אטופיק דרמטיטיס – תפקידו של filaggrin בשמירה על שלמות העור, והקשר שלו ל-atopic dermatitis

פרופ' (אמריטוס)
בן-עמי סלע, המכון לכימיה פתולוגית, מרכז רפואי שיבא, תל-השומר;
 החוג לגנטיקה
מולקולארית וביוכימיה (בדימוס), הפקולטה  לרפואה
סאקלר, אוניברסיטת תל-אביב.

עור, המעטה
החיצוני של גופנו, מורכב ממספר שכבות תאים המעניקה לגוף את ה"מעטפת
החיצונית", המעידה לא אחת בהיותה פגומה או "שונה למראה" על מצוקות
של פנים הגוף. לכן, לפני שאנו מקדישים את הדברים הבאים לפריצת דרך של ממש בתחום
הבנת האקזמה, כדאי ללמוד מעט על מבנה העור ושכבותיו. 

העור, מכסה כמעט
את כל גופנו ולמעשה מהווה את האיבר הגדול ביותר בגוף מבחינת שטח, נפח ומשקל (מהווה
כ-12% ממשקל הגוף).
העור היא מערכת דינאמית, המשילה באופן קבוע אם כי בלתי מורגש, את שכבותיה
החיצוניות, כאשר תאי האפידרמיס המתקלפים מוחלפים על ידי תאים חדשים. תהליך מחזורי
זה שומר על הגמישות והתפקוד של העור המגן על כך שמים לא ידלפו מן הגוף, ועל כך
שפתוגנים ואנטיגנים שונים לא יחדרו לתוכו. העור מווסת את טמפרטורת הגוף,
ומפריש זיעה וחלב על מנת לשמור על טמפרטורה קבועה ועל שומניותו, וכן הוא מתווך
במגוון של תגובות חיסוניות. בעור נקלטת קרינת UV החיונית ליצירת ויטמין D החיוני.
בעור מצויים אברוני חישה הנותנים לנו מידע על הסובב אותנו.

העור נחלק ל-3
שכבות עיקריות:
א. השכבה החיצונית, רקמת אפיתל (האפידרמיס);
ב. רקמת חיבור המכונה דרמיס ;
ג. שכבה תת עורית-היפודרמיס.

על מנת לבצע את
תפקידיו המגוונים האפידרמיס בנוי משכבות אחדות, שכל אחת מהן בעלת תפקיד ייחודי.  
השכבות העיקריות
הן כדלקמן, כשאנו פונים מן השכבה החיצונית ביותר פנימה לשכבות הפנימיות:

א. Stratum corneum – השכבה
החיצונית ביותר המורכבת משכבות רבות של תאים מתים ושטוחים, דמויי תאי קשקש (squamous). מספר השכבות משתנה
באזורי הגוף השונים. התאים מאבדים את הגרעין ולבסוף נושרים מהעור. 

למרות שהתאים בשכבה זו חסרי-גרעין ואינם נחשבים תאים "חיים", יש להם
תפקיד חיוני במניעת איבוד מים מהגוף, ובעזרת חלבונים מקשרים, תאי שכבה זו מספקים
מעטפת חיונית לשכבות שמתחתיה.

ב. Stratum lucidum – תאי שכבה
זו למעשה תאים מתים ושטוחים שהתמלאו בקרטין ונעטפו בשומן ונראים בהירים מאוד.
מלנוציטים בשכבה זו, שייצרו פיגמנט כאשר היו חלק משכבות עמוקות יותר בעור, מגיבים
כעת לאור ויש להם תפקיד בקביעת דרגת הקהות של העור.

