腦動靜脈畸形發(fā)病機(jī)制相關(guān)信號通路研究進(jìn)展

曙 君，白 杰

（1.內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010059；2.首都醫(yī)科大學(xué)宣武醫(yī)院神經(jīng)外科）

腦動靜脈畸形是一種異常血管團(tuán)，容易破裂，導(dǎo)致危及生命的顱內(nèi)出血（ICH）[1]。正常人中bAVM患病率大約為0.05%[2]。bAVM患者可能無癥狀或出現(xiàn)癲癇發(fā)作、局灶性神經(jīng)功能缺損或腦出血，這些并發(fā)癥的出現(xiàn)也是治療的主要原因?？傮w而言，bAVM占50歲以下成人出血性中風(fēng)的25%[3]，高達(dá)40%的bAVM患者在腦出血后一年內(nèi)死亡或功能受損[4]。盡管不同醫(yī)院的死亡率不同，但現(xiàn)有的每種治療方式都有與手術(shù)相關(guān)的并發(fā)癥，且發(fā)生率不低[5-7]。近年來隨著影像學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，越來越多的無癥狀bAVM患者被診斷出來。而無癥狀患者的治療越來越有爭議，因?yàn)橐豁楆P(guān)于未破裂bAVM（ARUBA）的隨機(jī)試驗(yàn)結(jié)果表明，隨機(jī)接受保守治療的未破裂bAVM患者的中風(fēng)和死亡率低于接受任何介入治療的患者[5，6，8～11]。揭示bAVM的發(fā)病機(jī)制對于尋找特異性治療方法，以減少對侵入性手術(shù)的需求至關(guān)重要。

盡管bAVM的發(fā)病機(jī)制與許多途徑和修飾基因有關(guān)，但本綜述中主要介紹了RAS-MAPK-ERK、TGFβ、血小板源性生長因子b（Pdgfb）途徑和非編碼RNA在bAVM研究中的最新發(fā)現(xiàn)。

1 RAS-MAPK-ERK信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路

95%以上的bAVM是無明確家族史的散發(fā)病例。散發(fā)性bAVM的致病基因尚不清楚。最近的研究通過對從患者AVM病變中分離的DNA進(jìn)行下一代測序[12，13]，確定了散發(fā)性bAVM和外周AVM中RAS-MAPK途徑基因的體細(xì)胞突變。RAS通路包括不同的信號級聯(lián)，如RAF-MEK-MAPK/ERK。這條通路調(diào)節(jié)一些關(guān)鍵的細(xì)胞功能，包括增值、生長、存活和衰老[14]。有研究者[15]在72例患者中的45例bAVM病變中發(fā)現(xiàn)了體細(xì)胞激活KRAS突變，而在21例配對血樣中沒有發(fā)現(xiàn)。突變包括KRAS p.Gly12Val和KRAS p.Gly12Asp突變。進(jìn)一步研究下游信號通路，發(fā)現(xiàn)在人bAVM的內(nèi)皮細(xì)胞培養(yǎng)中，MAPK-ERK和PI3K-AKT通路被KRAS激活突變激活。與正常腦血管內(nèi)皮細(xì)胞相比，bAVM內(nèi)皮細(xì)胞ERK1/2磷酸化水平升高。他們發(fā)現(xiàn)突變增加了與血管生成和Notch信號相關(guān)的基因的表達(dá)。將KRAS p.Gly12Val導(dǎo)入培養(yǎng)的內(nèi)皮細(xì)胞，能增強(qiáng)其遷移行為。有趣的是，抑制了MAPK-ERK通路則逆轉(zhuǎn)了內(nèi)皮細(xì)胞中的VEGF基因信號[12]。隨后的研究表明，在bAVM和脊髓AVM中KARS/BRAF突變的患病率分別為81%和100%[16]。這些均表明KRAS的體細(xì)胞突變可能參與了bAVM的發(fā)病機(jī)制。

2 TGFβ信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路

大約5%的bAVM與一種遺傳性疾病HHT有關(guān)，HHT是一種常染色體顯性遺傳性血管疾病，全世界約有1/5000的人受到影響[17～19]。HHT的主要臨床特征是AVM在多個器官（包括大腦）出血[20]。三個基因已經(jīng)被鑒定出導(dǎo)致HHT：ENG[21]、ALK或ACVRL1[22]和SMAD4[23]。HHT根據(jù)致病基因突變分為HHT1、HHT2和JP（青少年息肉?。?HHT。HHT1（ENG突變）和HHT2（ALK1突變）占所有HHT病例的90%以上[24]。雖然HHT1和HHT2之間的臨床表現(xiàn)無法區(qū)分，但基因型-表型相關(guān)研究表明，HHT1在腦和肺中的AVM患病率較高，而HHT2在肝臟和胃腸道的AVM患病率較高[18，25]。10.4%的HHT患者存在腦動靜脈畸形。HHT1患者的bAVM患病率（13.4%）明顯高于HHT2患者（2.4%）。大多數(shù)與HHT相關(guān)的bAVM較?。ㄐ∮?cm），Spetzler-Martin等級為2或更低，而在散發(fā)bAVM人群中，bAVM病灶的平均大小約為3cm，Spetzler-Martin評分中位數(shù)為3。雖然約20%的這些HHT相關(guān)bAVM伴有破裂，但近50%的bAVM無癥狀。

