Original article
Polymorphism in cytochrome P-450 (CYP1A1) in acne vulgaris – preliminary study

Wstęp
Trądzik pospolity (acne vulgaris) to jedna z najczęstszych chorób skóry. Etiopatogeneza tej dermatozy jest złożona, wieloczynnikowa i nie w pełni poznana. Kluczową rolę przypisuje się zaburzeniom hormonalnym powodującym przerost gruczołów łojowych, nieprawidłowemu rogowaceniu mieszkowemu oraz obecności Propionibacterium acnes [1]. Udział czynników genetycznych w rozwoju tej choroby postulowany jest od dawna, co poparte zostało badaniami genealogicznymi oraz badaniami bliźniąt [2–5]. Nadal jednak bardzo niewiele wiadomo o genach zaangażowanych w rozwój trądziku pospolitego. W literaturze światowej istnieją pojedyncze doniesienia wskazujące na korelację choroby z kilkoma loci genowymi [6]. Cytochrom P-450 (CYP) jest rodziną enzymów mających aktywność monooksygenazy. Katalizują one metabolizm substratów endogennych i egzogennych, m.in. kwasów tłuszczowych, glikokortykosteroidów, steroli, steroidów płciowych, leukotrienów, prostaglandyn, witaminy D oraz witaminy A (retinolu) i jej pochodnych. Enzymy te odgrywają również kluczową rolę w metabolizmie ksenobiotyków zarówno w wątrobie, jak i skórze. CYP zlokalizowany w retikulum endoplazmatycznym komórek niemal wszystkich tkanek największą aktywność wykazuje w wątrobie i rdzeniu nadnerczy. CYP1A1 jest jednym z najbardziej konserwatywnych filogenetycznie enzymów CYP, a także jednym z nielicznych enzymów cytochromu, których aktywność wykazano w keratynocytach [7]. Dotychczas zidentyfikowano kilkadziesiąt genów cytochromu P-450. U człowieka gen cytochromu P-450 1A1 (CYP1A1) zlokalizowany jest na długim ramieniu chromosomu 15 (15q22-q24) i tworzy go 7 egzonów oraz 6 intronów; rejon ten składa się z 5810 par zasad (p.z.) [8]. Polimorfizm genu cytochromu P-450 1A1 u pacjentów z trądzikiem jest niezwykle interesujący z uwagi na kluczowy udział CYP1A1 w metabolizmie retinoidów, które zaangażowane są w regulację funkcjonowania gruczołów łojowych. Kwas retinowy poprzez wiązanie się z receptorami jądrowymi RAR i RXR wpływa na transkrypcję DNA sebocytów, hamując ich proliferację, a wewnątrzkomórkowo zmniejszając produkcję lipidów poprzez inhibicję enzymów lipooksygenazy, prowadząc tym samym do obniżenia produkcji łoju [1]. Rola CYP1A1 w metabolizmie retinoidów polega na katalizacji reakcji hydroksylacji kwasu transretinowego, naturalnego aktywnego metabolitu retinolu, do nieczynnego kwasu 4-hydroksyretinowego, kwasu 4-oksoretinowego i innych polarnych związków [9]. Naturalne pochodne izoenzymu są morfogenetyczne dla gruczołów łojowych [7]. Li i wsp. wykazali, że ekspresja CYP1A1 znamiennie spada w przypadku aplikacji retinoidów na skórę [10]. Dotychczas opisano kilka mutacji genu CYP1A1. Najczęściej badanymi są – m1 (polegająca na substytucji T→C w pozycji 6235 w miejscu sąsiadującym z egzonem 7 genu CYP1A1) oraz m2 (polegająca na substytucji A→G w egzonie 7 w pozycji 4889 genu CYP1A1).
Cel pracy
Celem pracy było określenie związku występowania mutacji m1 i m2 genu cytochromu P-450 1A1 z występowaniem trądziku pospolitego oraz ciężkością przebiegu dermatozy.
