Ch.15 Epidermal and Dermal Adhesion 表皮與真皮的黏附

1. Overview（總覽：皮膚的黏附結構）

• 皮膚的黏附結構包括 desmosomes、focal adhesions、hemidesmosomes、basement membranes 與 dermal fibril networks。p.232
• Desmosomes 主要負責 epidermal adhesion（角質細胞之間）；hemidesmosomes 負責 epidermal–dermal adhesion。Desmosome 把 cytoskeletal filaments 錨定在 cell–cell junction；hemidesmosome 把 basal epithelial cells 的 cytoskeletal filaments 錨定在 basement membrane。p.232
• Hemidesmosome 在 ultrastructure 上很像半個 desmosome，但兩者的分子組成不同。p.232
• Desmosome 三大類成分：desmosomal cadherins（desmogleins、desmocollins）、plakins（desmoplakin、envoplakin、periplakin）、armadillo family proteins（plakoglobin、plakophilins）。p.232
• Hemidesmosome 成分：plakin homologs、integrins、collagenous transmembrane proteins。p.232
• 所有 basement membranes 都含 collagen IV、laminins、nidogens、heparan sulfate proteoglycans 與 fibulins；組織特異的 glycoproteins 提供功能專一性。p.232，p.240
• 原書寫到：至少 24 個基因的突變已證實是人類與小鼠遺傳性表皮／表皮–真皮黏附異常的基礎。p.232
• 編碼上述蛋白的基因突變造成遺傳性皮膚病（範圍從 hypotrichosis、keratoderma 到 epidermolysis bullosa 與 Kindler syndrome）；desmosomes、hemidesmosomes 與 epidermal basement membrane 的蛋白成分則是 pemphigus 或 pemphigoid 群自體免疫水疱病的標的。p.232

2. Desmosome Ultrastructure（Desmosome 的超微結構）

• Desmosome（macula adherens）是表皮主要的 cell adhesion junction，把相鄰角質細胞膜與細胞內 keratin intermediate filament network 連起來；幾乎所有 epithelial tissues 都有，但 desmosomal protein isoforms 與 intermediate filament proteins 依細胞種類而異。p.232
• Epidermal spongiosis（細胞間水腫）時，相鄰角質細胞只靠 desmosomal junctions 相連，顯示 desmosome 是表皮細胞黏附的主要結構（即光學顯微鏡下的 intercellular bridges）。p.232–233
• 電子顯微鏡下：細胞間隙中央有 electron-dense midline，兩側各有一對 electron-dense cytoplasmic plaques；細胞間隙稱 desmoglea（希臘文「desmosomal glue」）。p.233

p.233 內文；Fig. 15-2 見 p.234。

• Desmosome 提供從細胞表面延伸到 nuclear envelope 的 3-dimensional scaffold，使上皮耐受 shear stress 與外傷。早期形態學研究把 desmosome 看成只維持細胞間黏附的靜態「spot weld」；過去 4 個 decades 的生化研究則顯示其結構具動態性（dynamic nature），desmosomal proteins 的功能也很多樣。p.233
• Corneodesmosin、kazrin、Perp、ninein、Lis1、Ndel1、CLIP170 等也被定位在表皮 desmosomes。p.233

3. Desmosomal Cadherins（Desmoglein 與 Desmocollin）

Structure（結構）

• Desmogleins 與 desmocollins 同屬 cadherin superfamily 的 transmembrane glycoproteins102-31（同一 superfamily 還有 adherens junction 的 E-cadherin），介導 calcium-dependent adhesion。人類有 4 種 Dsg 與 3 種 Dsc。p.233
• Extracellular domain：4 個 cadherin repeats 加 1 個 extracellular anchor domain，各以 calcium-binding motif 隔開。Proprotein convertases 在 late Golgi 切掉 propeptide 後才成熟。p.235
• Trans-adhesion：結構研究提示（suggest）cadherin superfamily 有共同黏附機制——一個 cadherin 的 conserved amino-terminal tryptophan 與鄰近細胞 cadherin 第一個 extracellular domain 的 hydrophobic acceptor pocket 作用。Cadherins 也可能（may）經 membrane-proximal domains 與同一細胞的 cadherin 進行 cis-adhesive 作用，可能有助 desmosome 組裝。p.235
• Homophilic（Dsg–Dsg、Dsc–Dsc）與 heterophilic（Dsg–Dsc）作用都有報告，但 heterophilic 作用可能是表皮 intercellular adhesion 的基礎。p.235
• Desmocollin 有 full-length「a」與較短「b」splice isoform；desmoglein 與 desmocollin「a」的 cytoplasmic domains 結合 plakoglobin，部分 desmoglein 與 desmocollin isoforms 也可能（may）直接結合 plakophilins。p.235
• Desmocollin 3-deficient 小鼠在著床前（day 2）胚胎致死，顯示 Dsc3 在早期組織形態發生（tissue morphogenesis）有不依賴其 desmosomal adhesive function 的核心（central）角色。p.235

