遺傳性腦小血管病常見(jiàn)病的基因變異研究進(jìn)展

吳 菁，胡小林，梁 濤，徐祖才，張 駿

(遵義醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科，貴州 遵義 563000)

腦小血管病是指由腦穿通動(dòng)脈、小動(dòng)脈、毛細(xì)血管和小靜脈的病理改變引起的臨床綜合征。其主要臨床表現(xiàn)為卒中和癡呆[1]。腦小血管病目前被認(rèn)為是血管性癡呆的主要原因，因此2008年國(guó)際卒中大會(huì)上特別提出“小卒中大問(wèn)題”的論點(diǎn)[2]，引起了學(xué)術(shù)界對(duì)腦小血管疾病的重視。腦小血管的重要功能是血腦屏障和腦實(shí)質(zhì)間質(zhì)液與血管周圍的引流。當(dāng)其結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生改變時(shí)會(huì)引起一系列的病理改變，在影像學(xué)上主要表現(xiàn)為腦白質(zhì)疏松、腔隙性梗死灶和腦微出血[3]。遺傳性腦小血管病現(xiàn)已被認(rèn)為是導(dǎo)致青少年卒中和血管性癡呆的重要病因[4]。目前常見(jiàn)的遺傳性腦小血管病包括伴有皮質(zhì)下梗死和白質(zhì)腦病的常染色體顯性遺傳性腦動(dòng)脈病(cerebral autosomal dominant arteriopathy with subcortical infarcts and leukoencephalopathy，CADASIL)、伴有皮質(zhì)下梗死和白質(zhì)腦病的腦常染色體隱性遺傳性腦動(dòng)脈病(cerebral autosomal recessive arteriopathy with subcortical infarcts and leucoencephalopathy，CARASIL)、腦淀粉樣血管病(cerebral amyloid angiopathy，CAA)、法布里病(Fabry disease，F(xiàn)D)等。而隨著基因連鎖分析和DNA測(cè)序的不斷發(fā)展，遺傳性腦小血管病的致病基因正在被迅速發(fā)現(xiàn)，盡管遺傳性腦小血管病具有不同的特點(diǎn)和表現(xiàn)，但是遺傳分析仍是診斷的金標(biāo)準(zhǔn)。雖然目前臨床上對(duì)遺傳性腦小血管病患者的分類、診斷和咨詢、管理治療等方面已經(jīng)取得了較大進(jìn)步，但仍缺乏有效的治療手段，還需臨床工作者不斷探索研究。現(xiàn)就常見(jiàn)的遺傳性腦小血管病的基因變異進(jìn)行綜述。

1 CADASIL

CADASIL是由NOTCH3基因突變導(dǎo)致的遺傳性腦小血管病，其臨床以偏頭痛、反復(fù)缺血性發(fā)作和進(jìn)行性癡呆為主要特征，此外，一些患者還會(huì)有情感障礙、失眠、運(yùn)動(dòng)障礙、自主神經(jīng)功能亢進(jìn)等表現(xiàn)[5-6]。CADASIL平均發(fā)病年齡為45歲，目前該病的診斷主要依賴于磁共振成像、皮膚活檢以及基因檢查。該病的發(fā)生機(jī)制主要影響NOTCH3基因編碼細(xì)胞信號(hào)受體，NOTCH3突變?cè)谛?dòng)脈中誘導(dǎo)血管平滑肌細(xì)胞變性，導(dǎo)致反復(fù)發(fā)作的腔隙性梗死，進(jìn)而促進(jìn)CADASIL的發(fā)生。Singhal等[7]建議篩選可疑病患的NOTCH3基因外顯子4，必要時(shí)可擴(kuò)展測(cè)序外顯子3,5和6。隨著基因測(cè)序的發(fā)展，一些罕見(jiàn)的基因突變也正在逐漸被發(fā)現(xiàn)，如You等[8]首次報(bào)道了中國(guó)人NOTCH3第11外顯子R587C[p.Arg587Cys(1759C>T)]突變，以及Hou 等[9]首次報(bào)道漢族人群中NOTCH3基因外顯子14上的c.2182CT突變患者。另一方面，CADASIL患者中可能存在基因型-表型相關(guān)性，日本的一項(xiàng)納入70例CADASIL患者的回顧性分析共發(fā)現(xiàn)19種不同的NOTCH3突變，與其他NOTCH3突變患者相比，具有Arg75Pro突變的CADASIL患者顳前極磁共振成像高信號(hào)較少，而具有NOTCH3 Arg133Cys突變的CADASIL患者在磁共振成像基底節(jié)外囊區(qū)高信號(hào)明顯[10]。有研究指明環(huán)指蛋白213是一種與CARASIL患者顱內(nèi)動(dòng)脈狹窄易感性相關(guān)的基因，該基因的攜帶者更容易導(dǎo)致顱內(nèi)動(dòng)脈狹窄，這可能與顱內(nèi)動(dòng)脈的負(fù)性重塑有關(guān)[11]。因此，CADASIL患者需要磁共振血管成像隨訪和密切觀察。近年來(lái)研究表明,K+通道超家族在CADASIL疾病過(guò)程中扮演重要角色，K+通道超家族的主要作用是激活K+通道的超極化和維持穩(wěn)定細(xì)胞膜電位[12]。該通道的活性異常時(shí)，可能促進(jìn)心腦血管危險(xiǎn)因素的發(fā)展，β位點(diǎn)淀粉樣前體蛋白(amyloid precusor protein，APP)切割酶1在阿爾茨海默病的發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮關(guān)鍵作用，目前已有學(xué)者在CADASIL患者中發(fā)現(xiàn)β位點(diǎn)APP切割酶1，它可能通過(guò)調(diào)節(jié)離子通道而影響大腦的電活動(dòng)，進(jìn)而在CADASIL患者癡呆進(jìn)展中發(fā)揮作用[12-13]。

