顱內(nèi)海綿狀血管瘤基因?qū)W研究進(jìn)展

呂輝 李保生 簡(jiǎn)崇東 郭燦收

【關(guān)鍵詞】顱內(nèi)海綿狀血管瘤;基因?qū)W;顯性遺傳

中圖分類(lèi)號(hào)：R743.4文獻(xiàn)標(biāo)志碼：ADOI：10.3969/j.issn.10031383.2020.06.013

顱內(nèi)海綿狀血管瘤（cerebral cavernous malformation，CCM）是一種并不少見(jiàn)的腦血管疾病，人群發(fā)病率為0.4%～0.8%，僅次于動(dòng)靜脈畸形。病理表現(xiàn)比較特殊，眾多薄壁血管構(gòu)成致密的畸形血管，呈海綿狀外觀。由于海綿狀血管瘤供血?jiǎng)用}和引流靜脈管徑正常，瘤內(nèi)血液流速較慢，其在血管造影上并不顯影，與動(dòng)靜脈畸形明顯不同[1]。CCM屬于常染色體不全顯性遺傳病，根據(jù)發(fā)作類(lèi)型分為散發(fā)型和家族遺傳型。55%的CCM有明顯家族遺傳史。研究發(fā)現(xiàn)與CCM發(fā)病有關(guān)的基因主要有CCM1、CCM2和CCM3。CCM基因突變通過(guò)多條信號(hào)通路導(dǎo)致CCM發(fā)生[1～2]。目前已鑒定出100多個(gè)不同的CCM1突變，30個(gè)CCM2突變和20個(gè)CCM3突變，大多數(shù)CCM基因突變導(dǎo)致過(guò)早終止密碼子或大的缺失，且是“功能喪失”突變[1]?，F(xiàn)將近年來(lái)相關(guān)CCM基因研究進(jìn)展作一綜述。

1CCM1基因

1995年，DUBOVSKY等[3]將CCM1定位于7q11.2q21區(qū)域，1999 年，LABERGELE COUTEULX等[4]通過(guò)研究其定位更為精準(zhǔn)，在MS2456D7S689之間。CCM1基因由16個(gè)外顯子組成，編碼鼠抗人錨蛋白重復(fù)序列區(qū)1（ KREV interaction trapped1，KRIT1），該蛋白包含736個(gè)氨基酸。KRIT1功能區(qū)包含4個(gè)錨定蛋白結(jié)構(gòu)域和1個(gè)FERM 結(jié)構(gòu)域[5]。KRIT1 通過(guò)其 N端與分揀微管連接蛋白17 C端的FC作用，維持內(nèi)皮的完整性，可能在微管靶向中起主要作用[6]。腦血管發(fā)育過(guò)程異?？赡芘cCCM1基因突變所致KRIT1 蛋白結(jié)構(gòu)和功能缺失、打破NPXY結(jié)構(gòu)域與β1整合素間的平衡有關(guān)[7]。超過(guò)一半的遺傳病例中患者攜帶CCM1突變[8]。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)人群的相關(guān)報(bào)道不斷增多。CHANG等[9]在研究臺(tái)灣地區(qū)6名CCM患者后發(fā)現(xiàn)CCM1第18號(hào)外顯子一個(gè)缺失突變（c.1846delA;p.Glu617LysfsTer44）和CCM2第4號(hào)外顯子一個(gè)插入變體（c.401_402insGCCC;p.Ile136AlafsTer4）共同導(dǎo)致KRIT1蛋白截?cái)?。位于CCM1第8內(nèi)含子起始位置新發(fā)現(xiàn)一個(gè)剪接位點(diǎn)突變c.485+1G>C，其具體臨床意義尚未明確。WANG等[8]通過(guò)對(duì)一漢族家系進(jìn)行序列分析發(fā)現(xiàn)新的雜合插入突變（c.1896_1897insT;p.Pro633SerfsTer22），進(jìn)一步分析表明該突變可能導(dǎo)致KRIT1功能性mRNA缺乏。對(duì)漢族CCM患者進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)[10～12]，CCM1基因8號(hào)外顯子704插入突變、12外顯子錯(cuò)義突變1172C→T、1160A→C導(dǎo)致KRIT1蛋白功能缺失。徐宇倫等[13]通過(guò)研究確診的2個(gè)家系（A及B）和8例散發(fā)性CCM病例發(fā)現(xiàn)14外顯子1289C→T無(wú)義點(diǎn)突變。HUANG等[14]發(fā)現(xiàn)CCM1基因刪除突變（c.95delC）過(guò)早產(chǎn)生終止密碼子，導(dǎo)致CCM2蛋白缺少PTB和C端結(jié)構(gòu)域，破壞CCM2的分子功能。CCM1基因第17外顯子雜合缺失突變（c.1919delT;p.Phe640SerfsX21）[15]、無(wú)義核苷酸突變（c.1864C> T;p.Gln622X）[16]、16號(hào)染色體（c.1780delG;p.Ala594HisfsX67）[17]、13號(hào)染色體內(nèi)含子剪切位點(diǎn)突變（c.14121G>A）[17]、12號(hào)染色體內(nèi)4bp片段的缺失[17]，這些突變導(dǎo)致翻譯過(guò)早終止，生成截短的KRIT1。