Expression（表現位置）

p.233 內文；Fig. 15-3 見 p.234。

• Dsg1 與 Dsg3 的表現主要限於皮膚與 oropharynx 的 stratified squamous epithelia，以及 thymic epithelial cells；Dsg3 在 squamous cell carcinoma 與其他頭頸癌也強表現。p.233–234
• Dsg2 是大多數 simple 與 transitional epithelia 及心肌細胞的主要 desmoglein；Dsg4 在毛囊、睪丸、攝護腺的 desmosomes 明顯。p.234
• Dsc1 在正常組織中大致只見於皮膚與口腔上皮；Dsc2 在大多數含 desmosome 的上皮分布較廣，且是心臟唯一的 desmocollin；Dsc3 與 Dsg3 一樣在皮膚與 oropharynx 的 stratified squamous epithelia 最強。p.234

Disease by isoform（各 isoform 相關疾病）

• Desmoglein 1：是 bullous impetigo 與 staphylococcal scalded skin syndrome（SSSS）中 pathologic proteolytic cleavage 的標的，也是 Netherton syndrome 相關 ichthyosis 的標的101-24；staphylococcal exfoliative toxin 的切割位置在 extracellular domains 3 與 4 之間101-24。p.235
• Dsg1 的 pathogenic autoantibodies 見於 pemphigus foliaceus、mucocutaneous pemphigus vulgaris 與 paraneoplastic pemphigus；多數 pemphigus foliaceus 的 pathogenic autoantibodies 結合 Dsg1 前 2 個 extracellular domains101-24，與 desmoglein 分子間黏附的關鍵位置重疊。部分 IgA pemphigus（intraepidermal neutrophilic-type）也以 Dsg1 為標的。p.235
• Dsg1 的 autosomal dominant mutation 造成 haploinsufficiency，引起 palmoplantar keratoderma（PPK）；典型是 striate PPK，出現在受創或摩擦最大處101-24 113-38 114-22，也有 focal 與 diffuse 型。p.235
• Desmoglein 2：突變造成 autosomal dominant arrhythmogenic right ventricular cardiomyopathy（ARVC）；患者沒有皮膚表現，表示 Dsg2 不是表皮黏附所必需（可能因其他表皮表現較高的 desmosomal cadherin 代償）。p.236
• Desmoglein 3：是 mucosal 與 mucocutaneous pemphigus vulgaris 及 paraneoplastic pemphigus 的 pathogenic autoantibody 標的；多數 pemphigus vulgaris 的 pathogenic autoantibodies 針對 Dsg3 的 amino-terminal extracellular（EC1-2）domains（參與 trans- 與 cis-adhesion）。Dsg3-deficient 小鼠表型類似 mucosal pemphigus vulgaris（口腔 suprabasal erosions）。部分 IgA pemphigus（intraepidermal neutrophilic-type）也以 Dsg3 為標的。p.236
• Desmoglein 4：罕見 autosomal recessive hypotrichosis 與 monilethrix 的突變基因102-31；多數是 frameshift 或 nonsense mutation（預期造成 haploinsufficiency），也有 missense。一位患者在出生後前 2 週有短暫頭皮糜爛。p.236
• Pemphigus vulgaris 與 pemphigus foliaceus 血清可見 Dsg4 免疫反應，但後續研究歸因於 Dsg1 autoantibodies 的 cross-reactivity102-31。p.236
• Desmocollin 1：是 subcorneal pustular dermatosis-type IgA pemphigus 的 autoantibody 標的。p.236
• Desmocollin 2：與 Dsg2 一樣與 ARVC 有關且患者沒有表皮表現型；Dsc2 突變見於 autosomal dominant 與 recessive 兩種形式的 ARVC。p.237
• Desmocollin 3：一個巴基斯坦家族有 autosomal recessive hypotrichosis 的 Dsc3 突變；pemphigus vulgaris 患者（尤其有 vegetative lesions 者）也發現 Dsc3 autoantibodies。p.237

4. Desmosomal Plaque Proteins（Plakoglobin、Desmoplakin、Plakophilin 等）

Plakoglobin（γ-catenin）

• 直接結合 desmogleins 與 desmocollin「a」isoforms 的 cytoplasmic tails，也結合 adherens junction 的 E-cadherin；表現在表皮所有層，且存在於所有 epithelia。p.237
• 與 plakophilin 同屬 armadillo gene family（head、tail domains 夾著多個 arm repeats）；其他 domain 結合 desmoplakin，把 Dsg／Dsc 與 desmoplakin 連起來；也可進入細胞核，可能經 TCF/LEF family members 調控 gene transcription。p.237
• Naxos disease（plakoglobin 突變）：autosomal recessive，diffuse PPK、wooly hair、ARVC；ARVC 可能（may）在童年晚期到青春期出現。Plakoglobin 突變也見於只有皮膚病灶而心臟發育正常的患者，以及一位 lethal congenital epidermolysis bullosa 患者（a patient）。p.237