Materiał i metody
Badaniem objęto 80 osób po 20. roku życia – 40 chorych z objawami lub wywiadem w kierunku trądziku pospolitego oraz 40 osób bez objawów i z negatywnym wywiadem w kierunku dermatozy, stanowiących grupę kontrolną. U każdego chorego określono nasilenie zmian trądzikowych, stosując 6-stopniową ilościowo-jakościową skalę zaproponowaną przez Burke’a i Cunliffe’a [11] (tab. 1.). Od każdej badanej osoby pobierano 5 ml krwi obwodowej, z której przy użyciu zestawu Blood Mini firmy A&A Biotechnology izolowano genomowy DNA. Do oznaczenia polimorfizmu m1 wykorzystano reakcję cyklicznej polimerazy połączoną z analizą polimorfizmu długości fragmentów restrykcyjnych (RFLP-PCR) w warunkach opisanych przez Paraskevaidisa i wsp. [12]. Mutacja m1 prowadzi do powstania sekwencji nukleotydowej rozpoznawanej przez enzym restrykcyjny Msp I. W przypadku substytucji T→ C w pozycji 6235 uzyskiwano produkty trawienia o długości 206 i 129 par zasad, natomiast w przypadku braku mutacji – produkt o długości 335 par zasad (ryc. 1.). W celu oznaczenia polimorfizmu m2 posłużono się metodą allelospecyficznej reakcji cyklicznej polimerazy (ARMS-PCR) (ryc. 2.) [12]. Wyniki poddane zostały analizie statystycznej z zastosowaniem testu χ².
Wyniki

Mutację m1 w grupie osób chorych wykazano u 8 (20%), natomiast m2 u 6 (15%) badanych. Obie mutacje jednocześnie zaobserwowano u 6 chorych, co stanowiło 75% wszystkich chorych z mutacjami. W grupie kontrolnej mutację m1 stwierdzono u 4 (10%), natomiast m2 u 3 osób (7,5%). Tylko jedna osoba z grupy kontrolnej (2,5%) była nosicielem obu mutacji (tab. 2.). Korelacji między występowaniem mutacji a nasileniem zmian trądzikowych nie wykazano.
Dyskusja
Wpływ czynników genetycznych na występowanie i przebieg trądziku pospolitego sugerowany jest od dawna. Goulden i wsp. wykazali, że 50% pacjentów z trądzikiem wieku dorosłego (postadolescent acne) ma w rodzinie co najmniej jednego krewnego I stopnia z objawami choroby [2]. Późniejsze badania, obejmujące 204 osoby z trądzikiem, 144 osoby zdrowe oraz ich krewnych I stopnia (odpowiednio 1203 i 856 osób), potwierdziły dziedziczny charakter dermatozy. Trądzik występował 4 razy częściej u krewnych osób chorych niż u krewnych osób zdrowych [3]. Obserwacje kliniczne wykazują, że dziedziczona jest szczególnie skłonność do cięższych postaci trądziku [6]. Udział CYP w metabolizmie kancerogenów, takich jak policykliczne aromatyczne węglowodory i związki nitrowe oraz arylaminy, jest powodem poszukiwania związku polimorfizmu genu CYP1A1 z nowotworami. Asocjację taką wykazano w przypadku raka płuc, przełyku, okrężnicy oraz gruczołu krokowego [13–15]. Publikacje dotyczące polimorfizmu genów CYP w chorobach skóry są nieliczne. W literaturze światowej dostępna jest jedynie jedna pozycja z 1998 r., poświęcona polimorfizmowi genu CYP1A1 w trądziku pospolitym [12]. Paraskevaidis i wsp. [12] badali częstość występowania mutacji m1 i m2 w populacji chorych na trądzik. Przeanalizowali 96 chorych i 408 osób stanowiących grupę kontrolną. Wykazali statystycznie częstsze występowanie mutacji m1 w grupie chorych (8,33% w grupie chorych, 6,99% w grupie kontrolnej). W przypadku mutacji m2 związku takiego nie stwierdzono (3,13% w grupie chorych; 3,06% w grupie kontrolnej). W opracowanym przez autorów niniejszej pracy materiale mutację m1 wykazano u 20% chorych, a m2 u 15%, 2-krotnie częściej niż w grupie kontrolnej (odpowiednio 10 i 7,5%). Statystycznie istotną różnicę stwierdzono w przypadku częstości występowania obu mutacji jednocześnie (15% w grupie chorych; 2,5% w grupie kontrolnej). Przedstawione przez autorów wstępne wyniki badań sugerują związek polimorfizmu genu CYP1A1 z występowaniem trądziku pospolitego. Według Petersena i wsp. oraz Kawajiri i wsp. [16, 17] mutacje m1 i m2 mogą prowadzić do zwiększonej aktywności enzymatycznej CYP1A1. Mutacja m1 jest najprawdopodobniej markerem zmian w miejscu regulatorowym genu, zwiększając jego ekspresję, natomiast m2 warunkuje wzrost aktywności enzymu. Wzrost aktywności CYP1A1 może osłabiać biologiczne działanie naturalnych retinoidów poprzez ich szybki metabolizm do nieaktywnych związków, co indukuje nieprawidłowe różnicowanie sebocytów i hiperkeratynizację kanałów wyprowadzających gruczołów łojowych. Procesy te wiążą się ściśle z patogenezą trądziku. Obecność mutacji może mieć także wpływ na odpowiedź pacjentów z trądzikiem na leczenie retinoi- dami. Być może mutacje przyczyniają się do swoistej oporności na leczenie doustną izotretinoiną, obserwowaną w niektórych przypadkach, oraz do różnej odpowiedzi na miejscowo stosowane retinoidy. Problem ten wymaga dalszych badań uwzględniających pacjentów z postaciami trądziku niepoddającego się wspomnianemu leczeniu.
