Fabry病的生物標志物研究進展

張 丹，張 炯綜述，王金泉審校

0 引 言

Fabry病（Fabry disease，F(xiàn)D）是一種以α?半乳糖苷酶A（alpha?galactosidase A，α?Gal A）活性下降為特征的罕見X連鎖隱性遺傳溶酶體貯積病。α?GalA基因突變導致該酶活性部分或全部喪失，造成其代謝底物三己糖酰基鞘脂醇（globotriaosylceramide，Gb3）和相關的鞘糖脂在人體各器官、組織大量貯積，最終引起一系列器官病變，進而影響FD患者的預后［1］。目前FD的確定診斷主要依賴α?GalA活性、GLA基因突變檢測及病理發(fā)現(xiàn)細胞內(nèi)特征性的嗜鋨性包涵體。FD受累器官功能衰竭時預后較差，已有研究證明早期開始酶替代治療（enzyme re?placement therapy，ERT）可改善FD患者的遠期預后。雖然，目前有兩種重組酶已應用于臨床，分別為半乳糖苷酶α（Replagal?）和半乳糖苷酶β（Fabra?zyme?），可使疾病相對穩(wěn)定，延緩受累器官的功能減退，但不能逆轉(zhuǎn)受累靶器官。因此，早期診斷和明確疾病分期至關重要。本文主要對新發(fā)現(xiàn)的FD相關靶器官損傷標志物和診斷價值以及可能的干預靶點作一綜述。

1 Fabry病的生物標志物Gb3與Lyso?Gb3

Gb3是酶α?GalA的底物，長期以來血漿和/或尿液中Gb3濃度被認為是診斷FD的潛在生物標記。尿液Gb3檢測的靈敏性高于血漿，但對于遲發(fā)型患者尿Gb3檢測不敏感。在一項包括經(jīng)典型及遲發(fā)型FD患者的臨床研究中，所有經(jīng)典型男性患者尿Gb3明顯升高，而僅50%遲發(fā)型男性出現(xiàn)尿Gb3輕度升高；經(jīng)典型女性雜合子患者中，97%出現(xiàn)尿Gb3水平升高，而遲發(fā)型女性尿Gb3均不升高［2］。Togawa等［3］將遲發(fā)型男性及女性患者分別與健康對照組相比，結(jié)果兩者血漿Gb3水平與對照組均無顯著差異。此外，多項研究表明血、尿Gb3不能有效地反映FD的嚴重程度和預后、評估ERT的療效。因此，測量血漿或尿液Gb3僅對酶活性完全缺失或非常低下的經(jīng)典型FD男性患者具有可靠的診斷價值。

Aerts等［4］首次提出Lyso?Gb3（即 Gb3的脫?；a(chǎn)物）可作為FD的生物標志物。Lyso?Gb3是一種含有極性糖基的陽離子兩親分子，相對親水性。一般情況下，Lyso?Gb3在體液中濃度較Gb3低，然而在FD患者中，Lyso?Gb3可升至正常值高限的100倍，與α?Gal A活性呈負相關。并且所有男性和大部分女性患者，無論有無典型癥狀，血漿中l(wèi)yso?Gb3濃度均顯著增加。事實上，lyso?Gb3不僅是FD的生物標記，還能在體外誘導平滑肌細胞增生，導致血管內(nèi)膜中層增厚和心肌肥厚，在FD發(fā)生發(fā)展中起促進作用［4］；在腎小球足細胞，lyso?Gb3逐漸蓄積可促進細胞外基質(zhì)蛋白如纖連蛋白、Ⅳ型膠原蛋白的過度表達和生成。進一步研究發(fā)現(xiàn)，男性患者血漿lyso?Gb3濃度普遍高于女性，經(jīng)典型FD患者血漿lyso?Gb3濃度高于非經(jīng)典型患者［3，5?6］。α?Gal A基因缺陷類型與血漿lyso?Gb3濃度有一定關系，當lyso?Gb3＞2.7 ng/mL時，患者攜帶可產(chǎn)生經(jīng)典型臨床癥狀的突變基因［5］；而當患者lyso?Gb3水平正常時，一般無任何臨床癥狀，通常攜帶特殊的GLA基因突變，如p.R112H 和 p.P60L［5?6］。上述結(jié)果表明，血漿中 lyso?Gb3的檢測對攜帶未知基因突變的FD患者可在一定程度上評估其臨床表現(xiàn)。