Desmoplakin

• 有 desmoplakin I 與 II 兩種 RNA splice variants；不同 isoform 是否功能不同仍未知，但人類疾病突變提示（suggest）desmoplakin I 是正常 desmosome 功能所需。屬 plakin gene family，同家族還有 hemidesmosomal 的 BP antigen 1 與 plectin，以及 envoplakin、periplakin。p.237
• Amino-terminal head domain 結合 plakoglobin，carboxyl-terminal tail 結合 keratin；因此 desmoplakin 提供 keratin filaments 與 desmosomal plaque 之間的主要連結102-31。p.237
• Desmoplakin-null 小鼠在 E6.5 早期胚胎致死（desmosome 形成之前），表示 desmoplakin 在發育上扮演不依賴其 desmosome 功能的關鍵（critical）角色。p.237
• 突變可造成 striate 或 diffuse PPK、dilated cardiomyopathy（左或右）、wooly hair、nail abnormalities 與／或 skin blisters 的不同組合：
  • Haploinsufficiency → autosomal dominant striate PPK114-22 113-38。
  • Carvajal syndrome（autosomal recessive；3 個 Ecuadorian 家族）：diffuse PPK、wooly hair、arrhythmogenic left ventricular cardiomyopathy113-38。
  • p.R1267X nonsense mutation 只影響 desmoplakin I isoform，造成 Naxos-like syndrome（PPK、wooly hair、ARVC），表示 desmoplakin II 不足以恢復表皮中正常的 desmosome 功能。
  • Lethal acantholytic epidermolysis bullosa（autosomal recessive）：widespread epidermolysis、generalized alopecia、anonychia、neonatal teeth；為 compound heterozygous mutations 造成 desmoplakin tail 缺失114-22。
  • Skin fragility–wooly hair syndrome（autosomal recessive）：PPK、wooly hair、nail dystrophy113-38（Table 15-1）。
  p.237；Table 15-1 p.236
• Desmoplakin autoantibodies 見於 paraneoplastic pemphigus 血清104-26 113-38 114-22。p.237

Plakophilins

• 與 plakoglobin 一樣可位於 plasma membrane 與細胞核；直接結合 desmoplakin，也可能直接結合 keratins 與部分 desmosomal cadherins，被認為（thought to）有助 desmosomal plaque 的 clustering 與 lateral stability。Plakophilin 1 另與 eIF4A1 作用，調控 translation 與細胞增生。p.237
• Plakophilin 1 與 3 表現在整個表皮，其中 plakophilin 1 在 basal 較 superficial keratinocytes 更顯著；plakophilin 2 只表現在 basal layer（Fig. 15-3）。p.237
• Plakophilin 1 突變 → ectodermal dysplasia–skin fragility syndrome（autosomal recessive）114-22，提示 Pkp1 在表皮形態發生與黏附都有角色。p.237；Table 15-1 p.236
• Plakophilin 2 突變是 autosomal dominant ARVC 最常見的原因；plakophilin 3 目前沒有已知的人類疾病。p.237

Envoplakin、periplakin、corneodesmosin

• Envoplakin 與 periplakin 是表現在表皮淺層的 desmosomal plaque proteins，併入 stratum corneum 的 corneodesmosomes；同時缺乏 envoplakin、periplakin 與 involucrin 的小鼠沒有黏附缺陷，但 desquamation 與 epidermal barrier function 受損。Envoplakin 與 periplakin autoantibodies 是 paraneoplastic pemphigus 血清的特徵。p.237–238
• Corneodesmosin 是併入 corneodesmosomes 的 secreted glycoprotein，也表現在毛囊 inner root sheath；其 heterozygous mutations 與 autosomal dominant hypotrichosis simplex of the scalp 有關102-31。患者頭皮切片可見 inner root sheath 失去 cohesion，以及毛囊周圍被蛋白水解的 corneodesmosin 聚集物。p.238

5. Desmosomal Targets in Human Disease（Table 15-1 彙整）

Table 15-1，p.236（已對照原頁圖片）。表註 a：Dsg1 也是 bullous impetigo、SSSS 的 exfoliative toxin 標的，以及 Netherton syndrome 中過度活化 serine proteases 的標的；表註 b：Dsg4 免疫反應是 Dsg1 cross-reactivity。

• SSSS 與 bullous impetigo 一樣，都是 staphylococcal exfoliative toxin 切割 Dsg1（Table 15-1 表註 a）101-24。p.236
• Netherton syndrome：hyperactive serine proteases 降解 Dsg1111-18（Table 15-1 表註 a；p.235 內文列為 Dsg1 的 pathologic proteolytic cleavage 標的之一）。p.235–236

6. McKee 補充：Desmosome 疾病、Pemphigus 抗原與病理

Desmosome（McKee Ch1）

• Desmosome 兩側細胞膜之間的 intercellular space 為 30 nm，中央有 electron-dense midline；McKee 列出 desmosomes 見於 epidermis、myocardium、meninges 與 lymph node cortex（Fitzpatrick 則寫 desmosomes 存在於幾乎所有 epithelial tissues）。McKee p.15p.232
• Transmembranous cadherins 多為 desmoglein 與 desmocollin 的 heterophilic 結合；Dsg1 與 Dsc1 主要在表皮淺層，Dsg3 與 Dsc3 在 basal keratinocytes 表現較多；plaque proteins 主要為 desmoplakin、plakoglobin、plakophilin。McKee p.15
• McKee 指出Dsg1 extracellular domain 的 cleavage 是 SSSS 與 bullous impetigo 的基礎101-24；人類已有 10 個 desmosome genes 突變報告，可影響皮膚、毛髮與心臟。McKee p.15
• Stratum corneum 中主要的細胞間黏附結構是 corneodesmosomes（由 desmosomes 在 stratum granulosum 最表層轉變而來，主要差別是細胞外含 corneodesmosin）。Corneodesmosomes 的降解由多種 proteases 與其 inhibitors 調控，其中最重要的 proteases 是 kallikrein-related peptidases，生理上由 lympho-epithelial Kazal-type related inhibitor（LEKTI）調控111-18。McKee p.10

