遺傳性腦小血管病常見病的基因變異研究進展

吳 菁，胡小林，梁 濤，徐祖才，張 駿

(遵義醫學院附屬醫院神經內科，貴州 遵義 563000)

腦小血管病是指由腦穿通動脈、小動脈、毛細血管和小靜脈的病理改變引起的臨床綜合征。其主要臨床表現為卒中和癡呆[1]。腦小血管病目前被認為是血管性癡呆的主要原因，因此2008年國際卒中大會上特別提出“小卒中大問題”的論點[2]，引起了學術界對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質間質液與血管周圍的引流。當其結構和功能發生改變時會引起一系列的病理改變，在影像學上主要表現為腦白質疏松、腔隙性梗死灶和腦微出血[3]。遺傳性腦小血管病現已被認為是導致青少年卒中和血管性癡呆的重要病因[4]。目前常見的遺傳性腦小血管病包括伴有皮質下梗死和白質腦病的常染色體顯性遺傳性腦動脈病(cerebral autosomal dominant arteriopathy with subcortical infarcts and leukoencephalopathy，CADASIL)、伴有皮質下梗死和白質腦病的腦常染色體隱性遺傳性腦動脈病(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，FD)等。而隨著基因連鎖分析和DNA測序的不斷發展，遺傳性腦小血管病的致病基因正在被迅速發現，盡管遺傳性腦小血管病具有不同的特點和表現，但是遺傳分析仍是診斷的金標準。雖然目前臨床上對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取得了較大進步，但仍缺乏有效的治療手段，還需臨床工作者不斷探索研究?，F就常見的遺傳性腦小血管病的基因變異進行綜述。

1 CADASIL

CADASIL是由NOTCH3基因突變導致的遺傳性腦小血管病，其臨床以偏頭痛、反復缺血性發作和進行性癡呆為主要特征，此外，一些患者還會有情感障礙、失眠、運動障礙、自主神經功能亢進等表現[5-6]。CADASIL平均發病年齡為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。該病的發生機制主要影響NOTCH3基因編碼細胞信號受體，NOTCH3突變在小動脈中誘導血管平滑肌細胞變性，導致反復發作的腔隙性梗死，進而促進CADASIL的發生。Singhal等[7]建議篩選可疑病患的NOTCH3基因外顯子4，必要時可擴展測序外顯子3,5和6。隨著基因測序的發展，一些罕見的基因突變也正在逐漸被發現，如You等[8]首次報道了中國人NOTCH3第11外顯子R587C[p.Arg587Cys(1759C>T)]突變，以及Hou 等[9]首次報道漢族人群中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-表型相關性，日本的一項納入70例CADASIL患者的回顧性分析共發現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較少，而具有NOTCH3 Arg133Cys突變的CADASIL患者在磁共振成像基底節外囊區高信號明顯[10]。有研究指明環指蛋白213是一種與CARASIL患者顱內動脈狹窄易感性相關的基因，該基因的攜帶者更容易導致顱內動脈狹窄，這可能與顱內動脈的負性重塑有關[11]。因此，CADASIL患者需要磁共振血管成像隨訪和密切觀察。近年來研究表明,K+通道超家族在CADASIL疾病過程中扮演重要角色，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定細胞膜電位[12]。該通道的活性異常時，可能促進心腦血管危險因素的發展，β位點淀粉樣前體蛋白(amyloid precusor protein，APP)切割酶1在阿爾茨海默病的發病機制中發揮關鍵作用，目前已有學者在CADASIL患者中發現β位點APP切割酶1，它可能通過調節離子通道而影響大腦的電活動，進而在CADASIL患者癡呆進展中發揮作用[12-13]。