目前發(fā)現(xiàn)CCM基因編碼產(chǎn)物在血管生成中發(fā)揮重要作用?；蛲蛔?cè)斐删幋a蛋白功能缺失，使內(nèi)皮細(xì)胞間的連接遭到破壞，造成大范圍的血管異常及血管通透性增加[18]。KRIT1在氧化還原反應(yīng)中扮演著重要的角色。KRIT1功能喪失影響谷胱甘肽氧化還原系統(tǒng)，導(dǎo)致總谷胱甘肽水平和氧化型谷胱甘肽二硫化物明顯減少，GSH/GSSG比值降低，GSH介導(dǎo)的抗氧化能力下降。通過(guò)蛋白質(zhì)組學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，KRIT1功能喪失最終可能導(dǎo)致細(xì)胞功能障礙和CCM發(fā)生[19]。過(guò)早成熟的無(wú)意義突變可以減少mRNA的穩(wěn)定并增強(qiáng)衰變[20]。

2CCM2基因

1998年，CRAIG等[21]將CCM2 基因定位在7p1315。CCM2 基因編碼MGC4607蛋白。該蛋白包括1332個(gè)堿基對(duì)，其中有10個(gè)外顯子[22]。CCM2與絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）成員MEKK3、Rac1 結(jié)合，通過(guò)改變滲透壓，調(diào)節(jié)p38 絲裂原活化蛋白激酶活化，影響腦血管的生成。體外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，CCM1與CCM2蛋白相互作用，并與MEKK3形成分子復(fù)合體[23]。DU等[24]通過(guò)研究中國(guó)一個(gè)家族性海綿狀血管瘤家系發(fā)現(xiàn)CCM2基因中的兩個(gè)新型雜合突變：2號(hào)內(nèi)含子缺失突變（c.55C>T;p.R19X，426）和非編碼區(qū)的第10號(hào)外顯子突變（C.18G>A）。

3CCM3基因

CCM3基因首次由CRAIG等[21]發(fā)現(xiàn)，定位在3q25.227。BERGAMETTI等[25]將其準(zhǔn)確定位在D3S1763D3S1614之間。CCM3 基因包括7個(gè)編碼外顯子和3個(gè)5'非編碼外顯子，編碼PDCD10蛋白，含212個(gè)氨基酸。DENIER等[22]證明PDCD10為CCM的第3個(gè)致病基因。多基因連鎖分析顯示：CCM具有遺傳多樣性。40%的家族CCM具有CCM3位點(diǎn)突變。CCM3可調(diào)節(jié)緊密連接復(fù)合體的形成和血腦屏障滲透性，抑制血管生成素2、UNC13B的分泌加快CCM進(jìn)展。有研究發(fā)現(xiàn)CCM3缺陷可減少血管生成素2的生成，導(dǎo)致腦海綿狀血管瘤的發(fā)生[26～28]。COHEN等[29]報(bào)道1例中性粒細(xì)胞減少癥和血小板減少癥合并腦海綿狀血管瘤患者，基因測(cè)序發(fā)現(xiàn)PDCD10基因7號(hào)內(nèi)含子發(fā)生點(diǎn)突變（c.4745G>A）。

