Moyamoya病的遺傳學(xué)研究進(jìn)展

劉 超 胡國華 (吉林大學(xué)第二醫(yī)院神經(jīng)外科，吉林 長春 3004)

Moyamoya病又稱腦底異常血管網(wǎng)病，或煙霧病，是以雙側(cè)顱內(nèi)頸內(nèi)動脈末端及大腦前、中動脈起始部狹窄或閉塞和顱底軟腦膜、穿通動脈等小血管代償增生為主要病理特點(diǎn)的慢性進(jìn)展性疾病，一旦發(fā)生癥狀，以血管閉塞腦血流下降導(dǎo)致的腦梗死或者脆弱的代償血管破裂導(dǎo)致腦出血為主要臨床表現(xiàn)，致殘率及致死率極高。遺憾的是，Moyamoya病的病因迄今未明，也頗多爭議。顯著的地區(qū)高發(fā)病率和家族性聚集發(fā)病的流行病學(xué)特點(diǎn)，使遺傳作用在發(fā)病機(jī)制的研究中得到了關(guān)注，很多的研究報道了與發(fā)病相關(guān)的基因位點(diǎn)或者疾病易感基因，但因?yàn)檠芯繕颖緮?shù)量和疾病屬于多因子疾病等原因的限制，許多結(jié)論未能得到公認(rèn)或者重復(fù)。本文對Moyamoya病近年來的遺傳學(xué)研究結(jié)果做如下綜述。

1 臨床特點(diǎn)

隨著顱內(nèi)動脈狹窄閉塞及異常血管增生的發(fā)展，病人表現(xiàn)出與年齡相關(guān)的不同的臨床特點(diǎn)。Moyamoya病的第一個發(fā)病高峰年齡為5～10歲，病人因腦灌注不足及腦梗死嚴(yán)重程度的不同，主要表現(xiàn)為智能發(fā)育遲滯、短暫性腦缺血發(fā)作、癲癇發(fā)作等，多數(shù)患兒因缺乏足夠的交流表達(dá)能力，早期癥狀容易被家長及缺乏經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)生所忽視，隨著腦灌注不足的加重，病人的神經(jīng)系統(tǒng)功能障礙進(jìn)一步加重，最終導(dǎo)致不可逆的腦梗死的發(fā)生。第二個發(fā)病高峰年齡是30～40歲，隨著代償血管的增生，脆弱的新生血管及微小動脈瘤在血流沖擊作用下發(fā)生破裂，病人表現(xiàn)為顱內(nèi)出血，以腦室內(nèi)出血及蛛網(wǎng)膜下腔出血為主，通常病人在發(fā)病時已經(jīng)陷入昏迷或者危重狀態(tài)，顱內(nèi)出血也是Moyamoya病死亡率及致殘率極高的主要原因。兒童患者和成年人患者均有表現(xiàn)為缺血或者出血可能，雖然發(fā)病類型存在年齡特征〔1，2〕，但Moyamoya病是慢性進(jìn)展性疾病，雙側(cè)頸內(nèi)動脈均受累，臨床過程隱匿，常在確診前已經(jīng)帶來災(zāi)難性神經(jīng)功能障礙。因此針對疾病的早期診斷，具有非常重大的臨床意義，這也是對Moyamoya病進(jìn)行遺傳學(xué)研究的價值所在。

2 流行病學(xué)特點(diǎn)