2 CARASIL

CARASIL是由絲氨酸蛋白酶HTRA1(high-temperature requirement A serine peptidase 1)基因突變導致的腦小血管疾病。主要臨床表現為缺血性卒中、進行性癡呆、脫發，腰背痛及椎間盤突出癥。腦磁共振成像特征性表現是基底節和丘腦彌漫性白質改變和多發性腔隙性梗死。CARASIL是小深穿支動脈粥樣硬化，但沒有粒狀嗜鋨性物質或淀粉樣蛋白沉積[14]。CARASIL患者的病理改變主要為動脈中膜平滑肌細胞損害，從而導致相應的臨床癥狀，但具體的機制尚不明確。一些新的基因突變正在被發現，如Cai等[15]報道了新的純合移碼突變(c.161_162insAG)導致的CARASIL。來自美洲CARASIL的患者也發現HTRA1基因新型錯義突變(c.616G>A)，此患者除有該病的典型診斷外，還特征性的表現為頭顱不對稱畸形及聽力下降[16]。一項研究分析了3例經遺傳學證實的CARASIL尸檢患者的組織病理學改變：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膜增生、彈力層多層分裂，內側平滑肌細胞減少等顱內動脈病理改變外，1例攜帶p.R302X突變的CARASIL患者在多個內臟器官的動脈中出現動脈粥樣硬化樣內膜增厚和小動脈硬化，這可能提示CARASIL患者具有基因表型的關系。CARASIL是由單基因HTRA1突變引起，HTRA1蛋白通過抑制轉化生長因子-β信號轉導進而導致血管改變[17]。在動物缺血再灌注模型及氧糖剝奪神經元培養模型中發現，轉化生長因子-β家族中骨形態發生蛋白4上調與缺血性腦白質損傷同時發生，骨形態發生蛋白4雖然能促進血管生成，但會誘導星形膠質細胞增殖，發生免疫應答，從而加重白質損傷，骨形態發生蛋白4信號的調節可能在CARASIL的發生、發展過程中發揮重要作用[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。CAA的主要特征是自限制性的反復腦葉微出血，并與阿爾茨海默病密切相關。尸檢研究表明CAA在阿爾茨海默病中的患病率為70%～90%[19]。腦內老年斑是CAA認知功能障礙的主要病理特征之一，其主要成分Aβ是通過β淀粉樣蛋白前體蛋白裂解酶1和早老素1分泌酶從APP中釋放出來的。任何引起此過程的變化均有可能導致CAA。CAA發生分為散發型和罕見的遺傳形式。散發型的CAA主要與apoE突變相關，apoE主要參與Aβ轉運的過程。其突變導致腦血管異常的Aβ沉積，其中apoEε2和ε4的基因型攜帶者更容易發生CAA，Charidimou等[20]的一項包括313例CAA患者隊列研究中，具有apoEε2等位基因患者自發性腦出血的發病率較高。而Carmona-Iragui等[21]的臨床對照研究發現，apoEε4基因型與散發性早發型阿爾茨海默病顯著相關。Montaola等[22]通過檢測apoE、apoA1和apoJ可溶性水平及其在CAA患者中的基因型狀態發現CAA患者血漿apoJ水平升高，同時在CAA患者血漿中Aβ和apoA1之間存在明顯的相關性，apoJ變異與磁共振成像上的白質高信號和腦葉微出血存在相關性。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程。血清淀粉樣蛋白P組分是一種新發現的硫酸軟骨素蛋白多糖蛋白,研究表明血清淀粉樣蛋白P組分是一種能上調腦血管Aβ沉積的新型分子，其可能增加CAA中Aβ誘導的腦血管退變，誘導CAA細胞凋亡[23]。其機制可能與血清淀粉樣蛋白P組分參與血管生成、細胞黏附和突觸形成有關。同時血清淀粉樣蛋白P組分能增強腦血管平滑肌細胞中的細胞毒性作用。Cohn-Hokke等[24]報道了具有認知障礙和腦出血的一個CAA家族，鑒定了一個新的移碼變異體(c.236_237delAC)，該變異體在的腦海綿狀血管瘤因子2基因中產生過早終止密碼子。該家族人員認知障礙并不明顯，推測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。CAA也可以作為一種罕見的單基因遺傳病，由APP的Aβ序列內的突變以及早老素1和早老素2基因的突變引起，上述突變參與APP裂解，過多Aβ沉積在腦血管中。與散發性CAA相比，遺傳性CAA的特點是發病年齡較早，病情更為嚴重，預期壽命縮短，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基因突變導致的瑞典型和倫敦型等遺傳性CAA。早老素1基因錯義突變的家族成員均在30歲左右出現癡呆癥狀，疾病進展迅速。臨床表現為進行性記憶障礙，遺忘性失語和步態障礙。病理組織學上表現為彌漫性有核斑塊的大量沉積分在皮質以及小腦區域[25]。目前關于CAA變相關炎癥是臨床關注的熱點，因為許多患者對免疫抑制治療有反應。磁共振成像上有延伸到皮質下白質的不對稱白質高信號，對診斷CAA變相關炎癥具有良好的靈敏度和特異度[26]。在動物模型中，除腦內血管均可見APP沉積，還顯示急性梗死區周圍和慢性缺血區有明顯星形膠質細胞增殖，進一步證實炎癥反應可能參與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，這種酶缺陷導致鞘糖脂在整個身體內逐漸累積，并引起多系統問題，臨床表現主要為腦卒中、自主神經功能紊亂、疼痛、心臟病、腎臟損害[28]。FD患者中，男性患者更容易發生腎臟病變。目前中國臺灣的醫療團隊通過DNA質譜法提高了FD新生兒篩查的陽性率，這為該病的早期發現提供了有效的手段[29]。目前重組人α半乳糖苷酶A的酶替代療法(enzyme replacement treatment，ERT)已廣泛應用于FD的治療，并且在大多數患者中能夠達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個月后重新轉換為半乳糖苷酶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，ERT的效果與FD患者血漿溶血-Gb3水平具有相關性，定期對ERT治療的FD患者血漿中的溶血-Gb3抗體進行監測有助于評估患者的療效及預后，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FD患者中逐漸達到一個穩定水平，從而減少溶酶體在組織中的沉淀，達到控制FD的目的[31]。對于沒有條件進行基因診斷的FD患者，針對性的尿鏡檢查是一種無創、價廉、易用、快速的診斷技術。FD是完全可以治療的，早期的基因診斷及早期干預顯得尤為重要。