ג. Stratum
granulosum – שכבה זו מורכבת מ-3 עד 5 שורות תאים מלאים
בגרנולות של keratohyalin וגופיפים למלריים (lamellar bodies). האחרונים הם למעשה
גרנולות האוגרות חומר שומני וגליקוליפידים, שיופרשו מהתא ויסייעו בבניית המעטפת
האטומה המאפיינת את האפידרמיס.
המעטפת האטומה מורכבת ממעטפת פנימית (cell envelope) של חלבונים לא מסיסים, שמעליהם שכבה
ליפידית ובנוסף שכבה ליפידית חוץ תאית. 
הגרנולות של קֶרָטו-היאלין אוגרות חומר זה הקשור בהבשלת הקרטין. שכבה זו
בעלת עניין מיוחד לנושא דברנו, שכן בשכבה זו ממוקמים חלבוני filaggrin. 

ד.  Stratum
spinosum– בשכבה זו נראים התאים כמצולעים ובעלי שלוחות דמויות קוצים (spine), כאשר תאים אלה הם בעלי
יכולת חלוקה ומחוברים זה לזה ב-desmosomes. בשכבה זו מתחיל ייצור חלבוני הקרטין שעתידים למלא את כל חלל התא
בהמשך, למרות שהקרטינוציטים עצמם נוצרים בשכבת הבסיס או stratum basale.  
קרטינוציטים הם מרכיבים קריטיים בתגובה של מערכת החיסון, בכך שהם קשורים למודולציה
של תהליכי דלקת על ידי הפרשת ציטוקינים "מעכבים" או "מעודדים"
של תהליך זה. בשכבת ה-spinosum נוצרים גם ליפידים דו-קוטביים (bipolar), המכילים קצוות
הידרופיליות אך גם הידרופוביות, ואלה חיוניים בתהליך שמירת המים בעור.

ה. Stratum basale– שכבה זו העמוקה ביותר
ממוקמת על הממבראנה הבזאלית והיא מורכבת מתאי קרטינוציטים חד שכבתיים קובייתיים או
עמודיים. התאים בשכבה זו בעלי כושר חלוקה ולמעשה מהווים את "תאי הגזע"
של הרקמה. הם קשורים זה לזה בקשרים חזקים על ידי דֶזמוזומים והֶמי-דזמוזומים. עוד
נמצא בשכבה זו את הפיגמנט מלנין.

כעת, כאשר אנו מכירים טוב יותר את מבנה העור נפנה לדון בדרמטיטיס
אטופית, הידועה גם בכינויים אקזמה, או "אסתמה של העור", שהוא מפגע עור
דלקתי כרוני הפוגע בערך ב-10% מהמבוגרים, ילדים ותינוקות בארה"ב (Shaw וחב' ב-Journal of Investigational Dermatology).
חלק ניכר מהלוקים בה, הם בעלי נטייה לאלרגיה, ובדומה למפגעים אלרגיים אחרים,
תסמיני המפגע עלולים להחמיר אך גם עשויים להתפוגג במחזוריות מסוימת. התרחיש של
דרמטיטיס אטופית עלול להיות תולדה של מספר גורמים: א) מערכת חיסון עורית מגורה
ביתר, כיוון שהפרשת ציטוקינים מתאי Th2 כגון
IL-4 וIL-13-, גורמים לתגובה אלרגית בה
מגיב IgE עם חלבונים זרים שחודרים
לעור. בנוסף לתאי Th2,
העור במפגע זה עשיר בתאיTh-17  המוכרים ביכולתם לעורר תהליכי דלקת.
בנוסף, לימפוציטים מסוג T
המשופעלים באופן לא ספציפי על ידי טוקסין של חיידקי סטפילוקוקים מזן SEB המוצא דרכו אל תוך העור,
וכך הם יוצרים דלקת כרונית בדרמטיטיס אטופית. ב) בדרמטיטיס אטופית יש ליקוי בשלמות
האפידרמיס של העור, שמהווה מחסום והגנה מפני חדירה של אלמנטים חיצוניים
בלתי-רצויים, כגון טוקסינים של חיידקים וכן אלרגנים שונים.    