lyso?Gb3在疾病診斷、評估病情進展及治療反應等方面均有顯著作用。一項包括43名經(jīng)典型FD患者（男性22名，女性21名）的研究中，所有患者在治療前均有l(wèi)yso?Gb3水平升高，經(jīng)過3個月不同方式的ERT治療后，血漿lyso?Gb3水平顯著下降，其中男性患者尤為明顯［7］。Skrunes等［8］對FD患者隨訪觀察5～14年，發(fā)現(xiàn)血漿中l(wèi)yso?Gb3下降程度與酶治療劑量呈顯著正相關。Auray等［9］對83例FD患者和77例健康對照行尿液分析，結(jié)果健康對照組尿液中未檢測到lyso?Gb3，而FD患者尿lyso?Gb3明顯升高，表明尿lyso?Gb3也是一個潛在的FD生物標志物，在Fabry疑似病例中有重要的輔助診斷價值，但能否用來評估疾病嚴重程度和進展仍有待進一步研究。

2 Fabry病腎損害的生物標志物

腎損傷的生物標志物主要存在于尿液中，異常排泄反映了FD累及腎。蛋白尿是FD腎損害的首要臨床表現(xiàn)之一，是Fabry腎病診斷的金標準。經(jīng)典型Fabry病患者通常在20～30歲開始出現(xiàn)蛋白尿。West等［10］發(fā)現(xiàn)蛋白尿可進一步加速腎損害，是Fab?ry腎病進展的獨立危險因素。盡管有大量研究探索新的Fabry腎病的生物標志物，迄今為止，除蛋白尿和血清肌酐之外，仍未發(fā)現(xiàn)其他生物標志物可用于Fabry腎病的診斷和長期隨訪。事實上，蛋白尿并非腎損傷的早期標志物。在腎受累早期階段，從腎小球濾過的蛋白質(zhì)增多，但由于腎小管對尿蛋白代償性重吸收增加，因而臨床上并不表現(xiàn)出蛋白尿。因此，當早期FD累及腎，腎小球濾過率（glomerular fil?tration rate，GFR）和尿蛋白還在正常范圍時，腎小球內(nèi)皮細胞、上皮細胞及腎小管上皮細胞、間質(zhì)細胞已出現(xiàn)溶酶體貯積。

胱抑素C是小分子量蛋白質(zhì)，由機體所有有核細胞產(chǎn)生，僅通過腎小球濾過而被清除，是反映腎小球濾過率變化的內(nèi)源性標志物，在近曲小管重吸收，隨后完全代謝分解，不重吸收入血液，也不通過尿液排泄。在一項多中心觀察性研究中，Torralba?Cabeza等［11］發(fā)現(xiàn)胱抑素C對監(jiān)測FD患者早期腎受累和/或GFR下降具有更高的特異性和敏感性，還可評估ERT的療效，是一個有價值的預測性標志物，其反映GFR的早期變化較血肌酐更加敏感。

2.1 足細胞尿FD患者α?Gal A底物主要沉積于腎小球足細胞，從而導致其結(jié)構與功能改變。足細胞上存在多種特異性標志物，如synaptopodin、WT?1、GLEPP?1、nephrin、podocalyxin等，這些蛋白質(zhì)在維持足細胞正常結(jié)構起重要作用［12］。Takahashi等［13］應用免疫組化染色法觀察發(fā)現(xiàn)Fabry病患者足細胞Synaptopodin分布異常，推測可能與Gb3大量沉積產(chǎn)生的機械應力有關。synaptopodin是在足突高度表達的蛋白，與肌動蛋白微絲緊密相連以調(diào)節(jié)足細胞收縮，阻止足細胞骨架重構、遷移，其突變或缺失可以導致足突融合從而引起蛋白尿［14］。此外，Gb3在足細胞中大量沉積，促使肌動蛋白微絲與整合素β1或β3亞基相互作用，足細胞收縮和遷移增強，進而導致足細胞脫落，最終出現(xiàn)足細胞尿［15］。Thrimarchi等［16］利用synaptopodin作為免疫熒光標記物計數(shù)尿液中的足細胞，結(jié)果發(fā)現(xiàn)FD患者較健康對照組尿足細胞計數(shù)明顯增加。進一步根據(jù)是否給予ERT將患病組分為兩亞組，發(fā)現(xiàn)接受ERT的患者尿足細胞較未治療者明顯減少。FD患者尿液中足細胞出現(xiàn)先于蛋白尿，而接受酶替代治療后足細胞明顯減少。因此，足細胞尿可作為腎早期受累的標志物，并且可準確評估患者對治療的反應。