Staphylococcal toxin（McKee Ch18）

• SSSS 的 exfoliative toxin（ETA、ETB）是 serine proteases，選擇性辨識並水解 desmosomal proteins，尤其是（notably）desmoglein 1101-24；黏膜或手術傷口感染產生的毒素經循環造成全身性 SSSS，若細菌直接感染皮膚、局部釋放毒素則為 bullous impetigo；裂隙在 granular layer。McKee p.862

Pemphigus 抗原（McKee Table 5.1）

Table 5.1，McKee p.172。

• Pemphigus vulgaris 抗體針對 130-kD Dsg3 的 extracytoplasmic domain；許多患者也有結合 pemphigus foliaceus 抗原 Dsg1（160-kD）的抗體。McKee：Dsg3 主要表現在口腔黏膜，所以抗體造成 mucosal pemphigus；Dsg1 是皮膚抗原，抗體造成侵犯皮膚而不侵犯黏膜的病灶（cutaneous pemphigus）。Anti-Dsg1 抗體對 Dsg4 有 cross-reactivity。McKee p.174
• Compensation theory：一種 Dsg 可能足以代償另一種被攻擊的 Dsg。Mucosal-predominant pemphigus 的抗體針對 Dsg3，黏膜相對缺乏 Dsg1，所以黏膜 acantholysis 明顯、表皮相對不受影響；皮膚有 Dsg1 可代償 Dsg3。Pemphigus foliaceus 的主要標的 Dsg1 主要位於表皮上層，因此裂隙淺，黏膜因缺乏明顯 Dsg1 而不受影響115-31。McKee p.175
• Pemphigus foliaceus：anti-Dsg1 純化抗體注射新生小鼠造成 subcorneal acantholysis；病理上裂隙通常（usually）在表皮上部，也可能在 granular layer 或整層表皮；McKee 列 superficial pemphigus 的鑑別診斷包含 bullous impetigo、SSSS、IgA pemphigus、subcorneal pustular dermatosis、psoriasis。McKee p.180
• IgA pemphigus：SPD variant 針對 desmocollin 1；IEN variant 有 anti-Dsg1 或 anti-Dsg3 IgA。McKee p.187

遺傳性 desmosome 疾病（McKee Ch3）

• Striate PPK（SPPK）為 autosomal dominant，至少由 desmoglein、desmoplakin、keratin 三個基因突變造成。SPPK type 1 最常見，由 DSG1 突變引起；type 2 為 desmoplakin（DSP）101-24 113-38 114-22。McKee p.97
• Striate PPK 病理上 keratinocyte disadhesion 合併細胞間隙加寬是這類 cell–cell junction 疾病的重要病理線索；這種與 desmosome 缺陷相關的不完全 acantholysis 也見於 Carvajal-Huerta syndrome（DSP）、McGrath syndrome（PKP1，plakophilin 1）或 DSG1 突變的 diffuse PPK（p.97）；基因 DSP、PKP1 見 p.99。McKee p.97，p.99

鈣離子幫浦與 acantholysis（McKee Ch5）

• Hailey-Hailey disease：ATP2C1 突變，編碼 Golgi membrane 上的 Ca2+/Mn2+ ATPase SPCA1105-32，把 Mn2+ 與 Ca2+ 送入 Golgi。McKee p.189
• Darier disease：ATP2A2 突變，編碼 SERCA2（type 2 sarcoendoplasmic reticulum Ca2+-ATPase）105-32；McKee 指出兩種 acantholytic disorders 都與 calcium pump 突變有關，是 calcium pump 在維持細胞間結合（cell–cell cohesion）上扮演重要角色的強力證據。McKee p.189，p.192
• Hailey-Hailey 早期病灶為 suprabasilar lacunae；已形成病灶（established）為 massive acantholysis 加 suprabasal vesicle，典型上（typically）acantholysis 不完全，呈「dilapidated brick wall」外觀；adnexal epithelium 通常不受侵犯。McKee p.189

7. Basement Membranes & Dermal–Epidermal Junction Ultrastructure（基底膜與真皮表皮交界）

Basement membrane（基底膜）

• 基底膜位於 epithelial 與 endothelial cells 下方，把它們與相鄰 stroma 或彼此隔開；功能包括支撐分化細胞、在重塑與修復時維持組織結構，部分情況下（in some cases）另有特化功能，例如作為 selective permeability barrier（如 glomerular basement membrane、blood–brain barrier），或具有強黏附特性（如 dermal–epidermal junction）。p.238
• 電子顯微鏡下多呈 trilaminar：中央 electron-dense 的 lamina densa，兩側較不緻密的 lamina lucida，lamina lucida 直接貼著細胞膜。p.238
• 基本成分是 collagen IV、laminins、nidogens 與 heparan sulfate proteoglycans；惡性細胞可用 metalloproteases 等機轉穿過基底膜，腫瘤切片中看不到明確基底膜被用作惡性指標。p.238