בשנת 1977 תיארה
לראשונה הדרמטולוגית מסיאטל, Beverly Dale, חלבון מאוד בלתי-מסיס ועשיר בחומצת האמינו היסטידין, שהיא
בודדה מתמצית של אפידרמיס, כאשר חלבון זה נמצא בתאחיזה עם פילמנטים של keratin.
הסיפורים המעניינים הקשורים לדרמטיטיס אטופית,
החל בשנת 1981 במאמר שלSteinert  וחב' ב-Proceedings
of National Academy of Sciences USA, בו הם תיארו חלבון
קטיוני שהם בודדו מהשכבה החיצונית של העור הידועה כ-stratum corneum. שנתיים לאחר מכן התפרסם
מחקרם של Harding ו-Scott ב-Journal of Biological Chemistry על חלבון זה, פילגרין (filaggrin),
בו ייחסו החוקרים לפילגרין תפקיד בתהליכי ההתמיינות (דיפרנציאציה) של האפידרמיס. השם
filaggrin או filament aggregating protein,
מרמז על היותו חלבון המצמת סיבים, והוא אמנם נקשר לסיבי keratin בתאי אפיתל, אך אינו נקשר
לאלמנטים סיביים של שלד התא כמו actin או microtubules.

פריצת דרך בנושא
נעשתה בשנת 2006, כאשר הגנטיקאי Irwin McLean מאוניברסיטת Dundee בסקוטלנד, ו-Alan Irwin, דרמטולוג בבית החולים לילדים בדבלין, דווחו במשותף שאקזמה
כרונית חמורה במיוחד במשפחות הנושאות גן פגום לחלבון filaggrin, חלבון הממוקם בעור ומשמש
באופן טבעי לשמירה על לחות העור. ללא חלבון זה, טענו השניים, לעור תהיה נטייה
להיסדק. עור יבש כזה, גורם לתופעה הידועה כ- ichtyosis
vulgaris, הכרוכה באופן מובהק להתפתחות אקזמה אטופית. תפקיד פילגרין כפי
שיפורט בהמשך, הוא לחזק את התאחיזה של סיבי החלבון קרטין, הנמצא שכבת העור
החיצונית, וכן לקשור מים לשמירת הלחות של שכבה זו. 

על פי Irwin, נמצא שבערך שליש עד
מחצית מכל הילדים והמבוגרים הסובלים מאקזמה מתונה עד קשה, הם בעלי גן פגום לחלבון
פילגרין.
מאז מאמרם של Irwin ו-McLean, התפרסמו מאמרים אחדים בהם תוארו כ-30 מוטציות שונות הפוגעות
בפילגרין, חלקן אופייניות לאוכלוסיות אתניות שונות. ייתכן שרובנו נושאים
לפחות גן אחד, המסכן אותנו פוטנציאלית ללקות באקזמה אטופית.
ייתכן שצריך לשאת יותר מגן פגום אחד לפילגרין, ויתרה מכך, יתכן שגם גורמים
סביבתיים קובעים מדוע ראובן לוקה במחלת העור שלו, ושמעון אף לא שמע עליה. יש רמזים
לכך שמגורים ותעסוקה באזורים תעשייתיים, תורמים משמעותית להופעת המפגע
העורי. 

החלבון פילגרין
הבשל הוא בעל משקל מולקולארי של 37 אלף דלטון, המכיל 324 חומצות אמינו, והוא תוצר
ביקוע של חלבון קודמן, profilaggrin שמשקלו המולקולארי מעל 400 אלף דלטון, שהוא חלבון מזורחן ביתר,
וממוקם בגרנולות של kerato-hyalin הממוקמות בשכבת ה-stratum granulosum, ומופיעות ביחד עם חלבונים סיביים הידועים כ-tonofibrils, חלבונים האחראיים לשלד
דינאמי בציטופלזמה של קרטינוציטים, אותם תאי בסיס חשובים באפיתל של העור. פילגרין
מקודד על ידי הגן FLG הממוקם על הזרוע הארוכה של כרומוזום 1 בעמדה 1q21. פילגרין הוא חלבון קטיוני עם pH גבוה במיוחד בהיותו עשיר
בחומצת האמינו היסטידין, ועני בחומצות אמינו נושאות גופרית כמתיונין
וציסטאין. 