東亞人群，尤其在日本、韓國及中國，Moyamoya病的發(fā)病率明顯高于西方人種，而且疾病的癥狀也更加嚴(yán)重。家族性高發(fā)病特點(diǎn)在Moyamoya病的流行病學(xué)調(diào)查中得到廣泛的關(guān)注。明顯的地區(qū)高發(fā)病率及家族聚集發(fā)病的特點(diǎn)，均強(qiáng)有力的提示遺傳因素在Moyamoya病發(fā)病中有重要的作用，而多數(shù)病人為青少年人群，更加強(qiáng)化了先天遺傳因素在發(fā)病中的重要作用。目前認(rèn)為Moyamoya病女性與男性患病比率為1.8∶1，女性略高于男性，但并沒有足夠的證據(jù)表明有性染色體遺傳規(guī)律〔2～5〕。隨著人類的遷移及婚配等活動度的增加，目前Moyamoya病在西方社會的發(fā)病率也較前有明顯增高;同時，新的流行病學(xué)調(diào)查也發(fā)現(xiàn)疾病的發(fā)病年齡出現(xiàn)了與之前報道不同的改變。但Moyamoya病依然是危害東亞人群，尤其青少年神經(jīng)系統(tǒng)功能的主要的先天性腦血管性疾病。

3 病理學(xué)特點(diǎn)

Moyamoya病最主要的兩個病理學(xué)特點(diǎn)就是血管狹窄和煙霧樣側(cè)支循環(huán)網(wǎng)的建立。與動脈硬化導(dǎo)致的顱內(nèi)血管狹窄不同，Moyamoya病的病變血管內(nèi)膜平滑肌增生，血管中層萎縮，并伴隨不規(guī)則的彈力纖維細(xì)胞增生〔6〕。代償增生的血管網(wǎng)被認(rèn)為是由新形成和已經(jīng)存在的血管共同組成，血管網(wǎng)的動脈通常異常擴(kuò)張，增生的代償血管顯示出與血流增加相關(guān)的跡象，包括斷裂的彈力膜，變薄的血管中層，以及微小動脈瘤的形成〔7，8〕。這些發(fā)現(xiàn)有助于解釋一些病人為什么會以顱內(nèi)出血為臨床表現(xiàn)。顱內(nèi)出血的兩個主要原因是脆弱的擴(kuò)張的增生血管破裂，或者新形成的微小動脈瘤破裂。血管內(nèi)膜以一種細(xì)胞增生的異常形態(tài)增厚，新生的血管被認(rèn)為是在特殊的血管生成因子的調(diào)節(jié)下形成，這些病理研究發(fā)現(xiàn)讓研究者更加關(guān)注那些調(diào)節(jié)細(xì)胞外基質(zhì)形成和血管形成的因子在發(fā)病中的作用，包括肝細(xì)胞生長因子(HGF)、堿性成纖維生長因子(bFGF)、轉(zhuǎn)化生長因子β1(TGF-β1)、血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)等。針對致病因子的基因水平研究，對解釋Moyamoya病的發(fā)生提供了大量的信息〔9〕。

4 治療方法

對已經(jīng)出現(xiàn)腦梗死的病人，普遍認(rèn)為重新建立腦血流會明顯增加腦灌注，改善神經(jīng)系統(tǒng)功能障礙。主要的方法有通過外科手術(shù)進(jìn)行顱內(nèi)-顱內(nèi)血管重建，或者顳淺動脈-大腦中動脈搭橋手術(shù)〔10，11〕。缺血型Moyamoya病患者在血管重建或者搭橋手術(shù)后，會得到更好的神經(jīng)系統(tǒng)癥狀的改善〔12，13〕。有一些學(xué)者報道了搭橋手術(shù)對治療出血性Moyamoya病的效果，通過術(shù)后隨訪，發(fā)現(xiàn)再出血的發(fā)生率有明顯降低，但這些研究卻未能得到公認(rèn)和重復(fù)。遺憾的是，目前沒有明確的統(tǒng)計學(xué)資料證實(shí)藥物治療對疾病的幫助。隨著遺傳學(xué)在病因研究中的重大貢獻(xiàn)，在分子水平進(jìn)行基因治療會成為今后治療的方向。