CCM1、CCM2、CCM3單獨(dú)突變可以導(dǎo)致CCM，又有研究發(fā)現(xiàn)可能存在CCM1CCM2CCM3復(fù)合體。完整的CCM2是CCM1CCM2CCM3 蛋白復(fù)合體組裝的關(guān)鍵分子[30]。KOSKIMAKI等[31]通過(guò)手術(shù)切除的CCM病變、小鼠腦微血管內(nèi)皮細(xì)胞、秀麗隱桿線蟲(chóng)和基因型之間差異表達(dá)基因的交叉比較，以及網(wǎng)絡(luò)和基因本體富集分析提供了一個(gè)跨物種的CCM疾病綜合轉(zhuǎn)錄組文庫(kù)，首次了解CCM1/KRIT1與CCM3/Pdcd10基因型的關(guān)系，提供了一種將結(jié)果用于形成假說(shuō)或機(jī)制確認(rèn)研究的范例。

4其他因素在CCM基因突變致病中的作用

流體剪切應(yīng)力在CCM發(fā)病中的作用之前并未被認(rèn)識(shí)。CCM基因盡管在所有內(nèi)皮細(xì)胞中都有突變，但病變主要在流體剪切應(yīng)力低的區(qū)域發(fā)生。LI等[32]通過(guò)對(duì)不同流體剪切應(yīng)力下CCM1或CCM2沉默的內(nèi)皮細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析以及剪切應(yīng)力在CCM基因功能喪失相關(guān)的信號(hào)通路中的作用。結(jié)果顯示，在低流體剪切應(yīng)力下1382個(gè)基因被解除調(diào)控，而在高流體剪切應(yīng)力下僅29個(gè)基因被解除調(diào)控。關(guān)鍵的CCM下游信號(hào)傳導(dǎo)途徑均被高度上調(diào)。內(nèi)皮細(xì)胞連接破壞、炎性反應(yīng)、氧化應(yīng)激增加和RhoAROCK活性升高僅在經(jīng)過(guò)低FSS的CCM沉默內(nèi)皮細(xì)胞的單層中。流體剪切應(yīng)力可能充當(dāng)了CCM基因功能的一個(gè)重要的調(diào)節(jié)因素，并可能確定CCM病變發(fā)展的部位。

有研究表明來(lái)源于革蘭氏陰性腸道微生物組中的細(xì)菌（GNB）脂多糖（LPS）通過(guò)激活Toll樣受體4（TLR4）和MEKK3信號(hào)在腦內(nèi)皮細(xì)胞中的表達(dá)促使CCM發(fā)病[33]。但尚不清楚來(lái)自腸腔的脂多糖如何到達(dá)腦血管中的TLR4受體及其在此發(fā)病過(guò)程中的控制步驟。TANG等[34]通過(guò)使用地塞米松抑制腦內(nèi)皮細(xì)胞和腸上皮細(xì)胞中的雙重作用而有效地阻斷了小鼠的CCM形成，在分子和細(xì)胞水平上驗(yàn)證了腸腦軸在CCM發(fā)病中的關(guān)鍵作用。無(wú)論是臨床報(bào)告還是動(dòng)物模型實(shí)驗(yàn)，都證實(shí)CCM第二次癥狀發(fā)作可能不僅限于基因破壞，而且還可能與敏感的腦血管系統(tǒng)反復(fù)暴露于局部細(xì)胞應(yīng)激有關(guān)[35]。

5展望

5%～15%的家族性病例無(wú)法用三個(gè)已知的CCM基因來(lái)解釋?zhuān)赡艽嬖谄渌腃CM基因座[1]。CCM基因突變與人群和種族密切相關(guān)，CCM在人群中基因突變的研究可以為患者提供遺傳咨詢服務(wù)。CCM除了傳統(tǒng)的手術(shù)切除病灶外，有癥狀而病灶位于腦干不宜手術(shù)者，伽馬刀治療是安全和有效的[36]。通過(guò)促排卵，單精子注射及胚胎胚培養(yǎng)技術(shù)得到足量的囊胚，在胚胎發(fā)育的第五天或第六天取外滋養(yǎng)層細(xì)胞進(jìn)行檢測(cè)，篩選出不含致病位點(diǎn)的胚胎孕育不含突變基因的后代，從而達(dá)到基因根治CCM的目的[37]。CCM基因突變導(dǎo)致CCM復(fù)合體改變，激活大腦血管內(nèi)皮細(xì)胞中的信號(hào)通路，導(dǎo)致病變的形成。動(dòng)物模型藥理學(xué)研究證明他汀藥物靶向抑制失調(diào)信號(hào)通路具有治療效果，人體效果需要進(jìn)一步研究[38]。參考文獻(xiàn)[1] KIM J.Introduction to cerebral cavernous malformation：a brief review[J].BMB Rep，2016，49（5）：255262.

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（收稿日期：2020-03-05修回日期：2020-04-01）