Profilaggrin, הוא למעשה פולימר של
יחידות פילגרין המסודרת ברצף (tandem), ולאחר שהוא עובר דה-פוספורילציה, הוא עובר ביקוע על ידי
אנזימים פרוטאוליטיים ממשפחת ה-serine proteases, ליצירת 10-12 מונומרים של החלבון הבשל פילגרין, הנקשרים לאותם
חלבונים סיביים, ה-tonofibrils. כאשר מתרחשת בתאים הקרטינוציטים יצירת הקרטין, גורם הקומפלקס
פילגרין-tonofibril להרס השלד הציטופלזמטי,
וליצירת תאי קשקש (squamous cells) שטוחים.

יצירת הקרטין
הורסת גם את גרעין תאים אלה ומעשה מביא למותם. בהמשך, נוצר חיבור בין קרטין
לשכבה הליפידית שנוצרה בקרטינוציטים עוד בהיותם בשכבת ה-stratum
spinosum, זאת בעזרת האנזים transglutaminase, וכך נוצרת השכבה האוצרת מים באפידרמיס. כידוע, בחסר של יצירת
קרטין יש נטייה להתייבשות העור ואילו ביצירה מוגזמת של קרטין נוצרות התופעות
של סבוריאה ופסוריאזיס. 

המוטציות
שגורמות לאיבוד פילגרין מתחילות להיכרך בהתפתחות אקזמה אטופית, באסתמה הקשורה
לאקזמה ובנזלת אלרגית. סקר ראשוני מוכיח שכ-10% מהאוכלוסייה האירופית נושאת
מוטציות אלה.
קיימת השערה שאחוז מסוים מאלה עם פגם או חסר בפילגרין, ייפתחו אסתמה הקשורה
לאקזמה, כאשר אלרגנים להם הם רגישים, כתוצאה מחדירת אלרגנים אלה לגוף דרך אותם
אזורי עור פגומים, יגיעו לריאות ויעודדו שם תגובה חיסונית.

בעור יבש כתוצאה
מפגם בחלבון פילגרין, קל יותר לאבקני צמחים, קרדית האבק הביתית, חלבוני מזון
או חיידקים, לחדור בעדו ולהביא לשפעול תאי חיסון המגיבים באופן שהם מפרישים IgE, וזה נקשר לתאי פיטום (mast cells) וכן לבזופילים ומעודד
הפרשת היסטמין, פרוסטגלנדינים ותווכים אחרים המגבירים תגובה אלרגית מקומית.
אין ספק שהאוויר בסביבה מתועשת, מזוהם יותר במזהמים, ואפילו שימוש בתרסיסים
דיאודורנטיים, סבונים ודטרגנטים, מזגני אוויר או חימום מרכזי, יכולים
לסייע לייבוש עור, או לגירוי שלו, מה שיזיק במיוחד במקרים של עור יבש מחסר
בפילגרין.    

אך עדיין קיימת
מחלוקת כמה מתופעת האקזמה נובעת מתופעת העור היבש והסדוק בעטיו של פילגרין פגום,
וכמה מתופעה זו מקורה ממחלה אלרגית ראשונית. יש אנשים רבים הסובלים מאקזמה
ואינם נושאים כל מוטציה בפילגרין, בה במידה שאקזמה אינה מתלקחת בכל אדם עם פילגרין
פגום. 
למעשה הנתונים הלא רבים שהצטברו בשנים האחרונות מצביעים על כך ש-56% מאלה עם אקזמה
מתונה עד חמורה לוקים במוטציה זו-או-אחרת בגן לפילגרין, אך יחד עם זאת רק 15%
מהמקרים של אקזמה, יכולים להיות מוסברים על בסיס חסר בפילגרין.   

 בברכה,
פרופ' בן-עמי סלע.