RNF213基因相關(guān)腦血管病研究進(jìn)展

周宏宇，索閱，陳瑋琪，王擁軍

中國人群中約40%的缺血性卒中是由顱內(nèi)大動(dòng)脈狹窄/閉塞（intracranial major artery stenosis／occlusion，ICASO）所致。對(duì)缺血性卒中伴顱內(nèi)動(dòng)脈狹窄患者采用強(qiáng)化藥物治療，控制血管疾病危險(xiǎn)因素，進(jìn)行積極康復(fù)訓(xùn)練計(jì)劃，一年卒中復(fù)發(fā)率仍高達(dá)12．2%[1]。煙霧?。╩oyamoya disease）是一種罕見的慢性狹窄閉塞性血管病，與遺傳和環(huán)境因素密切相關(guān)。多項(xiàng)國內(nèi)外研究表明，ICASO與煙霧病在種族人群和受累血管分布特點(diǎn)上具有相似性。有專家提出假說，鑒于目前ICASO診斷手段有限，ICASO人群中可能混雜煙霧病患者，從而影響了整體疾病特征。2011年，Kamada等[2]報(bào)道環(huán)指蛋白213（ring finger protein 213，RNF213）基因?yàn)槭讉€(gè)煙霧病易感基因。次年Miyawaki等[3]提出假設(shè)ICASO可能與煙霧病具有相似遺傳背景，并證實(shí)RNF213基因與ICASO有相關(guān)性。隨后研究發(fā)現(xiàn)，大動(dòng)脈粥樣硬化性缺血性卒中、顱內(nèi)動(dòng)脈瘤也與該基因有關(guān)。這為疾病診斷和治療帶來了新思路。RNF213基因相關(guān)腦血管病可能具有相似的遺傳背景、病理基礎(chǔ)及疾病衍變過程，使用傳統(tǒng)治療方式不一定有很好的效果。為進(jìn)一步認(rèn)識(shí)RNF213基因相關(guān)腦血管病，現(xiàn)將RNF213基因相關(guān)腦血管病的研究進(jìn)展綜述如下。

1 RNF213基因結(jié)構(gòu)

RNF213基因位于17號(hào)染色體長臂q25．3區(qū)域，共含有72個(gè)外顯子，編碼一個(gè)591kDa的蛋白。該蛋白又稱為神秘蛋白，定位于細(xì)胞內(nèi)，形成較大的環(huán)形低聚物[4]。其含有C3HC4型環(huán)指結(jié)構(gòu)域，具有成熟的泛素連接酶功能，參與介導(dǎo)蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用，通過泛素共價(jià)修飾底物蛋白，刺激細(xì)胞內(nèi)生物學(xué)過程，如蛋白酶體蛋白降解，進(jìn)一步參與多種生理功能[5]。此外，該蛋白還含有兩個(gè)相同的、具有ATP酶活性的AAA結(jié)構(gòu)域[4]，可催化蛋白質(zhì)去折疊，使其變性降解[6]。兩者間有約為110個(gè)氨基酸的長螺旋區(qū)域[4]，對(duì)ATP酶結(jié)構(gòu)域機(jī)械活性具有重要的作用[7]。

2 RNF213基因相關(guān)腦血管病臨床研究進(jìn)展

2．1 煙霧病

2．1．1 煙霧病遺傳易感性 煙霧病是一種慢性閉塞性腦血管病，其特征是雙側(cè)頸內(nèi)動(dòng)脈末端、大腦前動(dòng)脈和中動(dòng)脈起始端進(jìn)行性狹窄或閉塞，伴有側(cè)支循環(huán)建立，形成煙霧樣血管。1969年由日本學(xué)者Suzuki和Takaku首次報(bào)道[8]。影像學(xué)提示煙霧樣血管，但有頭頸部放射治療、自身免疫性疾病、神經(jīng)纖維瘤病等已知病因，稱為煙霧病綜合征。煙霧病常見臨床癥狀為缺血性卒中、TIA、腦出血、癲癇發(fā)作和智力發(fā)育障礙等[9]。煙霧病具有明顯的種族差異，流行病學(xué)資料提示，煙霧病在東亞人群中的發(fā)病率遠(yuǎn)高于西方國家，且亞洲人群中成人煙霧病出血率（42%）高于西方[10]。文獻(xiàn)報(bào)道，日本煙霧病患者一級(jí)親屬患病比例為10%，在美國有家族史的煙霧病患者比例為6%，提示煙霧病具有家族遺傳性[9]。2006年，Mineharu等[11]對(duì)日本15個(gè)高度聚集的煙霧病家庭遺傳分析發(fā)現(xiàn)，家族性煙霧病以常染色體顯性遺傳方式遺傳，具有不完全外顯性，證實(shí)遺傳因素在煙霧病發(fā)生、發(fā)展中的作用。

