馬方綜合征治療現(xiàn)況及前景概述

武玉多 何怡華 谷孝艷 張宏家

馬方綜合征(Marfan syndrome,MFS)是由原纖維蛋白-1(FBN-1)基因突變引起的常染色體顯性遺傳病,急性主動脈夾層是患有MFS并且大動脈中層退變和動脈瘤形成患者的主要死亡原因。盡管MFS是一種遺傳性疾病，但出生時癥狀和特征通常不明顯。在兒童期或青春期期間，受影響的個體出現(xiàn)嚴(yán)重的組織缺陷，特別是在主動脈，心臟，眼睛和骨骼中?？紤]到這一點，即使年輕患者也應(yīng)該避免對主動脈和心血管系統(tǒng)施加額外壓力和進(jìn)行會導(dǎo)致額外壓力產(chǎn)生的活動。因此，如果做出診斷并及時開始預(yù)防性治療，MFS及其初步的病理生理血管重塑可以成功地改善，從而降低危及生命的并發(fā)癥的風(fēng)險。本綜述將從MFS的外科和基因治療及其新機會、分子發(fā)現(xiàn)等方面進(jìn)行分析。

馬方綜合征是最常見的遺傳性結(jié)締組織疾病之一， 發(fā)病率為2～3/10 000，由編碼FBN-1的基因突變引起[1]，上世紀(jì)70年代初，一份關(guān)于MFS患者預(yù)期壽命和死亡原因的報告稱，受影響個體的預(yù)期壽命約為未受影響個體的2/3[2]。一些研究表明，與患有MFS的女性相比，男性患主動脈疾病的年齡更小[3]。與此同時，過去40年里患者預(yù)期壽命基本上翻了一番，但主動脈疾病似乎仍然是MFS患者過早死亡的主要原因[4]，雖然MFS患者預(yù)期壽命普遍增加，但其他年齡相關(guān)疾病(高血壓、糖尿病、高血脂、家族史、冠心病等)及影響心血管疾病發(fā)生發(fā)展的危險因素也可能影響MFS患者，仍然需要根據(jù)指南改進(jìn)此部分患者的相關(guān)隨訪內(nèi)容[3]。

1.手術(shù)治療

目前主動脈根部擴張仍然是MFS患者危及生命的并發(fā)癥，因此預(yù)防性手術(shù)治療一直是多年來的首選。1999年，Gott等[5]在約翰斯·霍普金斯大學(xué)進(jìn)行一項包含675例患者的實驗中證實了，預(yù)防性手術(shù)優(yōu)于急診根部替代的優(yōu)勢，報告顯示預(yù)防性手術(shù)的30 d死亡率為1.5%，緊急手術(shù)為11.7%[5]。由于本研究中近50%的成年患者在手術(shù)時主動脈夾層和主動脈根部直徑為6.5 cm或更小，因此作者建議早期干預(yù)直徑應(yīng)遠(yuǎn)低于該尺寸。如果與動脈瘤相關(guān)的癥狀擴大，無論直徑如何，都建議進(jìn)行緊急手術(shù)。

然而，在無癥狀患者中，手術(shù)干預(yù)的時間仍然是臨床醫(yī)生爭議的主題，根據(jù)目前2017年歐洲心臟病學(xué)會/歐洲心胸外科協(xié)會心臟瓣膜疾病管理指南和2014年歐洲心臟病學(xué)會/歐洲心胸外科協(xié)會主動脈疾病指南的建議，在不存在其他風(fēng)險因素時，當(dāng)主動脈根部直徑≥50 mm(I級，證據(jù)水平C)時就可以進(jìn)行手術(shù)干預(yù)，這導(dǎo)致主動脈根部直徑的臨界閾值降低[6-7]。這個閾值的基本原理來自Jondeau等[8]的研究結(jié)果，如果主動脈直徑超過50 mm，他們計算得出發(fā)生主動脈事件的風(fēng)險會高4倍。 然而，有風(fēng)險因素的患者如主動脈夾層家族史，嚴(yán)重的主動脈瓣關(guān)閉不全或二尖瓣關(guān)閉不全，有懷孕意向，全身性高血壓，主動脈大小增加>3 mm /年或患有洛伊-迪茨綜合征應(yīng)在主動脈直徑<45 mm甚至在更少的情況下，在專業(yè)的馬方中心進(jìn)行高度個性化的決策后再進(jìn)行操作。