2.2 尿調(diào)節(jié)素某些蛋白質(zhì)的異常排泄可能反映腎小管重吸收或分泌功能障礙。尿調(diào)節(jié)素（Uromod?ulin，UMOD）也稱為Tamm?Horsfall蛋白，分子量為95kDa的糖蛋白，由腎小管髓袢升支粗段與遠曲小管的細胞合成。在腎小管細胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中產(chǎn)生，隨后被運送到頂端細胞膜作為糖基磷脂酰肌醇錨定蛋白，最后通過蛋白酶水解釋放到尿液。2002年，Ranton等［17］首次發(fā)現(xiàn)FD患者UMOD排泄明顯減少，且腎小管上皮細胞UMOD表達與Gb3儲積程度成反比。FD患者尿調(diào)節(jié)素的異常排泄可能與UMOD終末氨基酸K432的C?端缺失以及異常蛋白大量水解有關，在ERT治療后，F(xiàn)D患者UMOD水平可恢復至正常。

2.3 BikuninBikunin也稱尿胰蛋白酶抑制劑，為絲氨酸蛋白酶抑制劑，主要存在于血漿和肝中，從尿液排泄。Bikunin能直接抑制炎性介質(zhì)的大量釋放，還可通過抑制細胞外信號調(diào)節(jié)蛋白激酶和早期生長反應因子?1，減少腫瘤壞死因子?α產(chǎn)生，有效保護腎免受全身性炎癥反應引起的損傷。2013年，Lepedda等［18］首次報道Fabry腎病患者的尿Bikunin水平較健康對照組顯著升高，有些患者尿Bikunin升高先于蛋白尿。表明Bikunin可作為早期腎受累的生物標志物，監(jiān)測早期腎損害。目前，對Bikunin的來源及其在尿中水平升高的機制仍不清楚，有待進一步研究。

3 Fabry心臟病的生物標志物

常見心臟疾?。ㄈ缧募」Ｈ?、慢性心力衰竭）的生物標志物已經(jīng)用于疾病的診斷和指導治療。其中肌鈣蛋白和腦利鈉肽分別在心肌梗塞和慢性心力衰竭的診斷中具有重要價值；高敏肌鈣蛋白T（high?sensitive troponin T，hsTNT）是在傳統(tǒng)肌鈣蛋白檢測和性能上加以改進的方法，可檢測到微小的心肌損傷，并且與缺血性/非缺血性心臟病的預后有關。最近，Seydelmann等［19］對75例FD患者進行了前瞻性隊列研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)血漿hsTNT水平與左室心肌纖維化呈正相關，與GFR呈負相關。進一步對其中的 58例患者進行（3.9±2.0）年的隨訪，初始hsTNT＞14ng/L的患者心肌纖維化程度顯著增加，同時伴有左室壁變薄和射血分數(shù)減少，進一步表明hsTNT是預測FD患者心肌病進展的有效指標。然而，對于Fabry心臟病，目前尚缺乏足夠的研究顯示這些生物標志物在心臟損害和疾病進展等方面的意義。

腦鈉肽前體（N?terminal pro?brain natriuretic peptide，NT?proBNP）是目前利鈉肽家族在心衰的診斷及預后中應用最廣泛的生物標志物，當心臟壓力或容量負荷增加導致心室壁張力增高時，由心室大量分泌。由于Fabry心臟病患者通常在疾病終末階段才出現(xiàn)心力衰竭，既往研究認為該生物標志物與Fabry心臟病的相關性較低。然而近年研究表明NT?proBNP水平能夠敏感地反映Fabry病患者心臟受累的早期變化（如舒張功能障礙），并與心臟病變的嚴重程度相關［20］。2013 年，Coats等［21］對 117 例 FD患者進行3年的隨訪觀察，發(fā)現(xiàn)心臟受累的患者血漿NT?proBNP水平顯著升高，并且其水平與心功能分級和左心室充盈壓呈正相關。此外，心臟受累患者還未出現(xiàn)左心室肥厚時就已經(jīng)有NT?proBNP水平升高，表明NT?proBNP可能是Fabry亞臨床心臟病的重要標志物，也有助于指導早期開始ERT治療。