5 遺傳學(xué)研究

自從1957年首次被報道后，Moyamoya病嚴(yán)重的后果引起了人們的廣泛關(guān)注，疾病的病因?qū)W研究得到了科學(xué)家們的重視。曾有學(xué)者認(rèn)為該病是環(huán)境因素改變導(dǎo)致的獲得性疾病，如頭頸部的感染及頭部的放射線暴露等與疾病的發(fā)生有相關(guān)性，但報道缺乏足夠的說服力。流行病學(xué)展示出Moyamoya病明顯的家族聚集發(fā)病趨勢及東亞人群的高發(fā)病率，越來越多的證據(jù)表示遺傳在疾病發(fā)生、發(fā)展中起到了重要的作用。同卵雙胞胎共患病的概率可以高達(dá)80%〔14〕。家系調(diào)查中并沒有發(fā)現(xiàn)符合孟德爾遺傳規(guī)律的發(fā)病模式，而且家族發(fā)病率大約僅占疾病發(fā)病率的15%，其他大多數(shù)為散發(fā)性發(fā)病，高度提示該病是一種多基因多病因遺傳病〔3〕。根據(jù)現(xiàn)代遺傳學(xué)觀點(diǎn)，致病基因都是罕見基因，以不完全遺傳方式從親代向子代傳遞，并隨著人類遷徙和婚配等活動度的增加，散布在全世界各地，這也是疾病在歐美地區(qū)發(fā)病率升高的原因。與其他類型的血管狹窄或者閉塞導(dǎo)致的缺血性腦血管病相比較，只有Moyamoya病才會出現(xiàn)如煙霧般網(wǎng)狀側(cè)支循環(huán)，因此一定存在與疾病密切相關(guān)的有顯著異常的分子基礎(chǔ)。隨著現(xiàn)代基因組學(xué)及實(shí)驗(yàn)室技術(shù)的發(fā)展，遺傳學(xué)研究的發(fā)現(xiàn)逐漸提高了人類對Moyamoya病的認(rèn)識水平。多個與疾病密切相關(guān)的基因位點(diǎn)或者基因多態(tài)性被實(shí)驗(yàn)室研究證實(shí)，其中大多數(shù)是針對在日本、韓國及中國等Moyamoya病發(fā)病率高的人群，但也有來自針對西方社會高加索人種的研究，關(guān)于疾病遺傳規(guī)律、疾病過程等重大的發(fā)現(xiàn)，為疾病提供了分子水平的解釋。相信隨著實(shí)驗(yàn)室技術(shù)及統(tǒng)計學(xué)工具的發(fā)展，大宗病例的多中心合作的遺傳基因?qū)W研究一定會得到更多的結(jié)論。