Table 15-2，p.238。

Three zones of the dermal–epidermal junction（真皮表皮交界三區）

p.239。

• Fitzpatrick 列 lamina densa 的主要分子成分為 collagen IV、nidogens、perlecan 與 laminins（McKee p.25 寫主要成分是 type IV collagen）；anchoring fibrils 主要是 collagen VII 的聚集體105-32。p.239McKee p.25
• Anchoring fibrils 近端插入 lamina densa，遠端整合入真皮纖維網；許多 anchoring fibrils 在 lamina densa 以馬蹄形環回。p.239
• Fibrillin-containing microfibrils 屬 elastic-related fibers，在乳頭真皮垂直插入 basal lamina，逐漸與 elastic fibers 匯合，形成與交界平行的 plexus。p.239
• Lamina lucida 是否存在於活體曾被質疑：高壓固定法下 lamina densa 緊貼細胞表面、看不到明確 lamina lucida，提示（suggest）標準電顯所見的 lamina lucida 可能（may）是脫水使細胞表面從 lamina densa 收縮分離所造成；但此形態學名詞仍被沿用。p.239
• 這些超微結構觀察提示（suggest）epidermal basement membrane 有 4 個主要功能：（1）基底細胞附著與 polarity 的結構基礎；（2）隔開表皮與真皮的屏障；（3）經連續結構元件把真皮牢固接到表皮；（4）經 outside-in signaling 調節細胞功能（cytoskeleton 組織、分化、避免 apoptosis 訊號）。p.240

McKee 補充：BMZ 超微結構（McKee Ch1）

• McKee 描述 BMZ 可被 PAS 染色，電顯下 lamina lucida 寬 30–40 nm、lamina densa 寬 30–50 nm；anchoring filaments 直徑 3–4 nm。（與 Fitzpatrick 的 25–50 nm、20–50 nm、2–8 nm 略有不同，兩本各自照原書。）McKee p.23–24p.239
• Hemidesmosome 的 inner plaque 是 keratin filaments 的附著處，outer plaque 與穿過 lamina lucida 的 anchoring filaments 結合；outer plaque 下方有 sub-basal dense plate。胞內蛋白含 230-kD BP antigen 1 與 500-kD plectin，transmembrane 蛋白含 180-kD BP antigen（type XVII collagen）與 α6、β4 integrin。McKee p.24
• Lamina densa 主要成分是 type IV collagen（皮膚中主要為 α1、α2 chains）；anchoring fibrils 從 lamina densa 下部延伸到上部網狀真皮，主要成分是 type VII collagen，單一分子約 450 nm，形成 antiparallel dimers 並側向聚集成環，被 type I、III 等真皮膠原穿過。McKee p.25

8. Ubiquitous Basement Membrane Components（基底膜共通成分）

Collagens 佔基底膜總蛋白的 40–65%。所有基底膜都含特定 isoforms 的 collagen IV、laminins、nidogens 與 heparan sulfate proteoglycans（Table 15-3 另列 fibulins）。p.240

Collagen IV

• 由 3 條 α chains 組成的 heterotrimer；α1、α2 chains 普遍存在，α3、α4、α5、α6 分布受限。六條 chains 形成 3 種 networks：α1–α2、α3–α4–α5、α1–α2–α5–α6，由 NC-1 domains 決定。p.240
• Glomerular basement membrane 有 α1–α2 與 α3–α4–α5 networks；平滑肌基底膜除 α1–α2 外還有 α1–α2–α5–α6；真皮表皮交界以 α1–α2 network 為主，α1–α2–α5–α6 也可能存在。p.240
• α3 chain 位於腎與肺的基底膜，但不在皮膚與血管基底膜；相反，collagens VII 與 XVII 與皮膚 squamous epithelia 相關，不在腎絲球與肺泡基底膜。p.240
• 編碼 α3、α4、α5、α6 chains 的基因結構異常造成不同型的 Alport syndrome（腎炎與耳聾）；α3(IV) 是 Goodpasture syndrome 循環自體抗體辨認的抗原；α1、α2 突變可造成眼、腦、肌肉缺陷、小血管疾病與 HANAC syndrome。p.240

Laminins

• Laminin 為極大的 glycoproteins，位於所有基底膜的 lamina lucida／lamina densa；每個 laminin 是 1 條 α、1 條 β、1 條 γ chain 的三聚體。其 α chain 的 C-terminal laminin-type globular（LG）domain 含 integrin 結合位置。p.240
• 目前已知 16 種 laminin isoforms（5 種 α、3 種 β、3 種 γ chains 的不同組合）；新命名依 chain 組成，例：laminin-1（α1β1γ1）現稱 laminin 111。p.240
• Laminin 332（舊稱 laminin-5；α3β3γ2）是表皮基底膜的主要 laminin；laminin 511 見於表皮與毛囊基底膜，被認為（believed）與真皮表皮溝通、發育訊號與幹細胞功能有關。γ2 chain 在皮膚只見於 laminin 332。p.241
• 先天疾病：α3、β3 或 γ2 chain 突變造成 junctional epidermolysis bullosa；α2 chain 突變造成 congenital muscular dystrophy。p.241