心肌肌鈣蛋白作為心肌損傷的實驗室生物標志物已廣泛應用于臨床。2013年，F(xiàn)eustel等［22］對14名FD患者進行長期隨訪，結(jié)果21%患者肌鈣蛋白I持續(xù)升高，并且伴有左室后壁直徑增加和蛋白尿，表明肌鈣蛋白I是評估Fabry患者心臟損害的可靠潛在實驗室指標。

炎性細胞因子可促進心肌炎癥反應和間質(zhì)纖維化，甚至導致心力衰竭。Chen等［23］在一項病例對照研究中發(fā)現(xiàn)，25例Fabry心臟病患者（伴左心室肥厚）在ERT 12個月后，左心室質(zhì)量、左心室質(zhì)量指數(shù)（left ventricular mass index，LVMI）、室間隔厚度顯著改善，血漿Lyso?Gb3水平及炎性細胞因子如白細胞介素?6（interleukin ，IL?6）、IL?2、腫瘤壞死因子?α、單核細胞趨化蛋白1（monocyte chemoattractant pro?tein 1，MCP?1）均明顯下降。其中，IL?6和MCP?1水平與LVMI呈正相關。因此，IL?6和MCP?1可能是監(jiān)測ERT對FD患者心功能影響的潛在生物標志物。此外，Kaneski等［24］在另一項研究中觀察到血清髓過氧化物酶（myeloperoxidase，MPO）在男性Fabry心臟病中顯著升高，而女性患者升高不明顯，并證明血清中MPO水平升高是FD患者繼發(fā)心腦血管事件的重要危險因素。

4 Fabry病神經(jīng)系統(tǒng)損害的生物標志物

生物標志物對于FD神經(jīng)系統(tǒng)受累具有很大的臨床價值，原因有兩點：一是對具有潛在神經(jīng)系統(tǒng)受累的FD患者，臨床上判斷疾病進展與分期還存在很大困難；二是對年輕卒中患者進行篩查研究發(fā)現(xiàn)，有時仍不清楚腦卒中是否與腎損傷有關［25-26］。目前仍無明確的生物標志物可回答上述問題。由于血管內(nèi)皮細胞中Gb3積聚是Fabry病基本的病理學改變，因此FD患者腦卒中的特異性生物標志物可能來源于血管內(nèi)皮細胞。Shu等［27］在Gal敲除的小鼠模型中發(fā)現(xiàn)，血漿3?硝基酪氨酸（3?nitrotyro?sine，3?NT）隨著α?GalA活性下降和Gb3積聚而升高。此外，該研究小組還發(fā)現(xiàn)與健康對照組相比，F(xiàn)D患者血漿中3?NT水平更高，而其他氧化氨基酸（氯酪氨酸，酪氨酸，間酪氨酸，酪氨酸）與對照組無顯著差異。盡管目前缺乏大量研究，但3?NT仍是FD血管病變有希望的生物標志物，有助于檢測是否存在腦血管受累，鑒別FD繼發(fā)的卒中。

5 結(jié) 語

過去，生物標志物尚未在Fabry病臨床中發(fā)揮應有的重要作用。如今，許多研究者已開始聚焦于Fabry病及其不同器官損害的新的生物標志物探索，以及與臨床和預后相關性的研究。目前，只有兩種生物標志物在臨床中應用，分別為Lyso?Gb3和hsTNT。hsTNT主要用于鑒別心臟受累，Lyso?Gb3用于Fabry病臨床表型的鑒定，也是評估患者對酶替代治療反應性最有前景的生物標志物，且與器官受累無關。將來，足細胞尿或許有望成為繼蛋白尿和血肌酐外另一個反映腎小球損傷和酶替代治療反應的標志物。

關于Fabry病生物標志物的探索剛剛開始，F(xiàn)abry病患者及高危人群應該每年至少測量一次血漿lyso?GB3和hsTNT。這兩種生物標記物的常規(guī)檢測將有助于對每一個Fabry病患者進行精準的分期與治療，也有助于未來更好地認識Fabry病。