2．1．2RNF213基因與煙霧病相關(guān)性 2010年，Kamada等[2]報(bào)道RNF213為首個(gè)煙霧病易感基因。該研究對(duì)72例日本煙霧病患者與45例對(duì)照者進(jìn)行785 720個(gè)單核苷酸多態(tài)性全基因組關(guān)聯(lián)研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)RNF213基因與煙霧病的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)有很強(qiáng)的相關(guān)性。進(jìn)一步分析顯示，95%煙霧病家族病例、73%非家族性煙霧病病例和1．4%對(duì)照組中，存在先證者突變p．R4810K，該突變極大地增加了煙霧病風(fēng)險(xiǎn)。2011年，Liu等[12]對(duì)日本8個(gè)患有煙霧病的三代家庭進(jìn)行全基因組連鎖分析，也證實(shí)p．R4810K與煙霧病的遺傳易感性有關(guān)。2012年，Wu等[13]對(duì)170例中國漢族煙霧病患者和507例對(duì)照組進(jìn)行RNF213基因突變分析發(fā)現(xiàn)，中國人群中煙霧病也與p．R4810K有關(guān)，且缺血型煙霧病更為顯著。

2．1．3RNF213基因突變與煙霧病的劑量效應(yīng)Miyatake等[14]發(fā)現(xiàn)p．R4810K突變純合子煙霧病患病率明顯高于雜合子和野生型，且純合子發(fā)病年齡明顯早于雜合子或野生型。首發(fā)癥狀為腦梗死和大腦后動(dòng)脈狹窄/閉塞，是煙霧病預(yù)后不良的常見因素。在p．R4810K突變純合子中，這兩個(gè)臨床癥狀的發(fā)生率也明顯高于雜合子和野生型。以上均提示p．R4810K對(duì)煙霧病臨床表型的影響作用具有劑量效應(yīng)。

2．1．4RNF213基因突變的種族差異性 2011年，Liu等[12]報(bào)道p．R4810K與東亞人群煙霧病密切相關(guān)，其中日本和韓國人群的人群歸因風(fēng)險(xiǎn)大于中國人群，但在入組的高加索煙霧病和對(duì)照組中未發(fā)現(xiàn)該位點(diǎn)突變，提示p．R4810K突變具有種族差異性。Cecchi等[15]對(duì)86例生活在美國來自不同種族的煙霧病患者進(jìn)行RNF213外顯子測(cè)序發(fā)現(xiàn)，56%（9/16）亞洲裔煙霧病患者攜帶RNF213p．R4810K突變，但在任何歐美或西班牙裔家庭中均未發(fā)現(xiàn)，再次證實(shí)該位點(diǎn)發(fā)病存在人種區(qū)別。此外，對(duì)不同種族煙霧病患者進(jìn)行單核苷酸多態(tài)性分析發(fā)現(xiàn)，日本和韓國人群RNF213突變位點(diǎn)主要集中于p．R4810K；中國人群p．R4810K突變率相對(duì)低，且存在多個(gè)其他單核苷酸突變位點(diǎn)；歐美人群p．R4810K突變罕見，以散發(fā)性非p．R4810K位點(diǎn)為主[12，15]，以上均進(jìn)一步表明不同人群煙霧病患者基因遺傳譜的差異。鑒于目前西方國家煙霧病基因研究報(bào)道相對(duì)較少，RNF213基因突變種族間差異是否能從本質(zhì)上解釋煙霧病發(fā)病率差異性，仍有待進(jìn)一步研究與分析。