節錄自 Table 15-4，p.242。Laminin 332 有 3A32、3B32 兩種 splice variants（α3 chain 短型 3A、全長型 3B）。

Nidogens、proteoglycans、fibulins

• Nidogen 1 與 2：結合 laminin γ1 與 γ3 chain，也結合 collagen IV、perlecan、fibulins，可能（may）作為 collagen IV 與 laminin networks 之間的連接；Fig. 15-6 圖說：nidogen 被認為（thought to）結合三種 networks 的成分，因此在 lamina densa 框架中扮演穩定者的核心角色。小鼠缺乏 nidogen 不影響基底膜形成本身，但肺與心臟有無法存活（not compatible with life）的嚴重缺陷。p.241
• Vascular 與 epithelial 基底膜的三種特徵 proteoglycans：perlecan、agrin、collagen XVIII（主要帶 heparan sulfate 側鏈）。Perlecan 缺乏的小鼠胚胎致死，基底膜在機械壓力增加處退化，表現為致命心臟異常與皮膚水疱；agrin 是 neuromuscular junctions 與腎小管基底膜的主要 heparan sulfate proteoglycan 之一；collagen XVIII 被認為（considered to be）是 hybrid collagen–proteoglycan。高度硫酸化使其帶負電、親水，是 glomerular basement membrane selective permeability 的基礎。p.241–242
• Syndecans：存在於大多數細胞種類（most cell types，包括表皮基底角質細胞）的 transmembrane heparan sulfate proteoglycans，胞外域對 laminins 有親和力，推測（presumably）經此作用參與 outside-in signaling。p.242
• Fibulins：高度保守、結合鈣的細胞外基質蛋白，位於血管壁、基底膜與 microfibrillar structures，被認為（believed）作為穩定 elastic fibers 與基底膜等結構的分子橋；fibulin 4 與 5 的基因缺陷造成不同型的 cutis laxa。p.242

9. Epidermal-Specific Adhesion Components（表皮特有的黏附複合體）

Hemidesmosomes（半橋粒）

• BP230 / BP antigen 1（230 kDa）：plakin homolog，是 hemidesmosomal inner dense plaque 的主要成分；BP230 缺失與小鼠及人類的 EB simplex 有關。p.243
• Collagen XVII / BP180 / BP antigen 2（180 kDa）：是 bullous pemphigoid 的主要抗原，是 transmembrane collagen（collagenous domain 在胞外）。胞內配體 plectin、BP230、β4 integrin；胞外配體 α6 integrin 與 laminin 332。其 120-kDa ectodomain 由 ADAM family proteinases 在 juxtamembranous NC-16 domain 切下；全長 180-kDa 分子是 BP antigen 2，120-kDa ectodomain 是 linear IgA dermatosis 抗原，進一步降解的 97-kDa 也是 linear IgA dermatosis 抗原。p.243–244（Fig. 15-10）
• Collagen XVII 突變造成 junctional EB（顯示它穩定基底角質細胞與基底膜的交互作用）；也調控毛囊與黑色素細胞幹細胞，小鼠 Col17a1 缺失造成中度（moderate）皮膚水疱、牙齒異常、毛髮變白與脫落。p.243–244
• Plectin：另一個 plakin homolog，也在非 hemidesmosome 基底膜表現；突變造成 EB simplex with progressive muscular dystrophy，部分為 EB simplex with pyloric atresia。p.244–245
• α6β4 integrin：對 laminin 332 高親和力，是 hemidesmosome 與基底膜整合所必需；α6 或 β4 突變造成 junctional EB with pyloric atresia。p.245
• CD151（tetraspanin）：與 α3β1、α6β4 integrins 形成複合體；其基因也編碼 MER2 blood group antigen。MER2-negative 患者有 hereditary nephritis、sensorineural deafness、pretibial EB、β-thalassemia minor。p.245

Other adhesion complexes（其他黏附複合體）

• Integrin α3β1 是 hemidesmosomes 之間 laminin 332–311 complex 的受體；另有 transmembrane collagen XIII。因這些蛋白在 in vitro 與 vinculin、talin 一起定位於 focal contacts，預期（predicted）連接基底膜與上皮 cortical actin network。p.245
• Integrin α3 gene 突變造成罕見系統性疾病：interstitial lung disease、nephrotic syndrome、epidermolysis bullosa。p.245
• Kindlin-1 突變造成 Kindler syndrome：嬰兒期皮膚水疱、進行性 poikiloderma、光敏感與皮膚癌；kindlin-1 參與 β1 integrin–mediated outside-in signaling。p.245