雖然這些風(fēng)險因素確實已經(jīng)在指南中給出解決策略，并且通常使用比例法如體表面積與主動脈直徑或Z-評分來評判主動脈根部直徑大小，但絕對直徑似乎仍然是手術(shù)適應(yīng)癥的基本原理。在我們看來，對于適應(yīng)癥的關(guān)注和影響應(yīng)該越來越多地給予相對主動脈直徑，因為其考慮到家族史，性別和體表面積而不是絕對直徑。雖然這些影響傾向于導(dǎo)致降低手術(shù)時主動脈根部直徑，但其結(jié)果也證明了外科手術(shù)的可行性和安全性，特別是對于年輕的患者。

2.基因治療進(jìn)展

基因治療是與MFS相關(guān)的主動脈并發(fā)癥的令人興奮的治療選擇，并且可以提供用于長期表達(dá)的一次性載體應(yīng)用的優(yōu)勢。此外，該疾病的分子生物學(xué)技術(shù)和動物模型的進(jìn)步使得能夠鑒定涉及主動脈瘤進(jìn)展和解剖的新靶標(biāo)。到目前為止，因兩個主要局限性的存在，只有有限的研究涉及對動脈瘤穩(wěn)定的適用性的基因治療：第一，遺傳性血管疾病的基因治療需要一個合適的載體系統(tǒng)來有效和長期的進(jìn)行進(jìn)入血管壁的基因轉(zhuǎn)移。第二，與杜氏肌營養(yǎng)不良等遺傳性疾病相比，編碼纖維蛋白基因的遺傳缺陷并不會導(dǎo)致纖維蛋白的完全缺乏，而是對血管壁產(chǎn)生顯性負(fù)作用，破壞纖維蛋白多聚體的形成，進(jìn)而導(dǎo)致血管壁損傷。因此，僅僅重新表達(dá)原纖維蛋白可能不足以產(chǎn)生治療效果[9]。

未來遺傳性血管疾病基因治療策略的核心是轉(zhuǎn)移到血管壁有效和安全的基因載體系統(tǒng)的可用性。關(guān)于血管基因遞送的非病毒和基于病毒的方法有幾個報道，質(zhì)粒介導(dǎo)的基因轉(zhuǎn)移具有無可爭辯的優(yōu)點，例如相當(dāng)?shù)偷纳a(chǎn)成本，以及低免疫原性和毒性。然而，由于它們在體內(nèi)較低和瞬時轉(zhuǎn)導(dǎo)能力，讓其在基因治療方法中的使用受到阻礙。相關(guān)研究報告了使用可擴張支架局部質(zhì)粒遞送，該支架允許在冠狀動脈中控制釋放治療性DNA[10-11]。此外，涂有不可降解聚氨酯聚合物的支架被證明可有效地將質(zhì)粒DNA輸送到兔髂外動脈[11]。重要的是，轉(zhuǎn)基因表達(dá)不僅可以在平滑肌細(xì)胞中檢測到，而且可以在巨噬細(xì)胞中檢測到。通過 用DNA-聚陽離子復(fù)合物離體孵育兔頸動脈來實現(xiàn)外膜和內(nèi)皮細(xì)胞的轉(zhuǎn)染[12]。

盡管如此，轉(zhuǎn)基因表達(dá)顯示是短暫的，僅持續(xù)幾周[12]。迄今為止，常使用腺病毒載體將治療基因遞送到脈管系統(tǒng)中，雖然有幾種方法可以提高腺病毒載體的血管轉(zhuǎn)導(dǎo)效率，但使用腺病毒載體的主要問題仍然是靶組織內(nèi)載體引起的炎癥反應(yīng)強烈程度，即使使用第二代病毒構(gòu)建體也是如此[13]。此外，腺病毒給藥后的組織免疫應(yīng)答被證明是血管系統(tǒng)中唯一瞬時基因過表達(dá)的主要原因之一。