所有與HHT相關(guān)的基因都是TGF-β家族成員信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的組成部分。因此，HHT被認(rèn)為是由TGF-β家族成員的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)缺陷引起的疾病。然而，關(guān)于與AVM發(fā)育相關(guān)的ENG-ALK1信號的配體、Ⅱ型受體和下游效應(yīng)基因的特性大多不清楚。

3 Pdgfb/pdgf受體β（pdgfrβ）信號通路

血管壁的結(jié)構(gòu)缺陷和不成熟提示bAVM血管發(fā)育不良。在小鼠模型的bAVM血管中也發(fā)現(xiàn)了異常的血管壁結(jié)構(gòu)。與正常腦血管生成灶相比，bAVM小鼠模型病變血管直徑大于15μm，缺乏平滑肌。

血管由內(nèi)皮細(xì)胞和壁細(xì)胞組成，包括血管平滑肌細(xì)胞和周細(xì)胞。周細(xì)胞包裹毛細(xì)血管和小靜脈的內(nèi)皮細(xì)胞。它們對血管的穩(wěn)定性起著至關(guān)重要的作用。血管周細(xì)胞減少會損害血管完整性。最近的研究表明，與正常腦血管相比，人和小鼠的bAVM血管壁細(xì)胞覆蓋率都減低，這表明bAVM血管重構(gòu)異常。血管平滑肌細(xì)胞和周細(xì)胞覆蓋率降低與血管通透性增加和bAVM出血有關(guān)。

PDGF-B和PDGFR-β在血管生成過程中參與周細(xì)胞和血管平滑肌細(xì)胞的募集。敲除小鼠Pdgfb或pdgfrβ，導(dǎo)致微血管周細(xì)胞的丟失。周細(xì)胞的缺失也導(dǎo)致內(nèi)皮增生和內(nèi)皮管腔膜過度折疊。在嚙齒類動物模型和患者的bAVM中，PDGF-B和PDGFR-β的異常表達(dá)已被描述。pdgfβ在Alk1缺陷小鼠bAVM病變中表達(dá)降低，這與平滑肌細(xì)胞和周細(xì)胞覆蓋率的降低有關(guān)，這表明Alk1和PDGF-B和PDGFR-β信號通路之間可能存在聯(lián)系。然而，目前尚不清楚bAVM中PDGFR-β表達(dá)的降低是周細(xì)胞減少的原因還是結(jié)果。有趣的是，有Alk1缺陷型bAVM中PDGF-β的過度表達(dá)增加了bAVM血管上的周細(xì)胞覆蓋率并減少了bAVM出血。提示PDGF-B和PDGFR-β信號通路在bAVM血管完整性中起重要作用。

4 非編碼RNA

近年來的研究表明，非編碼RNA也可能在bAVM的發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮作用。Li等人發(fā)現(xiàn)4個長的非編碼RNA在AVM病灶中異常表達(dá)?？赡芘cbAVM患者的癲癇發(fā)作有關(guān)。通過對bAVM患者血液中小RNA的深度測序，Chen等發(fā)現(xiàn)了新的調(diào)控失調(diào)的miRNA，其中一個靶向VEGF通路。已經(jīng)觀察到miRNA-137和miRNA-196*抑制培養(yǎng)的AVM平滑肌細(xì)胞的異常生物學(xué)特性。此外，最近的一項研究表明，Drosha的失活突變導(dǎo)致了與小鼠HHT相似的血管異常。Drosha變異體（P100L和R279L）已在缺乏已知致病性突變的HHT患者中檢測到。這些表明microRNA處理可能在AVM的發(fā)病機(jī)制中起作用。

腦動靜脈畸形是一種非靜止性先天性疾病。目前還沒有針對bAVM的藥物治療。貝伐單抗、絲裂原活化蛋白激酶（MEK）抑制劑、雷帕霉素和沙利度胺等都曾用于非中樞神經(jīng)系統(tǒng)AVM患者，其療效不同。bAVM的治療理念應(yīng)該是穩(wěn)定血管組織，從而降低自發(fā)性腦出血的風(fēng)險。因此，除了確定參與AVM發(fā)生的途徑外，了解AVM血管重構(gòu)、維持血管完整性和破裂的機(jī)制和因素，對于制定穩(wěn)定AVM血管壁和防止AVM破裂的策略至關(guān)重要。