Anchoring filaments（錨絲）

• Anchoring filaments 含 laminin 332 與 collagen XVII 的 ectodomain，兩者彼此作用104-26。p.245
• Laminin 332 是 α3、β3、γ2 chains 以 disulfide bond 組成的複合體，各 chain 都比其他 laminins 短；α chain C-terminus 有 5 個 LG modules（LG1–LG5）：LG1–3 對 α3β1、α6β4 integrins 有親和力，LG4–5 對 syndecans 與 β-dystroglycan 有親和力。p.245
• Fig. 15-8 圖說（DEJ 分子關係的假設模型，hypothetical relationships）：圖中把 laminin 332 畫成 hemidesmosomal integrin α6β4 與 collagen VII NC-1 domain 之間的橋；laminin 332 與 α6β4 及 collagen VII 的緊密結合提供對抗摩擦力（frictional forces）的主要阻力，transmembrane collagen XVII 也參與此穩定，因為其胞外域（extracellular domain）也結合 laminin 332。p.243
• Laminin 332 結合 laminin 311（α3β1γ1）、collagen VII 的 NC-1 domain，以及 collagen XVII 的 distal ectodomain。p.245
• Laminin 332 任一條 α3、β3、γ2 chain 的 null mutation 都造成嚴重 junctional EB（severe JEB；Table 15-5 中 laminin 332 的 genetic target 列 JEB-Herlitz 與 JEB–non-Herlitz）105-49 114-22；遺傳證據顯示 laminin 332 是角質細胞黏附所必需，null phenotype 的嚴重程度間接強調它在橋接 hemidesmosomes 與 anchoring fibrils 上的功能重要性。p.245；Table 15-5 p.244

Epithelial lamina densa（上皮 lamina densa）

• Hemidesmosomes 下方與之間的基底膜含 α1–α2 collagen IV network（可能也有 α1–α2–α5–α6）、nidogen、perlecan，以及含 α3 與 α5 chains 的 laminins。Hemidesmosomes 之間的主要 α3 laminin 可能（probably）是 laminin 332–311 complex，其與細胞內 actin cytoskeleton 的連結可能（likely）由 integrin α3β1 介導。p.245
• 在小鼠與人類的觀察中，integrin α3 chain 突變造成 hemidesmosomes 之間（而非其下）的基底膜消失。p.245
• Laminin 332 的 N-terminus 結合 collagen VII，collagen VII 再緊密結合含 collagen I 的纖維。Laminin 332–311 與 laminin 511 含 γ1 chain，可結合 nidogens 與 collagen IV network；perlecan 與 fibrillin 1 的作用也加強真皮表皮的內聚。p.245–246

Anchoring fibrils（錨纖維）

• Collagen VII 是 anchoring fibrils 的主要成分104-26 105-32；三螺旋區特別長（450 nm），兩端有 globular domains：N-terminal NC-1 很大，較小的 C-propeptide NC-2 被認為（believed）協助形成 antiparallel、centrosymmetric dimers，之後被 metalloproteinase BMP-1 移除。Dimers 在 carboxyl terminus 以 disulfide bonds 共價交聯，再側向聚集成 anchoring fibrils，並由 tissue transglutaminase 進一步穩定。p.246
• NC-1 domain 結合 lamina densa 內的 laminin 332 與 collagen IV；anchoring fibril network 包住大量真皮纖維，經 collagen VII–collagen I 的共價交聯，把 lamina densa 固定於下方真皮。p.246
• 獲得性 epidermolysis bullosa（EBA）與 bullous systemic lupus erythematosus 的 autoantibodies 主要針對 collagen VII 的 NC-1 domain104-26 105-49。p.246
• COL7A1 突變造成 dystrophic epidermolysis bullosa；已發現近 1000 種突變，同時見於 recessive 與 dominant 型 DEB，表型譜很寬104-26 105-49。p.246
• Fig. 15-11 圖說：COL7A1 突變造成 collagen VII 功能不足，使外傷後表皮與真皮分離；blister roof 位於 lamina densa 以下，水疱癒合時形成疤痕。p.246

10. Hemidesmosomal & BMZ Targets in Skin Disease（Table 15-5 彙整）

Table 15-5，p.244（已對照原頁圖片）。BP, bullous pemphigoid；CP, cicatricial pemphigoid（mucous membrane pemphigoid）；DEB, dystrophic EB；EBA, EB acquisita；EBS, EB simplex；EBS-MD, EBS with muscular dystrophy；JEB, junctional EB；JEB-PA, JEB with pyloric atresia；KS, Kindler syndrome；LAD, linear IgA dermatosis；PG, pemphigoid gestationis。原表中 BP230 列的 autoimmune 欄為 BP，plectin 列為 BP, CP。

11. McKee 補充：基底膜蛋白與 EB／自體免疫水疱病

Epidermolysis bullosa 分類（McKee Table 4.1）

Table 4.1，McKee p.121。

• Laminin-332（LAMA3、LAMB3、LAMC2）常染色體隱性突變造成 generalized severe（以前稱 Herlitz）、generalized intermediate 或 localized 型 junctional EB；分離平面在 lamina lucida105-49。Generalized severe 型有廣泛黏膜皮膚脆弱與預後不良。McKee p.133
• Type XVII collagen（180-kDa BP antigen）位於 hemidesmosome 與 lamina lucida，是 bullous pemphigoid 的標的；雙等位基因 loss-of-function 造成 generalized intermediate JEB（以前稱 non-Herlitz）。McKee p.133
• Type VII collagen（COL7A1）突變造成 dominant 與 recessive dystrophic EB；典型上（typically）雙等位基因 loss-of-function 突變造成 generalized severe recessive DEB，其 anchoring fibrils 結構缺陷或完全缺乏，blister 在 sublamina densa104-26 105-49。顯性 DEB 多為 triple helix 的 heterozygous missense mutations。McKee p.133
• Kindlin-1 突變造成 Kindler syndrome（水疱，隨年齡漸有光敏感與 poikiloderma，鱗狀細胞癌風險增加）；α3 integrin（ITGA3）體染色體隱性 loss-of-function 突變見於肺部發炎與 congenital nephrotic syndrome 患者，預後因肺／腎疾病而不佳。McKee p.132–133