腺相關(guān)病毒(AAVs)代表了基因轉(zhuǎn)移到脈管系統(tǒng)的強大載體，因為它們與腺病毒和長期轉(zhuǎn)基因表達(dá)相比具有低免疫原性[14]。到目前為止，臨床前研究AAV受到脈管系統(tǒng)相對較低轉(zhuǎn)導(dǎo)效率的阻礙，此外，大多數(shù)AAV血清型不能充分轉(zhuǎn)導(dǎo)培養(yǎng)基中的平滑肌細(xì)胞，這在血管功能障礙的情況下是必需的[15]。

不同AAV血清型的趨向性主要取決于衣殼蛋白與細(xì)胞受體的相互作用。因此，最近的努力旨在通過直接修飾AAV衣殼表面來開發(fā)改善血管細(xì)胞轉(zhuǎn)導(dǎo)的新策略，例如通過選擇隨機化AAV衣殼文庫，已經(jīng)報道了其他平滑肌細(xì)胞和靶向衣殼肽的內(nèi)皮細(xì)胞的設(shè)計[16]。

除基因轉(zhuǎn)移載體系統(tǒng)外，MFS本身的治療靶標(biāo)也是一個挑戰(zhàn)。如上所述，突變的FBN-1對血管壁發(fā)揮顯性負(fù)效應(yīng)[17]。因此，降低突變體原纖維蛋白的表達(dá)水平可能對彈性蛋白結(jié)構(gòu)具有有益作用。實際上，基于RNA的策略的靶向突變體FBN-1的反義錘頭狀核酶的過表達(dá)被證明成功地下調(diào)了蛋白質(zhì)的沉積。然而，這種方法的效率僅在體外進(jìn)行測試[18]。需要優(yōu)化的血管基因轉(zhuǎn)移載體以在體內(nèi)進(jìn)一步研究該方法。

盡管病因不同，但有幾篇報道描述了基于基因療法的腹部動脈瘤的治療方法的可行性，這可能適用于MFS相關(guān)的動脈瘤進(jìn)展。改善血管壁穩(wěn)定性的直接方法是通過腺病毒轉(zhuǎn)導(dǎo)重新引入原彈性蛋白，其在大鼠腹部動脈瘤的小鼠模型中進(jìn)行測試，處理過的動物呈現(xiàn)重建的彈性纖維，這反過來可以為主動脈壁提供穩(wěn)定性[19]。進(jìn)一步的實驗必須解決這種方法的長期影響。

血管炎癥是與MFS相關(guān)的主動脈瘤的另一個標(biāo)志。 已經(jīng)在主動脈壁中檢測到巨噬細(xì)胞和促炎性CD4 + T細(xì)胞的慢性浸潤，且顯示與疾病嚴(yán)重程度相關(guān)[19]。巨噬細(xì)胞是尿激酶纖溶酶原激活物(uPA)的主要來源，發(fā)現(xiàn)其在主動脈瘤的血管緊張素II輸注模型中高度增加，uPA是通過水解纖溶酶原形成纖溶酶的MMP的活化劑之一；局部外膜腺病毒介導(dǎo)的纖溶酶原激活物抑制劑-1(PAI-1)的過度表達(dá)被證實通過減輕主動脈壁中的基質(zhì)金屬蛋白水解酶活性顯著降低腹主動脈瘤夾層的發(fā)生率[20]。

總之，一方面有解決當(dāng)前載體系統(tǒng)血管基因轉(zhuǎn)移效率改進(jìn)的有希望的方法，另一方面鑒定至少治療馬方患者的血管疾病的新治療靶標(biāo)。從長遠(yuǎn)來看，未來的研究可以利用有效的新型載體系統(tǒng)進(jìn)行修復(fù)潛在的原纖維蛋白突變。

3.新的研究機會和分子發(fā)現(xiàn)