2 CARASIL

CARASIL是由絲氨酸蛋白酶HTRA1(high-temperature requirement A serine peptidase 1)基因突變導(dǎo)致的腦小血管疾病。主要臨床表現(xiàn)為缺血性卒中、進(jìn)行性癡呆、脫發(fā)，腰背痛及椎間盤突出癥。腦磁共振成像特征性表現(xiàn)是基底節(jié)和丘腦彌漫性白質(zhì)改變和多發(fā)性腔隙性梗死。CARASIL是小深穿支動(dòng)脈粥樣硬化，但沒(méi)有粒狀嗜鋨性物質(zhì)或淀粉樣蛋白沉積[14]。CARASIL患者的病理改變主要為動(dòng)脈中膜平滑肌細(xì)胞損害，從而導(dǎo)致相應(yīng)的臨床癥狀，但具體的機(jī)制尚不明確。一些新的基因突變正在被發(fā)現(xiàn)，如Cai等[15]報(bào)道了新的純合移碼突變(c.161_162insAG)導(dǎo)致的CARASIL。來(lái)自美洲CARASIL的患者也發(fā)現(xiàn)HTRA1基因新型錯(cuò)義突變(c.616G>A)，此患者除有該病的典型診斷外，還特征性的表現(xiàn)為頭顱不對(duì)稱畸形及聽(tīng)力下降[16]。一項(xiàng)研究分析了3例經(jīng)遺傳學(xué)證實(shí)的CARASIL尸檢患者的組織病理學(xué)改變：其中2例有HTRA1 p.R302X突變，1例有HTRA1 p.A252T突變，3例患者除具有類似的內(nèi)膜增生、彈力層多層分裂，內(nèi)側(cè)平滑肌細(xì)胞減少等顱內(nèi)動(dòng)脈病理改變外，1例攜帶p.R302X突變的CARASIL患者在多個(gè)內(nèi)臟器官的動(dòng)脈中出現(xiàn)動(dòng)脈粥樣硬化樣內(nèi)膜增厚和小動(dòng)脈硬化，這可能提示CARASIL患者具有基因表型的關(guān)系。CARASIL是由單基因HTRA1突變引起，HTRA1蛋白通過(guò)抑制轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)進(jìn)而導(dǎo)致血管改變[17]。在動(dòng)物缺血再灌注模型及氧糖剝奪神經(jīng)元培養(yǎng)模型中發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β家族中骨形態(tài)發(fā)生蛋白4上調(diào)與缺血性腦白質(zhì)損傷同時(shí)發(fā)生，骨形態(tài)發(fā)生蛋白4雖然能促進(jìn)血管生成，但會(huì)誘導(dǎo)星形膠質(zhì)細(xì)胞增殖，發(fā)生免疫應(yīng)答，從而加重白質(zhì)損傷，骨形態(tài)發(fā)生蛋白4信號(hào)的調(diào)節(jié)可能在CARASIL的發(fā)生、發(fā)展過(guò)程中發(fā)揮重要作用[18]。