Piśmiennictwo
1. Sobjanek M, Sokołowska-Wojdyło M, Barańska-Rybak W i wsp. Rola czynników hormonalnych w etiopatogenezie i terapii trądziku pospolitego. Post Dermatol Alergol 2006; 6: 266-72. 2. Goulden V, Clark SM, Cunliffe WJ. Post-adolescent acne: a review of clinical features. Br J Dermatol 1997; 136: 66-70. 3. Goulden V, McGeown CH, Cunliffe WJ. The familial risk of adult acne: a comparison between first-degree relatives of affected and unaffected individuals. Br J Dermatol 1999; 141: 297-300. 4. Ballanger F, Baudry P, N’Guyen JM, et al. Heredity: a prognostic factor for acne. Dermatology 2006; 212: 145-9. 5. Friedman GD. Twin studies of disease heritability based on medical records: application to acne vulgaris. Acta Genet Med Gemellol (Roma) 1984; 33: 487-95. 6. Herane MI, Ando I. Acne in infancy and acne genetics. Dermatology 2003; 206: 24-8. 7. Zouboulis CC, Korge B, Akamatsu H, et al. Effects of 13-cis-retinoic acid, all-trans-retinoic acid, and acitretin on the proliferation, lipid synthesis and keratin expression of cultured human sebocytes in vitro. J Invest Dermatol 1991; 96: 792-7. 8. Kawajiri K, Watanabe J, Gotoh O, et al. Structure and drug inducibility of the human cytochrome P-450c gene. Eur J Biochem 1986; 159: 219-25. 9. Robersts AB, Lamb LC, Sporn MB. Metabolism of all-trans-retinoic acid in hamster liver microsomes: oxidation of 4-hydroxy- to 4-keto-retinic acid. Arch Biochem Biophys 1980; 199: 374-83. 10. Li XY, Astrom A, Duell EA, et al. Retinoic acid antagonizes basal as well as coal tar and glucocorticoid-induced cytochrome P4501A1 expression in human skin. Carcinogenesis 1995; 16: 519-24. 11. Burke BM, Cunliffe WJ. The assessment of acne vulgaris the Leeds technique. Br J Dermatol 1984; 111: 83-92. 12. Paraskevaidis A, Drakoulis N, Roots I, et al. Polymorphisms in the human cytochrome P-450 1A1 gene (CYP1A1) as a factor for developing acne. Dermatology 1998; 196: 171-5. 13. Wenzlaff AS, Cote ML, Bock CH, et al. CYP1A1 and CYP1B1 polymorphisms and risk of lung cancer among never smokers: a population-based study. Carcinogenesis 2005; 26: 2207-12. 14. Yang CX, Matsuo K, Wang ZM, Tajima K. Phase I/II enzyme gene polymorphisms and esophageal cancer risk: a meta-analysis of the literature. World J Gastroenterol 2005; 11: 2531-38. 15. Vijayalakshmi K, Vettriselvi V, Krishnan M, et al. Cytochrome P-4501A1 gene variants as susceptibility marker for prostate cancer. Cancer Biomark 2005; 1: 251-8. 16. Petersen DD, McKinney CE, Ikeya K, et al. Human CYP1A1 gene: cosegregation of the enzyme inducibility phenotype and an RFLP. Am J Hum Genet 1991; 48: 720-5. 17. Kawajiri K, Nakachi K, Imai K, et al. The CYP 1A1 gene and cancer susceptibility. Crit Rev Oncol Hematol 1993; 14: 77-87.