2．2 顱內(nèi)大動(dòng)脈狹窄/閉塞

2．2．1 顱內(nèi)大動(dòng)脈狹窄/閉塞遺傳易感性ICASO是亞洲人群常見的腦血管病之一。在中國缺血性卒中患者中，顱內(nèi)頸動(dòng)脈狹窄患病率遠(yuǎn)高于顱外頸動(dòng)脈狹窄（46．6%vs14．0%），但在白種人中顱外頸動(dòng)脈狹窄是最常見的血管病變，提示ICASO發(fā)病具有種族差異性[16]。2013年，Pu等[17]報(bào)道中國人群中北方地區(qū)ICASO發(fā)病率較南方高（50．22%vs41．88%），說明存在地區(qū)差異。這些報(bào)道均提示ICASO的發(fā)生發(fā)展與遺傳因素相關(guān)。此外，顱內(nèi)動(dòng)脈狹窄在青年卒中更常見，以前循環(huán)為主，大腦中動(dòng)脈發(fā)病率最高[18]。ICASO與煙霧病在人群分布、受累血管分布等臨床特點(diǎn)方面相似，引發(fā)新假說：煙霧病是否為ICASO混雜因素，以至于ICASO在東亞人群中高發(fā)，且以前循環(huán)為主。

2．2．2RNF213基因與顱內(nèi)大動(dòng)脈狹窄/閉塞相關(guān)性 2012年，Miyawaki等[3]對(duì)41例ICASO患者、48例煙霧病患者和25例對(duì)照組進(jìn)行p．R4810K變異發(fā)生率分析發(fā)現(xiàn)，ICASO也與p．R4810K變異體有關(guān)，提示在ICASO人群中可能存在特定亞群，攜帶p．R4810K突變，發(fā)生顱內(nèi)動(dòng)脈狹窄的機(jī)制與煙霧病相似，但程度較輕。此后，Park等[19]在韓國人群中、Xue等[20]在中國人群中也分別證實(shí)了p．R4810K與ICASO的相關(guān)性。與煙霧病流行病學(xué)特征相似，中國ICASO患者RNF213p．R4810K攜帶率明顯低于日本或韓國，且經(jīng)種族亞組分析得出日本和韓國人群的風(fēng)險(xiǎn)顯著高于中國人群，遺傳異質(zhì)性較明顯[21-22]。

2．3 大動(dòng)脈粥樣硬化性缺血性卒中 缺血性卒中是中國最常見的卒中亞型。大動(dòng)脈粥樣硬化是其主要病因[23]。2019年1月，日本的Okazaki等[24]首次報(bào)道RNF213p．R4810K增加大動(dòng)脈粥樣硬化性缺血性卒中的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)TOAST分型分析，p．R4810K突變只與大動(dòng)脈粥樣硬化性有相關(guān)性。變異攜帶者卒中發(fā)作平均年齡低于非攜帶者，女性比例高，顱內(nèi)前循環(huán)狹窄發(fā)生率更高。同年6月，Okazaki團(tuán)隊(duì)[25]再次報(bào)道攜帶p．R4810K突變大動(dòng)脈粥樣硬化性缺血性卒中患者的臨床表型特征。該研究納入70例早發(fā)性（20～60歲）大動(dòng)脈粥樣硬化性缺血性卒中患者，其中攜帶p．R4810K突變17例，未攜帶53例，除外煙霧病。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，p．R4810K變異在女性中更常見，所有變異攜帶者前循環(huán)均出現(xiàn)狹窄，變異攜帶者煙霧病家族史更常見，35%M1段或A1段狹窄患者攜帶p．R4810K變異。結(jié)合2018年Liu等[26]報(bào)道一例罕見的動(dòng)脈粥樣硬化煙霧綜合征患者，其同時(shí)攜帶RNF213p．R4810K和p．T1727M突變，給予了抗血小板和他汀類藥物治療，但在隨訪中患者仍持續(xù)新增煙霧血管，且伴有左側(cè)大腦中動(dòng)脈偏心性變化加劇。對(duì)于動(dòng)脈粥樣硬化性顱內(nèi)動(dòng)脈狹窄患者，在攜帶RNF213基因突變的遺傳背景下，傳統(tǒng)抗血小板及降脂治療不一定能有效控制疾病進(jìn)展。