3 CAA

CAA是由血管β淀粉樣蛋白(β-amyloid protein,Aβ)沉積引起的腦小血管疾病，主要與載脂蛋白E(apolipo-protein E，apoE)基因、早老素等基因密切相關(guān)。CAA的主要特征是自限制性的反復(fù)腦葉微出血，并與阿爾茨海默病密切相關(guān)。尸檢研究表明CAA在阿爾茨海默病中的患病率為70%～90%[19]。腦內(nèi)老年斑是CAA認(rèn)知功能障礙的主要病理特征之一，其主要成分Aβ是通過(guò)β淀粉樣蛋白前體蛋白裂解酶1和早老素1分泌酶從APP中釋放出來(lái)的。任何引起此過(guò)程的變化均有可能導(dǎo)致CAA。CAA發(fā)生分為散發(fā)型和罕見(jiàn)的遺傳形式。散發(fā)型的CAA主要與apoE突變相關(guān)，apoE主要參與Aβ轉(zhuǎn)運(yùn)的過(guò)程。其突變導(dǎo)致腦血管異常的Aβ沉積，其中apoEε2和ε4的基因型攜帶者更容易發(fā)生CAA，Charidimou等[20]的一項(xiàng)包括313例CAA患者隊(duì)列研究中，具有apoEε2等位基因患者自發(fā)性腦出血的發(fā)病率較高。而Carmona-Iragui等[21]的臨床對(duì)照研究發(fā)現(xiàn)，apoEε4基因型與散發(fā)性早發(fā)型阿爾茨海默病顯著相關(guān)。Montaola等[22]通過(guò)檢測(cè)apoE、apoA1和apoJ可溶性水平及其在CAA患者中的基因型狀態(tài)發(fā)現(xiàn)CAA患者血漿apoJ水平升高，同時(shí)在CAA患者血漿中Aβ和apoA1之間存在明顯的相關(guān)性，apoJ變異與磁共振成像上的白質(zhì)高信號(hào)和腦葉微出血存在相關(guān)性。另外，血清淀粉樣蛋白P組分也參與CAA患者淀粉樣變性的過(guò)程。血清淀粉樣蛋白P組分是一種新發(fā)現(xiàn)的硫酸軟骨素蛋白多糖蛋白,研究表明血清淀粉樣蛋白P組分是一種能上調(diào)腦血管Aβ沉積的新型分子，其可能增加CAA中Aβ誘導(dǎo)的腦血管退變，誘導(dǎo)CAA細(xì)胞凋亡[23]。其機(jī)制可能與血清淀粉樣蛋白P組分參與血管生成、細(xì)胞黏附和突觸形成有關(guān)。同時(shí)血清淀粉樣蛋白P組分能增強(qiáng)腦血管平滑肌細(xì)胞中的細(xì)胞毒性作用。Cohn-Hokke等[24]報(bào)道了具有認(rèn)知障礙和腦出血的一個(gè)CAA家族，鑒定了一個(gè)新的移碼變異體(c.236_237delAC)，該變異體在的腦海綿狀血管瘤因子2基因中產(chǎn)生過(guò)早終止密碼子。該家族人員認(rèn)知障礙并不明顯，推測(cè)該家族的表型可能是由于腦海綿狀血管瘤因子2與apoE共同突變有關(guān)。CAA也可以作為一種罕見(jiàn)的單基因遺傳病，由APP的Aβ序列內(nèi)的突變以及早老素1和早老素2基因的突變引起，上述突變參與APP裂解，過(guò)多Aβ沉積在腦血管中。與散發(fā)性CAA相比，遺傳性CAA的特點(diǎn)是發(fā)病年齡較早，病情更為嚴(yán)重，預(yù)期壽命縮短，如由APP基因E693Q突變引起的具有淀粉樣變性荷蘭型的遺傳性腦出血，此外還有APP基因突變導(dǎo)致的瑞典型和倫敦型等遺傳性CAA。早老素1基因錯(cuò)義突變的家族成員均在30歲左右出現(xiàn)癡呆癥狀，疾病進(jìn)展迅速。臨床表現(xiàn)為進(jìn)行性記憶障礙，遺忘性失語(yǔ)和步態(tài)障礙。病理組織學(xué)上表現(xiàn)為彌漫性有核斑塊的大量沉積分在皮質(zhì)以及小腦區(qū)域[25]。目前關(guān)于CAA變相關(guān)炎癥是臨床關(guān)注的熱點(diǎn)，因?yàn)樵S多患者對(duì)免疫抑制治療有反應(yīng)。磁共振成像上有延伸到皮質(zhì)下白質(zhì)的不對(duì)稱白質(zhì)高信號(hào)，對(duì)診斷CAA變相關(guān)炎癥具有良好的靈敏度和特異度[26]。在動(dòng)物模型中，除腦內(nèi)血管均可見(jiàn)APP沉積，還顯示急性梗死區(qū)周圍和慢性缺血區(qū)有明顯星形膠質(zhì)細(xì)胞增殖，進(jìn)一步證實(shí)炎癥反應(yīng)可能參與CAA的形成[27]。