首先報道Moyamoya病遺傳學(xué)研究發(fā)現(xiàn)的是日本科學(xué)家Inoue。在前期關(guān)于人白細(xì)胞抗原(HLA)和Moyamoya發(fā)病相關(guān)的結(jié)論基礎(chǔ)上，1997年他們希望通過遺傳學(xué)連鎖分析的方法進(jìn)一步驗(yàn)證兩者之間的相關(guān)性。通過對71個Moyamoya病人和525個健康對照組志愿者外周血中編碼HLA的染色體位點(diǎn)6p21.3的等位基因進(jìn)行測序，他們報告了DQB1*0502等位基因在疾病人群中具有統(tǒng)計學(xué)意義的顯著差異。他們應(yīng)用的是寡聚核苷酸探針，這是全世界第一次在基因水平認(rèn)識到Moyamoya病。在隨后的研究中，Inoue應(yīng)用15個微衛(wèi)星標(biāo)記對編碼HLA的第6號染色體做了進(jìn)一步的測序，這次他們針對家族性病人進(jìn)行基因連鎖分析，并報道了6p25的基因位點(diǎn)D6S441與疾病明確的連鎖關(guān)系，在研究的19個疾病家族中，16個家族(82%)的疾病病人存在這種基因多態(tài)性〔14〕。韓國學(xué)者Han等〔15〕在2003年發(fā)表了他們針對HLA基因位點(diǎn)與Moyamoya病相關(guān)性的遺傳學(xué)研究結(jié)果。他們對韓國28個Moyamoya病人和198個健康對照者重復(fù)了Inoue的研究，對編碼HLA的染色體位點(diǎn)6p21.3的等位基因進(jìn)行測序，經(jīng)統(tǒng)計學(xué)分析，HLA-B35等位基因在疾病組存在顯著的高頻率，但卻沒有得到與Inoue相同的關(guān)于DQB1*0502與疾病相關(guān)性的結(jié)論。這可能與日本人群和韓國人群種族不同有關(guān)，但也可能與疾病組數(shù)量有關(guān)。Hong對韓國家族性及散發(fā)性Moyamoya病病人和健康對照人群的HLA等位基因進(jìn)行全基因組測序分析，統(tǒng)計學(xué)分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)家族性Moyamoya病病人的等位基因DRB1*1302與健康對照組相比較有顯著性差異，而家族性病人的等位基因DQB1*0609與健康人群及散發(fā)性疾病病人均有顯著性差異〔16〕。在1999年，日本學(xué)者Ikeda調(diào)查了16個家族性Moyamoya病家系，并對家系成員進(jìn)行全基因組測序〔17〕。在實(shí)驗(yàn)室中應(yīng)用分散在22個常染色體的371個多態(tài)性微衛(wèi)星標(biāo)記作為標(biāo)記位點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)了染色體位點(diǎn)3p24.2-p26區(qū)間內(nèi)有統(tǒng)計學(xué)意義的顯著性差異，而在這段染色體片段內(nèi)的基因與馬凡綜合征、von Hippel-Lindau綜合癥等血管性疾病密切相關(guān)。神經(jīng)纖維瘤病1型(NF1)經(jīng)常表現(xiàn)出與Moyamoya病相似的血管性病變，而神經(jīng)纖維瘤病1型的致病基因位于染色體位點(diǎn)17q11.2已得到證實(shí)。Yamauchi假設(shè)NF1的致病基因與Moyamoya病的血管病變相關(guān)，對家族性病例的外周血DNA做了針對目標(biāo)染色體位點(diǎn)的連鎖分析，雖然假設(shè)沒有得到證實(shí)，但在17q.25附近卻發(fā)現(xiàn)了多個與Moyamoya病連鎖的基因〔18〕。通過對日本家族性Moyamoya病進(jìn)一步重復(fù)Yamauchi的實(shí)驗(yàn)，Mineharu發(fā)現(xiàn)了疾病的常染色體顯性遺傳模式，并闡述該傳遞模式是不完全顯性的〔19〕。他們得出了17號染色體與疾病的連鎖關(guān)系，并發(fā)現(xiàn)了TNFRSF13B基因與疾病的顯著相關(guān)性。在他們2008年的研究中，17q25.3位點(diǎn)被發(fā)現(xiàn)高度懷疑與疾病相關(guān)。雖然這次研究并沒有進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)有明確致病作用的基因，但染色體位點(diǎn)17q25依然是眾多學(xué)者研究的目標(biāo)〔20〕。金屬蛋白酶組織抑制物(TIMP)2和4在組織修復(fù)中有重要作用，在病理學(xué)研究中發(fā)現(xiàn)與Moyamoya病相關(guān)，TIMP2和TIMP4的編碼基因分別位于17q25和3p24.2-p26，這2個位點(diǎn)也被認(rèn)為與疾病發(fā)生相關(guān)〔17，18〕。