2．4 顱內(nèi)動(dòng)脈瘤

2．4．1 顱內(nèi)動(dòng)脈瘤遺傳易感性 顱內(nèi)動(dòng)脈瘤是腦血管病理性擴(kuò)張導(dǎo)致的瘤樣凸起，常發(fā)生于大血管近端分叉處，易破裂引發(fā)顱內(nèi)出血。動(dòng)脈瘤性蛛網(wǎng)膜下腔出血死亡率高達(dá)20%～50%[27]。既往文獻(xiàn)報(bào)道，部分顱內(nèi)動(dòng)脈瘤具有家族聚集性，且家族性動(dòng)脈瘤破裂更早，在破裂時(shí)通常更大[28]。研究發(fā)現(xiàn)，顱內(nèi)動(dòng)脈瘤與一些遺傳性疾病相關(guān)，如常染色體顯性遺傳性多囊腎病、神經(jīng)纖維瘤?、裥?、馬凡氏綜合征、多發(fā)性內(nèi)分泌腫瘤Ⅰ型、彈性假黃瘤等[29]。

2．4．2RNF213基因與顱內(nèi)動(dòng)脈瘤相關(guān)性 2015年，F(xiàn)ukushima等[30]報(bào)道一例攜帶p．R4810K突變的癥狀性頸內(nèi)動(dòng)脈閉塞患者，吻合術(shù)治療后出現(xiàn)兩次新生動(dòng)脈瘤。2016年，Zhou等[31]在對(duì)法裔加拿大人顱內(nèi)動(dòng)脈瘤家族隊(duì)列研究中，使用外顯子測(cè)序，發(fā)現(xiàn)RNF213基因變異增加顱內(nèi)動(dòng)脈瘤風(fēng)險(xiǎn)負(fù)擔(dān)，證明RNF213突變也可能是法裔加拿大人顱內(nèi)動(dòng)脈瘤的危險(xiǎn)因素。但目前該方向研究較少，存在局限性，需進(jìn)一步開展相關(guān)研究。

3 基因多態(tài)性對(duì)RNF213蛋白功能影響

3．1 誘導(dǎo)有絲分裂異常 2013年，Hitomi等[32]通過誘導(dǎo)Hela細(xì)胞RNF213p．R4810K過度表達(dá)，發(fā)現(xiàn)攜帶變異體細(xì)胞有絲分裂時(shí)間延長4倍。進(jìn)一步耗盡有絲分裂停止缺陷2蛋白（mitotic arrest deficiency 2，MAD2），去除紡錘體檢查點(diǎn)，并不能縮短有絲分裂時(shí)間。已知MAD2與RNF213在細(xì)胞內(nèi)共定位，免疫沉淀顯示存在RNF213/MAD2復(fù)合物。p．R4810K突變型比野生型更容易與MAD2形成復(fù)合物。突變型成纖維細(xì)胞在分裂過程中MAD2失同步定位更頻繁，血管內(nèi)皮細(xì)胞從分裂早期到中期時(shí)間更長，RNF213基因突變誘導(dǎo)多能干細(xì)胞有絲分裂失敗率更高。證實(shí)RNF213基因突變誘導(dǎo)有絲分裂異常，增加了基因組不穩(wěn)定風(fēng)險(xiǎn)，影響血管形成過程。