4 FD

FD是由α-半乳糖苷酶A活性缺陷引起的X連鎖的溶酶體貯積癥，它由染色體Xq22上的α-半乳糖苷酶A基因突變引起，這種酶缺陷導(dǎo)致鞘糖脂在整個(gè)身體內(nèi)逐漸累積，并引起多系統(tǒng)問(wèn)題，臨床表現(xiàn)主要為腦卒中、自主神經(jīng)功能紊亂、疼痛、心臟病、腎臟損害[28]。FD患者中，男性患者更容易發(fā)生腎臟病變。目前中國(guó)臺(tái)灣的醫(yī)療團(tuán)隊(duì)通過(guò)DNA質(zhì)譜法提高了FD新生兒篩查的陽(yáng)性率，這為該病的早期發(fā)現(xiàn)提供了有效的手段[29]。目前重組人α半乳糖苷酶A的酶替代療法(enzyme replacement treatment，ERT)已廣泛應(yīng)用于FD的治療，并且在大多數(shù)患者中能夠達(dá)到較為滿意的臨床效果。有研究表明：在接受半乳糖苷酶A至少12個(gè)月后重新轉(zhuǎn)換為半乳糖苷酶B相較于一直使用半乳糖苷酶-A的療效較好[30]。另外，血漿溶血-Gb3水平的升高與FD女性腎臟受累有關(guān)，ERT的效果與FD患者血漿溶血-Gb3水平具有相關(guān)性，定期對(duì)ERT治療的FD患者血漿中的溶血-Gb3抗體進(jìn)行監(jiān)測(cè)有助于評(píng)估患者的療效及預(yù)后，ERT可以使FD患者血漿溶血-Gb3水平迅速得到控制，并且在大多數(shù)FD患者中逐漸達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定水平，從而減少溶酶體在組織中的沉淀，達(dá)到控制FD的目的[31]。對(duì)于沒(méi)有條件進(jìn)行基因診斷的FD患者，針對(duì)性的尿鏡檢查是一種無(wú)創(chuàng)、價(jià)廉、易用、快速的診斷技術(shù)。FD是完全可以治療的，早期的基因診斷及早期干預(yù)顯得尤為重要。

5 視網(wǎng)膜血管病伴腦白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)不良

視網(wǎng)膜血管病伴腦白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)不良(retinal vasculopathy with cerebral leukodystrophy，RVCL)是一種常染色體顯性遺傳疾病，通常表現(xiàn)為神經(jīng)血管損害的綜合征，由3′-5′核酸外切酶DNaseⅢ基因(3′-5′-nucleic acid exonuclease DNaseⅢ,TREX1)雜合子C端移碼突變引起。在發(fā)現(xiàn)該基因前，該疾病被稱為致病基因位于3p21.1～p21.3伴視網(wǎng)膜病的遺傳性小血管病，并且分為大腦視網(wǎng)膜血管病、遺傳性血管視網(wǎng)膜病變、伴有視網(wǎng)膜病-腎病-卒中的遺傳性內(nèi)皮細(xì)胞病和遺傳性系統(tǒng)性血管病等亞型。RVCL最顯著的特征是血管性視網(wǎng)膜病變所致的進(jìn)行性失明，局灶性或彌漫性腦神經(jīng)功能損傷，神經(jīng)影像學(xué)上主要表現(xiàn)為白質(zhì)和腦內(nèi)腫瘤樣病變。TERX1是哺乳動(dòng)物細(xì)胞中最豐富的3′-5′DNA核酸外切酶，其尾部錨定在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上。TREX1脫氧核糖核酸酶活性的N端突變與自身免疫和炎癥性疾病有關(guān)。TREX1的C端突變導(dǎo)致內(nèi)質(zhì)網(wǎng)功能的缺失和低聚糖轉(zhuǎn)移酶活性失調(diào)，并與RVCL視網(wǎng)膜血管病變有關(guān)。Pelzer等[32]回顧性分析了33例攜帶TREX1突變的RVCL患者的臨床特征和血清標(biāo)志物，發(fā)現(xiàn)RVCL患者通常在20歲后出現(xiàn)血管性視網(wǎng)膜病變和雷諾現(xiàn)象，35歲開(kāi)始出現(xiàn)腎臟病變，神經(jīng)功能損傷通常在50歲左右開(kāi)始出現(xiàn)，并且血管性血友病因子抗原、血管性血友病因子前肽和血管生成素Ⅱ可作為疾病活動(dòng)的早期生物標(biāo)志物。隨著基因測(cè)序技術(shù)的發(fā)展，一些新的基因突變正在被發(fā)現(xiàn)，如Vodopivec等[33]報(bào)道了一個(gè)新型TREX1突變，通過(guò)基因測(cè)序得到該患者的TREX1基因的c.830-833dupAGGA；Monroy-Jaramillo等[34]也報(bào)道了雜合子TREX1突變p.V235Gfs*引起的RVCL-S；Kisla Ekinci等[35]報(bào)道TREX1基因中的純合子R114C突變的兩兄弟，1例患者表現(xiàn)為反復(fù)發(fā)性凍瘡，而另1例則表現(xiàn)為腦血管炎。TREX1基因突變可能具有基因-表型的關(guān)系，但還需要更多的研究進(jìn)一步證實(shí)。TREX1編碼的核蛋白可能在DNA修復(fù)中起作用，該基因突變會(huì)導(dǎo)致家族性凍瘡狼瘡、腦血管炎等其他免疫疾病，這可能與DNA修復(fù)受損，翻譯異常蛋白誘發(fā)機(jī)體免疫反應(yīng)有關(guān)[36]。