5 視網膜血管病伴腦白質營養不良

視網膜血管病伴腦白質營養不良(retinal vasculopathy with cerebral leukodystrophy，RVCL)是一種常染色體顯性遺傳疾病，通常表現為神經血管損害的綜合征，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。在發現該基因前，該疾病被稱為致病基因位于3p21.1～p21.3伴視網膜病的遺傳性小血管病，并且分為大腦視網膜血管病、遺傳性血管視網膜病變、伴有視網膜病-腎病-卒中的遺傳性內皮細胞病和遺傳性系統性血管病等亞型。RVCL最顯著的特征是血管性視網膜病變所致的進行性失明，局灶性或彌漫性腦神經功能損傷，神經影像學上主要表現為白質和腦內腫瘤樣病變。TERX1是哺乳動物細胞中最豐富的3′-5′DNA核酸外切酶，其尾部錨定在內質網上。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。TREX1的C端突變導致內質網功能的缺失和低聚糖轉移酶活性失調，并與RVCL視網膜血管病變有關。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志物，發現RVCL患者通常在20歲后出現血管性視網膜病變和雷諾現象，35歲開始出現腎臟病變，神經功能損傷通常在50歲左右開始出現，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可作為疾病活動的早期生物標志物。隨著基因測序技術的發展，一些新的基因突變正在被發現，如Vodopivec等[33]報道了一個新型TREX1突變，通過基因測序得到該患者的TREX1基因的c.830-833dupAGGA；Monroy-Jaramillo等[34]也報道了雜合子TREX1突變p.V235Gfs*引起的RVCL-S；Kisla Ekinci等[35]報道TREX1基因中的純合子R114C突變的兩兄弟，1例患者表現為反復發性凍瘡，而另1例則表現為腦血管炎。TREX1基因突變可能具有基因-表型的關系，但還需要更多的研究進一步證實。TREX1編碼的核蛋白可能在DNA修復中起作用，該基因突變會導致家族性凍瘡狼瘡、腦血管炎等其他免疫疾病，這可能與DNA修復受損，翻譯異常蛋白誘發機體免疫反應有關[36]。

6 彈性假黃瘤

彈性假黃瘤是由于第16號染色體上ABCC6基因突變引起的常染色隱性遺傳疾病。其病理特征性表現為結締組織碎裂和鈣化，常兒童時期起病，患者會出現特征性的黃色丘疹和斑塊(假黃瘤)及視網膜血管樣條紋，隨著患者年齡的增長，皮膚和視網膜病變會進行性加重，并且常出現其他系統并發癥，腦血管并發癥包括腦梗死以及動脈瘤破裂出血。外周動脈血管病變可導致間歇性腿部跛行，并且胃腸道出血很常見。一些雜合子可能表現出疾病的某些特征[37]。De Vilder等[38]發現ABCC6基因變異(p.Arg1314Gln)在缺血性卒中患者隊列中頻率較高。同時在ABCC6基因敲除小鼠中鑒定出骨形態發生蛋白4和血管細胞黏附分子的上調以及活化素樣激酶2下調，表明細胞凋亡和血管生成的增加可能會導致缺血性卒中發生。一份收集了來自200多名日本彈性假黃瘤患者的臨床資料也證實腦和心臟缺血性疾病的發病率顯著高于正常對照組，并且發現ABCC6的新突變與白種人病例不同，后者沒有基因型-表型關系[39]。Kranenburg等[40]估計荷蘭人口彈性假黃瘤的患病率至少為1/56 000，并對4種最常見的ABCC6突變(c.3421C>T、c.4182delG、c.3775delT、c.2787+1G>T)進行基因分型，結果顯示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%，這可以預測該國的心腦血管疾病風險。

7 小 結

遺傳性腦血管病是隱源性卒中的重要病因之一。隨著基因檢測技術的進步，越來越多的遺傳性腦小血管病獲得診斷。依托目前國內的精準基因研究平臺，絕大部分腦小血管病能包含在其腦血管病基因診斷Panel中，使得理論和實踐相結合越來越容易。隨著遺傳性腦小血管病致病基因研究的不斷進展，如新一代DNA測序、基因芯片技術等檢測手段不斷升級，可以更好地為腦小血管病診斷和科研提供幫助。同時，遺傳性腦小血管疾病的深入研究也勢必為非遺傳的腦血管病帶來更多的靶點和通路，新興藥物的不斷出現也將能給此類患者帶來更多的福音。