1991年，Dietz等[21]對MFS進(jìn)行了更好的分子理解的第一步，發(fā)表了位于15號染色體(15q21.1)的FBN-1基因的第一個突變，并將其與MFS相關(guān)聯(lián)。由于這種突變，使主動脈介質(zhì)中形成的功能性彈性蛋白纖維和彈性蛋白穩(wěn)態(tài)嚴(yán)重受損，此發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致了這樣的假設(shè)即主動脈介質(zhì)中功能性微纖維的閾值與疾病的嚴(yán)重程度相關(guān)[2]。接下來的幾年中，動物模型被用于闡明原纖維蛋白的分子生理學(xué)，增加TGF-β組織水平和MFS的病理生理學(xué)。

在這些分子發(fā)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，開發(fā)了治療選擇。TGF-β拮抗劑如TGF-β中和抗體或血管緊張素II1型受體阻斷劑氯沙坦可以預(yù)防TGF-β信號傳導(dǎo)的增加。最近由Sator和Forteza[22]總結(jié)的最近幾年尋求藥物減緩疾病進(jìn)展的研究數(shù)量顯著增長了。然而，盡管氯沙坦在MFS小鼠模型中預(yù)防主動脈根部生長具有顯著的前景，但在人類的隨機單盲對照試驗中，它似乎沒有任何顯著的優(yōu)勢超過傳統(tǒng)的β受體阻滯劑治療[22]。此外，即使作為附加療法也無法檢測到阿替洛爾的益處，甚至開放標(biāo)簽研究延伸評估隨機分配給氯沙坦或阿替洛爾的MFS患者的長期結(jié)果顯示，治療組之間臨床事件或主動脈擴張率的存在沒有差異。

盡管SMAD蛋白被鑒定為TGF-β1依賴性途徑中的關(guān)鍵信號轉(zhuǎn)導(dǎo)物，但已顯示SMAD蛋白和其他轉(zhuǎn)錄因子如活化蛋白-1(AP-1)參與TGF-β1信號傳導(dǎo)[1]。 靶向AP-1活性為治療與MFS相關(guān)的血管表型提供了新的潛在策略，因為AP-1中和寡脫氧核苷酸(ODN)在MFS的小鼠模型中降低了MMP2和MMP9活性巨噬細(xì)胞浸潤和主動脈彈性溶解[23]。有趣的是，他汀類藥物也可以抑制AP-1的活化，這可以解釋馬方小鼠已經(jīng)證實的治療效果以及對胸部動脈瘤患者有積極作用的回顧性試驗，此外大鼠的初步研究結(jié)果表明，多西環(huán)素作為MMP2和MMP9的非特異性抑制劑可以減少主動脈根部腫大[24]。

miR-29家族的microRNA在主動脈發(fā)育中顯著上調(diào)，據(jù)報道，在馬方小鼠動脈瘤形成的早期過程中，microRNA 和升高的aomiR-29brta參與主動脈根部的細(xì)胞外基質(zhì)重構(gòu)；miRNA是小的內(nèi)源性單鏈非編碼RNA分子，通過與mRNA內(nèi)靶序列部分或完全的互補結(jié)合來抑制基因表達(dá)，在產(chǎn)前給予這些小鼠miR-29b抑制劑導(dǎo)致動脈瘤減少，MMP活性降低和彈性蛋白分解減少[25]。相比之下，一旦動脈瘤已經(jīng)發(fā)展，miR-29b阻斷并未減緩主動脈生長，miR-29家族通過與結(jié)構(gòu)蛋白的基因靶點如彈性蛋白，膠原蛋白，原纖維蛋白-1和普遍存在的MMP結(jié)合，參與細(xì)胞外基質(zhì)的重組，但miR-29b的確切調(diào)節(jié)仍然未知[26]。已知白藜蘆醇是一種來自紅葡萄酒的抗氧化多酚，可增強sirtuin-1活性并延長壽命，同時可以抑制馬方小鼠模型中主動脈根部擴張事件的發(fā)生，這些作用是基于促進(jìn)彈性蛋白完整性和平滑肌細(xì)胞存活，涉及主動脈中miR-29b的下調(diào)[27]。因此，白藜蘆醇可能是MFS患者的一種新型干預(yù)策略。除miR-29b外，還發(fā)現(xiàn)其他幾種miRNA與人腹主動脈瘤有關(guān)。除了與腹部動脈瘤的關(guān)聯(lián)外，最近的一項研究表明，幾種有希望的miRNA和mRNA作為Marfan患者外周血樣本中未來預(yù)后相關(guān)生物標(biāo)志物的候選者，所有這些都與參與心血管疾病發(fā)病機制的基因相關(guān)，并顯示出在MFS中被上調(diào)[28]。