3．2 參與血管重構(gòu) Sonobe等[33]發(fā)現(xiàn)RNF213-/-型小鼠和野生型小鼠在正常生存環(huán)境下生長至64周齡，兩者M(jìn)RA結(jié)果、Willis環(huán)的解剖結(jié)構(gòu)、血管壁厚/薄度無顯著差異。然而Elastica-Masson染色顯示，RNF213-/-型小鼠結(jié)扎術(shù)后血管內(nèi)膜和內(nèi)側(cè)層明顯較野生型薄，提示缺乏RNF213基因小鼠不會(huì)自發(fā)產(chǎn)生煙霧病，表明RNF213功能喪失不能充分誘導(dǎo)煙霧病，影響RNF213-/-型血管重構(gòu)可能有其他因素參與。次年該團(tuán)隊(duì)再次發(fā)表研究，在對(duì)RNF213-/-型小鼠及野生型小鼠進(jìn)行頸總動(dòng)脈結(jié)扎后第1天和第7天，分別對(duì)兩組小鼠檢測(cè)血管內(nèi)MMP-9的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)RNF213-/-型小鼠MMP-9表達(dá)明顯高于野生型小鼠。RNF213-/-型小鼠在第14天時(shí)血管壁明顯變薄[34]。提示RNF213基因誘導(dǎo)血管重構(gòu)與MMP-9表達(dá)有關(guān)，同時(shí)可能存在其他通路效應(yīng)。2015年，Ito等[35]報(bào)道，在股動(dòng)脈結(jié)扎后3～28 d，RNF213-/-型小鼠的血流恢復(fù)和血管重構(gòu)顯著改善，提示RNF213基因在慢性缺血病理性血管網(wǎng)絡(luò)發(fā)育中有潛在作用。

4 RNF213基因相關(guān)腦血管病潛在治療方案

4．1 基因水平治療 微小RNA（microRNA，miRNA）是一種非編碼RNA，通過與特定mRNA 3’-非翻譯區(qū)（3’-untranslated region，3’-UTR）結(jié)合調(diào)節(jié)基因表達(dá)。血清miRNA的表達(dá)特征具有疾病診斷和預(yù)后價(jià)值[36]。Dai等[37]對(duì)煙霧病患者和對(duì)照組的血清樣本進(jìn)行全基因組miRNA陣列分析，證實(shí)血清miR-106b、miR-130a、miR-126和miR-125a-3p在煙霧病患者中失調(diào)。同時(shí)RNF213基因是煙霧病16個(gè)差異表達(dá)的血清miRNA的潛在治療靶點(diǎn)。針對(duì)血清miRNA調(diào)節(jié)RNF213表達(dá)是一種潛在的治療策略，值得進(jìn)一步研究。

4．2 靶向藥物治療 在血管生成途徑中，血管生成因子和抗血管生成因子對(duì)內(nèi)皮細(xì)胞發(fā)揮影響。Kobayashi等[38]發(fā)現(xiàn)干擾素-β可通過啟動(dòng)子中的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)子和轉(zhuǎn)錄激活子X上調(diào)RNF213基因表達(dá)，介導(dǎo)干擾素-β抗血管生成活性。進(jìn)一步研究提示，p．R4810K突變、AAA結(jié)構(gòu)域中Walker B序列突變可通過降低ATP酶活性，穩(wěn)定低聚物，抑制血管生成。而損傷AAA結(jié)構(gòu)域中Walker A序列，不會(huì)抑制血管生成。低氧實(shí)驗(yàn)表明，p．R4810K突變小鼠血管生成能力較低，更容易受到腦缺氧的攻擊。提示對(duì)RNF213蛋白不同結(jié)構(gòu)域的調(diào)控，可能對(duì)血管形成發(fā)揮相反的作用。據(jù)此，與Walker A序列結(jié)合的ATP特異性抑制劑是一種有前景的、在缺氧條件下可提高低氧耐受性的腦血管病治療候選藥物。