Kang 等〔19〕對韓國家族性 Moyamoya 病家系成員的這2個位點(diǎn)的序列進(jìn)行分析，與健康人群進(jìn)行對照，發(fā)現(xiàn)TIMP2啟動子序列中的SNP位點(diǎn)rs8179090(G/C)存在有統(tǒng)計學(xué)意義的顯著性差異〔21〕。但是 17q25位點(diǎn)的rs8179090多態(tài)性差異在Mineharu的研究中沒有得到證實(shí)。2004年Sakurai調(diào)查了12個日本家族性Moyamoya病家系，并對核心家庭成員進(jìn)行全基因組掃描，這次研究應(yīng)用了428個微衛(wèi)星位點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)了染色體位點(diǎn)8q23與疾病連鎖的顯著性證據(jù)，染色體位點(diǎn)12p12與疾病的連鎖關(guān)系也在實(shí)驗(yàn)結(jié)果中被高度提示〔14〕。TGF-β1誘導(dǎo)早期生長反應(yīng)蛋白(TIEG)的編碼基因位于8q23.3，而TIEG在TGF-β1的表達(dá)中有非常積極的生物學(xué)作用，后者在Moyamoya病血管內(nèi)膜病變和煙霧樣側(cè)支循環(huán)形成中起到至關(guān)重要的作用，并在病人的腦脊液及血管壁中都有陽性表達(dá)，因此8q23.3被認(rèn)為是非?？赡艿闹虏』?。由于Moyamoya病在高加索人種的發(fā)病率逐漸升高，西方學(xué)者對此病的關(guān)注也逐漸增加。Roder在2010年發(fā)表了針對歐洲人群的散發(fā)Moyamoya病遺傳學(xué)研究結(jié)果。他們分析了4個目標(biāo)基因的13個單核苷酸多態(tài)性，這4個目標(biāo)基因的編碼產(chǎn)物通過病理學(xué)證實(shí)與Moyamoya病相關(guān)〔22〕。研究的結(jié)論顯示出病人基因組中TGF-β1外顯子1的SNP標(biāo)記rs1800471(C/G)和血小板源性生長因子受體β(PDGFRβ)啟動子序列SNP標(biāo)記rs382861(A/C)與健康對照組顯著的統(tǒng)計學(xué)差異。這是目前針對歐洲人群最大的一組研究。因?yàn)槿旧w17q25.3位點(diǎn)被發(fā)現(xiàn)與Moyamoya發(fā)病高度連鎖的遺傳學(xué)發(fā)現(xiàn)，科學(xué)家們對這個基因位點(diǎn)的研究越來越深入。環(huán)指蛋白基因213(RNF213)就是在深入研究17q25.3過程中被發(fā)現(xiàn)的一個基因位點(diǎn)。2011年Liu發(fā)表了他們激動人心的發(fā)現(xiàn)，通過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)設(shè)計，對8個來自韓國、日本、中國及德國的家族性Moyamoya病人展開研究，進(jìn)一步將探究的焦點(diǎn)關(guān)注在RNF213的SNP，通過基因序列分析、基因多態(tài)性比較、基因表達(dá)分析、基因敲除生物模型等復(fù)雜精準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)室技術(shù)，發(fā)現(xiàn)RNF213在疾病人群中的顯著性意義，第一次提供了RNF213是Moyamoya致病基因的充分證據(jù)，并闡述了RNF213基因在血管發(fā)生中的生物學(xué)作用〔23〕。此項(xiàng)研究證實(shí)了Moyamoya病是遺傳性疾病，并且預(yù)示了疾病早期基因診斷的可能性。幾乎同時，Kamada也發(fā)表了類似的結(jié)論，并確定了RNF213作為建立者突變基因(founder mutant)對日本家族性Moyamoya病的致病作用〔24〕。

現(xiàn)在已經(jīng)有多個染色體位點(diǎn)、單核苷酸多態(tài)性、獨(dú)立基因被證實(shí)與Moyamoya發(fā)病相關(guān)，但因?yàn)槎鄶?shù)研究對象是家族性病例，受樣本數(shù)量、人種差異等限制，有些結(jié)論不能得到普遍認(rèn)可或者重復(fù)。但這些結(jié)論幫助我們對Moyamoya病更深入的認(rèn)識。隨著大宗病例搜集、多中心合作以及實(shí)驗(yàn)室技術(shù)的發(fā)展，科學(xué)家一定會完善Moyamoya病的遺傳學(xué)機(jī)制及發(fā)病分子水平的解釋，為疾病的早期診斷及治療，提供科學(xué)依據(jù)。

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