MFS中另一個新興的分子靶標(biāo)是mTOR(雷帕霉素的機制靶標(biāo))信號家族，發(fā)現(xiàn)其可以被miR-29過表達(dá)激活，是一種高度保守的信號通路，能夠控制幾乎每個哺乳動物細(xì)胞的細(xì)胞周期，蛋白質(zhì)增殖和凋亡[29]。使用氯化鈣誘導(dǎo)的大鼠胸主動脈瘤模型中，雷帕霉素抑制動脈瘤的形成，通過mTOR介導(dǎo)的促炎介質(zhì)(如癌癥)的下調(diào)，但TNF-α，IL-6，IL-1β和MMP2 / MMP9水平與對照組相似，但導(dǎo)致這種有益效果的確切途徑仍然未知[30]。第一個無偏移的蛋白質(zhì)組學(xué)篩選將整聯(lián)蛋白組成的變化與哺乳動物雷帕霉素靶標(biāo)雷帕霉素(Rictor)信號通路中雷帕霉素非依賴性組分的TGF-β依賴性激活聯(lián)系起來，以改善馬方小鼠動脈瘤的發(fā)展；Rictor是雷帕霉素非依賴性mTOR復(fù)合物2的一部分，也在細(xì)胞骨架細(xì)胞內(nèi)的組織中起作用。同時表明Rictor是一種新型非經(jīng)典TGF-β效應(yīng)因子，其活化在MFS小鼠中具有依賴性，因為盡管TGF-β刺激不斷，但它僅在疾病晚期出現(xiàn)；發(fā)現(xiàn)TGF-β誘導(dǎo)的Rictor活化受到β3-整聯(lián)蛋白和玻連蛋白等其他因子表達(dá)的調(diào)節(jié)[30]。

最近，氧化應(yīng)激和NADPH氧化酶的NOX家族成為MFS研究的焦點，已經(jīng)研究了活性氧(ROS)在主動脈瘤發(fā)病機制中的作用。已經(jīng)證實，在MFS中觀察到的主動脈病變部分是由于在平滑肌細(xì)胞和巨噬細(xì)胞中檢測到的大量ROS，這被證明是由NADPH氧化酶-4活化介導(dǎo)的TGF-β信號傳導(dǎo)增加引起的，有趣的是，NOX4被AP-1轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)，用中和誘餌ODN處理馬方主動脈平滑肌細(xì)胞導(dǎo)致ROS積累減少[23]。涉及來自MFS患者的主動脈或培養(yǎng)的血管平滑肌細(xì)胞以及缺乏NOX4的馬方小鼠模型的模型顯示，確實NOX4對MFS中的主動脈擴張和主動脈中膜的結(jié)構(gòu)組織的進(jìn)展，內(nèi)皮功能和VSMC表型調(diào)節(jié)具有影響[31]。

綜上，目前關(guān)于MFS的治療主要還是以預(yù)防為主，對于有家族史的患者更應(yīng)該密切監(jiān)測相關(guān)指征，預(yù)防危及生命的并發(fā)癥發(fā)生，隨著醫(yī)學(xué)的進(jìn)步基因療法的實現(xiàn)在未來可期，但是目前我們能做的就是做到，早發(fā)現(xiàn)，早診斷，早預(yù)防，早干預(yù)，改善患者的預(yù)后。