6 彈性假黃瘤

彈性假黃瘤是由于第16號(hào)染色體上ABCC6基因突變引起的常染色隱性遺傳疾病。其病理特征性表現(xiàn)為結(jié)締組織碎裂和鈣化，常兒童時(shí)期起病，患者會(huì)出現(xiàn)特征性的黃色丘疹和斑塊(假黃瘤)及視網(wǎng)膜血管樣條紋，隨著患者年齡的增長(zhǎng)，皮膚和視網(wǎng)膜病變會(huì)進(jìn)行性加重，并且常出現(xiàn)其他系統(tǒng)并發(fā)癥，腦血管并發(fā)癥包括腦梗死以及動(dòng)脈瘤破裂出血。外周動(dòng)脈血管病變可導(dǎo)致間歇性腿部跛行，并且胃腸道出血很常見(jiàn)。一些雜合子可能表現(xiàn)出疾病的某些特征[37]。De Vilder等[38]發(fā)現(xiàn)ABCC6基因變異(p.Arg1314Gln)在缺血性卒中患者隊(duì)列中頻率較高。同時(shí)在ABCC6基因敲除小鼠中鑒定出骨形態(tài)發(fā)生蛋白4和血管細(xì)胞黏附分子的上調(diào)以及活化素樣激酶2下調(diào)，表明細(xì)胞凋亡和血管生成的增加可能會(huì)導(dǎo)致缺血性卒中發(fā)生。一份收集了來(lái)自200多名日本彈性假黃瘤患者的臨床資料也證實(shí)腦和心臟缺血性疾病的發(fā)病率顯著高于正常對(duì)照組，并且發(fā)現(xiàn)ABCC6的新突變與白種人病例不同，后者沒(méi)有基因型-表型關(guān)系[39]。Kranenburg等[40]估計(jì)荷蘭人口彈性假黃瘤的患病率至少為1/56 000，并對(duì)4種最常見(jiàn)的ABCC6突變(c.3421C>T、c.4182delG、c.3775delT、c.2787+1G>T)進(jìn)行基因分型，結(jié)果顯示AB.36的載體頻率：c.3421C>T為0.60%，c.4182delG為0.17%，c.3775delT為0.05%，c.2787+1G>T為0.03%，這可以預(yù)測(cè)該國(guó)的心腦血管疾病風(fēng)險(xiǎn)。

7 小 結(jié)

遺傳性腦血管病是隱源性卒中的重要病因之一。隨著基因檢測(cè)技術(shù)的進(jìn)步，越來(lái)越多的遺傳性腦小血管病獲得診斷。依托目前國(guó)內(nèi)的精準(zhǔn)基因研究平臺(tái)，絕大部分腦小血管病能包含在其腦血管病基因診斷Panel中，使得理論和實(shí)踐相結(jié)合越來(lái)越容易。隨著遺傳性腦小血管病致病基因研究的不斷進(jìn)展，如新一代DNA測(cè)序、基因芯片技術(shù)等檢測(cè)手段不斷升級(jí)，可以更好地為腦小血管病診斷和科研提供幫助。同時(shí)，遺傳性腦小血管疾病的深入研究也勢(shì)必為非遺傳的腦血管病帶來(lái)更多的靶點(diǎn)和通路，新興藥物的不斷出現(xiàn)也將能給此類患者帶來(lái)更多的福音。