自體免疫抗原（McKee Ch4）

• EBA 的標的抗原是 type VII collagen（290 kD），NC1 domain 是絕大多數（great majority）EBA 患者 autoantibodies 辨認的 immunodominant region104-26 105-49（McKee 另寫 NC1 為 145-kDa、NC2 為 34-kDa）。McKee p.156
• Bullous SLE 中結合於 lamina densa 與 sublamina densa 的抗體，Western immunoblot 顯示與 EBA 一樣結合 290 kD 與 145 kD 抗原，McKee 寫為針對 type VII collagen 的 NC1 與 NC2 domains105-49（Fitzpatrick 寫的是主要針對 NC-1）。McKee p.163
• McKee 的 Fig. 1.76（遺傳疾病）與 Fig. 1.77（自體免疫疾病）把 keratins 5/14、plectin、230-kDa BP antigen、type XVII collagen、laminin-332、α6β4 integrin、type VII collagen 的遺傳疾病（EB 各型）與自體免疫疾病（mucous membrane pemphigoid、bullous pemphigoid、EBA、bullous SLE 等）對應在同一個 hemidesmosome–anchoring filament–anchoring fibril 複合體上。McKee p.23–24

表皮其他構造（McKee Ch1）

• Melanocytes 在電顯下缺乏 tonofilaments、hemidesmosomes 與 desmosomes，以特有的 melanosomes 辨識105-32。McKee p.12
• 穿過表皮基底膜的神經末梢：部分含 Merkel cells（Merkel cell–neurite complex），其他則是 free nerve endings105-32；McKee 在談 gap junction 時，把 epidermis 列為 avascular organs 之一105-32。McKee p.14，p.16

12. Dermal Extracellular Matrix & Cell–Matrix Adhesion（真皮細胞外基質）

• Dermal–epidermal junction 與乳頭真皮的 extracellular matrix 連續；真皮的 pliability、elasticity、tenacity 來自高度組織化的 ECM（collagens、elastin、glycoproteins、proteoglycans），其間的 amorphous matrix 結合水。ECM 也結合 growth factors 與 cytokines，有訊號調節功能。p.246
• Collagens：共 28 種，是真皮最豐富的蛋白質，佔乾重 75%、體積 20–30%；每個 α chain 每 3 個胺基酸有 1 個 glycine，序列為（Gly-X-Y）n。p.247
• 真皮中有橫紋的 classic fibrils 含 collagen I、III、V、XII、XIV；collagen VI 聚合成 microfibrils；collagens VII、XIII、XVII、XXIII 在表皮 BMZ，collagens VIII、XV、XVIII 在血管 BMZ。p.247
• Elastin 提供彈性：高度交聯，纖維可拉長 100% 或更多而回復；elastic fibers 主要成分是 elastin（90%）與 microfibrils。Fibrillin 是 microfibrils 的主要成分之一（a major component），microfibrils 另含或結合 MAGPs、LTBPs、fibulins、EMILIN-1，以及乳頭真皮的 collagen XVI；fibrillin 1 與 perlecan 作用，把 microfibrils 固定在 DEJ 基底膜。p.247
• Fibrillins 與 LTBPs 經控制 TGF-β1 的 bioavailability 調節真皮細胞訊號；fibrillin 也可（can）結合 BMPs。p.247
• Extrafibrillar matrix：glycosaminoglycans（chondroitin sulfate、dermatan sulfate、keratan sulfate、heparan sulfate）與蛋白形成 proteoglycans。Versican 是真皮主要 proteoglycan 之一，與 elastic fibers 相關，並與 hyaluronic acid 形成大型複合體使皮膚緊實；hyaluronic acid 是沒有 protein core 的 glycosaminoglycan（N-acetylglucosamine／glucuronic acid disaccharides）。p.247
• Perlecan 是基底膜主要的 heparan sulfate proteoglycan；decorin 與 biglycan 屬 small leucine-rich proteoglycans，結合 collagen fibrils 並調控其組裝，也結合 TGF-β；syndecans（transmembrane）與 glypicans（membrane-anchored）是 heparan sulfate proteoglycans。p.247
• 真皮細胞的 ECM 受體包括 integrins、cell surface proteoglycans、transmembrane collagens；β1 integrins 是最常見的 matrix receptors，α subunit 決定 ligand specificity，但 affinity 與 specificity 似乎（seem）會變動。ECM 活化受體也可（can）經數種訊號路徑傳遞，例如 focal adhesion kinase 或 MAP kinase pathways；細胞也會感知 ECM 的 stiffness，由 integrins 介導 mechanosensation。p.247–248