4．3 免疫機(jī)制調(diào)控 Ohkubo等[39]報(bào)道促炎細(xì)胞因子干擾素G和TNF A在體外和體內(nèi)都協(xié)同激活RNF213基因的轉(zhuǎn)錄。AKT途徑和PKR途徑化學(xué)抑制劑顯著抑制內(nèi)皮細(xì)胞RNF213轉(zhuǎn)錄激活，破壞其血管生成潛能，表明RNF213及其上游途徑協(xié)同組織血管生成過程。RNF213基因敲除引發(fā)細(xì)胞周期促進(jìn)基因內(nèi)源性表達(dá)顯著下降，使細(xì)胞增殖和血管生成能力減低，提示該基因通過調(diào)節(jié)下游途徑影響細(xì)胞增殖過程，且內(nèi)皮細(xì)胞比來自其他組織的細(xì)胞更容易受到RNF213基因的細(xì)胞生長調(diào)控功能的影響。RNF213基因與血管形成過程密切相關(guān)，能響應(yīng)來自環(huán)境的炎癥信號(hào)，以獲得相應(yīng)的基因表達(dá)。該基因不同位點(diǎn)突變或上下游通路的調(diào)控可能產(chǎn)生完全相反的作用機(jī)制，為煙霧病、ICASO等腦血管病的免疫治療提供新思路。

5 RNF213基因相關(guān)腦血管病研究局限及展望

RNF213基因與煙霧病、ICASO、顱內(nèi)動(dòng)脈瘤等腦血管病密切相關(guān)。利用RNF213基因分型對(duì)腦血管病劃分出新亞組，為分析相關(guān)腦血管病的發(fā)病機(jī)制、臨床表型和治療方案等提供了新的思路。但當(dāng)前，國內(nèi)外關(guān)于RNF213基因相關(guān)腦血管病的研究仍有許多不足：①數(shù)據(jù)可靠性不足：目前數(shù)據(jù)多來源于單中心、小樣本量研究，信息可靠性有限，需進(jìn)一步完善大樣本量、多中心臨床隨機(jī)對(duì)照研究以驗(yàn)證。②存在種族偏倚：基于煙霧病、ICASO在東亞人群中發(fā)病率相對(duì)高，RNF213基因有關(guān)研究以亞洲人群為主，歐洲人群較少，且目前研究提示RNF213與白種人煙霧病患者相關(guān)性低。有必要對(duì)西方國家人群煙霧病、顱內(nèi)外動(dòng)脈狹窄的遺傳背景開展研究。③病種局限：當(dāng)前對(duì)RNF213基因相關(guān)腦血管病研究以煙霧病、ICASO為主。既往文獻(xiàn)報(bào)道提示，RNF213基因突變具有臨床表型多樣性?？紤]到腦血管病種類多，發(fā)病率高，且具有一定的遺傳傾向，進(jìn)一步探討其他腦血管病與RNF213基因相關(guān)性可能有一定意義。④缺乏長期隨訪：以煙霧病為例，RNF213基因相關(guān)腦血管病存在慢性進(jìn)行性加重，但當(dāng)前研究以橫斷面分析為主，缺乏遠(yuǎn)期隨訪觀察。對(duì)RNF213基因突變患者進(jìn)行長期隨訪能幫助認(rèn)識(shí)RNF213突變臨床表型的衍變形式。⑤缺乏病理結(jié)果：當(dāng)前RNF213基因相關(guān)腦血管研究以臨床表型和流行病學(xué)特征分析為主，缺乏對(duì)疾病本質(zhì)病理生理過程的認(rèn)識(shí)。通過構(gòu)建疾病模型等方式，對(duì)病理生理機(jī)制開展研究，不僅能檢驗(yàn)存在部分ICASO為早期煙霧病的假說，也有利于防治。⑥RNF213基因功能尚未清楚：目前國內(nèi)外文獻(xiàn)報(bào)道RNF213基因?qū)ρ苌烧{(diào)控可能存在雙向作用，但具體作用形式尚不明確。研究RNF213基因調(diào)控機(jī)制對(duì)煙霧病、ICASO等疾病的治療具有重要意義。

綜上所述，目前的研究已提示RNF213基因與煙霧病、ICASO等腦血管病有關(guān)，且兩種疾病存在人群分布、受累血管分布的相似性，但仍有很多問題尚未解決。對(duì)RNF213基因相關(guān)腦血管病的研究，可能為腦血管病防治提供新的方向，值得關(guān)注。

【點(diǎn)睛】RNF213基因與煙霧病、顱內(nèi)大動(dòng)脈狹窄/閉塞等腦血管病有關(guān)，對(duì)RNF213基因相關(guān)腦血管病的研究，可能為腦血管病防治提供新的方向。