリアント群(XPV)の計8つの群に分類されています。
近年各群の責任遺伝子も同定されて、遺伝子変異の同定も可能となってきました。
 XPは高発癌性劣性遺伝性の光線過敏症です。その頻度は稀で、西ヨーロッパや米国でそれぞれ100万人あたり2.3人、25万人あたり1人ですが、本邦では10万人あたりに2.2人と推定され世界的にみても罹患頻度の高い国です。
また日本人では光線過敏症状、神経症状ともに重症であるA群が最も多く全体の半数以上を占め、さらにその80%以上にXPA遺伝子の同一の変異を認め創始者変異と考えられています。近年の研究ではその創始者は2400~3600年前の縄文時代に日本に現れ、120世代に亘ってこの島国で増え続け受け継がれてきたそうです。その創始者変異を持つ保因者(ヘテロ接合体)頻度は現代の日本人の113人に1人と決して少なくありません。現在は血族結婚は稀ですが、たまたま両親ともに保因者であった場合には1/4の確率で患者が生まれることになります。地域差もあり本州ではA群が多く、北海道、九州ではV群が、沖縄ではD群が多いそうです。日本人ではV群においても創始者変異がみられるそうです。
 XPという言葉、疾患が一般に広く知られるようになったきっかけは世界的には2001年 ニコール・キッドマン主演の”アザーズ”、日本では2006年の“太陽のうた”という映画、テレビドラマによるところが大きいそうです。その放映後60万筆もの署名提出が指定難病の認定に役立ったそうです。2005年には全国XP連絡会も結成されました。ただこの映画ではXPは「夜しか活動できない病気」「日の光に当たれない病」という趣旨の描写だけが強調されているきらいがあり、A群などの神経障害、聴力障害、精神発達障害などへ触れられることがほとんどなく連絡会では「主人公の設定に実際と異なる表現もあるが、映画を機会にXPに関心を持ってもらえることを強く願う」という旨のコメントを発表しています。
XPは新たな難病制度のもとで、平成27年1月より小児慢性特定疾病722疾患のひとつ」(14.皮膚疾患)として、また平成27年7月より指定難病(疾病番号159)として公的補助の制度が開始されたそうです。

XPの大雑把な歴史的な流れをみてきましたが、次に臨床、基礎的な面について触れてみたいと思います。

参考文献

光線過敏症 改訂第3版 監修 佐藤 吉彦 編集 市橋 正光  堀尾 武 金原出版 2002 東京

錦織 千佳子: 色素性乾皮症 皮膚科の臨床 Vol57,No6,892 2015

Visual Dermatology Vol.10 No.5 2011 特集 光線過敏症-最新の研究から遮光対策まで- 責任編集 上出良一

ブログトラブルのお詫び

ここ数日来ブログがダウンしてしまいご迷惑をおかけしました。Wordpressの更新ボタンをクリックしたのがきっかけでした。以前も同様のことがありました。                                                                         

こうなってしまうと自分ではどうにもなりません。ブログの立ち上げからお世話になっているI氏にお願いして復旧してもらいました。幸いな事に元通りに回復しましたので一安心、またボチボチ記事をアップして参りますのでよろしくお願いします。