Marfan綜合征的臨床和分子遺傳學(xué)研究進(jìn)展

Marfan 綜合征（Marfan Syndrome， MFS）是一組具有常染色體顯性遺傳特征的結(jié)締組織疾病，主要累及心血管、骨骼系統(tǒng)和眼，在世界范圍內(nèi)其發(fā)病率約為1：5000。100多年來，MFS的研究也隨著臨床和分子生物學(xué)的進(jìn)步不斷發(fā)展，本文即對其分子遺傳學(xué)研究的最新進(jìn)展及其在臨床診斷和治療中的作用做一綜述。

1 臨床表現(xiàn)

1.1心血管系統(tǒng) MFS在心血管系統(tǒng)中的表現(xiàn)可以適當(dāng)?shù)姆譃橛绊懶呐K與影響血管兩部分。心臟內(nèi)二尖瓣與主動脈瓣通常會受到影響。在一項關(guān)于166個MFS患者的調(diào)查中（平均年齡11.9歲），有50%以上的患者通過聽診或者超生心動證明存在二尖瓣功能障礙。在同樣的一項調(diào)查當(dāng)中發(fā)現(xiàn)25%以上的患者出現(xiàn)進(jìn)行性二尖瓣脫垂，以致到成年期出現(xiàn)嚴(yán)重二尖瓣返流（女性發(fā)病率為男性的兩倍）。患者二尖瓣瓣膜通常會變形，膨脹，腱索斷裂，某些病例還會出現(xiàn)瓣膜增厚，鈣化。一般需要進(jìn)行二尖瓣修補(bǔ)或者換瓣治手術(shù)。

MFS患者的主動脈瓣通常由于主動脈根部不斷擴(kuò)張，瓣環(huán)受到牽拉，造成了進(jìn)行性的關(guān)閉不全，返流量逐漸增大，從而出現(xiàn)了嚴(yán)重的心力衰竭。所以多數(shù)患者主動脈瓣需要與主動脈同期手術(shù)解決[1]。升主動脈根部的擴(kuò)張，增寬一般開始于患者胎兒時期，最終形成主動脈瘤，造成的主動脈破裂。這些是MFS最嚴(yán)重的臨床表現(xiàn)也是最主要的致死原因。與其他類型的升主動脈瘤相對比，MFS所引起的主動脈根部膨脹程度更為嚴(yán)重，破裂發(fā)生率更高。目前用來評價主動脈病變嚴(yán)重程度的主要兩項指標(biāo)分別是：主動脈最寬處直徑及家族中是否存在主動脈破裂病史。在成年患者當(dāng)中，主動脈直徑達(dá)到50mm則需要外科手術(shù)治療，在主動脈直徑未達(dá)到50mm，但存在明確的家族猝死病史或主動脈直徑增長速度過快（>1cm/年）的患者也同樣需要早期手術(shù)。多項臨床報道顯示兒童時期（<17歲）出現(xiàn)主動脈破裂導(dǎo)致猝死的病例非常罕見，所以可以考慮臨床觀察，保守治療。

MFS患者很少出現(xiàn)室性心律失常，但由于二尖瓣功能障礙，室上性心律失常非常多見，例如房顫。同時許多研究小組發(fā)現(xiàn)在MFS患者心電圖當(dāng)中經(jīng)常可以出現(xiàn)延長的Q-T間期，它是MFS潛在的猝死原因[2]。

1.2骨骼系統(tǒng) 過分增長的長骨與細(xì)長的指趾是MFS最為直觀的一項體貌特征，很多前胸畸形都是由于肋骨過分增長造成的。脊柱后凸與脊柱側(cè)凸是MFS中最為嚴(yán)重的骨骼并發(fā)癥。于患者青年時期往往無明顯表現(xiàn)，但是可以在骨骼生長的任何階段突發(fā)，惡化，從而危及生命。MFS所引起的脊柱側(cè)凸要比原發(fā)性脊柱側(cè)凸病情嚴(yán)重，側(cè)凸角度一般會超過40°，支撐軀干更為困難。同時MFS中的脊柱畸形還經(jīng)常會導(dǎo)致限制性肺部疾病與肺心病，當(dāng)病情惡化或出現(xiàn)神經(jīng)系統(tǒng)合并癥時需盡快行修補(bǔ)手術(shù)，術(shù)后一般預(yù)后較好，很少復(fù)發(fā)[3]。

MFS中的骨骼合并癥還包括胸骨突出與凹陷，肘關(guān)節(jié)伸展困難等。在某些病例中，患者還會出現(xiàn)一些面部表現(xiàn)例如：眼球凹陷，顴骨發(fā)育不良，弓形腭。這些癥狀一般不會危及生命，且可以通過整形手術(shù)矯正。

1.3眼部表現(xiàn) 不同程度的晶狀體脫位是MFS的一項主要表現(xiàn)。大約60%的MFS患者會出現(xiàn)此類合并癥。一旦就診者被檢查出患此病，那么對確診MFS意義重大。MFS眼部表現(xiàn)還包括早期高度近視，扁平角膜，眼球前后徑增長，虹膜發(fā)育不良以及睫狀肌發(fā)育不良等疾病。各別病例還可以繼發(fā)視網(wǎng)膜脫離及早期白內(nèi)障和青光眼。對于晶體脫位，癥狀較輕的患者可以不做處理或通過眼鏡矯正視力，癥狀嚴(yán)重或繼發(fā)多種眼科合并癥的需盡快外科手術(shù)。

1.4其它臨床表現(xiàn) 在MFS的成年患者中，至少有2/3患者會于脊椎L5～S1水平出現(xiàn)硬膜或硬膜囊膨脹擴(kuò)張。病情較輕的可不出現(xiàn)任何臨床癥狀，病情較重的由于腰骶神經(jīng)根受壓，可出現(xiàn)背部，臀部，及大腿等部位的劇烈疼痛。通常經(jīng)過外科治療可以緩解。

大約有1/4的MFS患者會出現(xiàn)肺部并發(fā)癥。其中最為常見的的是自發(fā)性氣胸，且多為肺表面大皰破裂所致。癥狀較輕的可行胸腔閉式引流，癥狀較重或反復(fù)發(fā)作者應(yīng)及時行手術(shù)治療[4]。

2 分子遺傳學(xué)研究

大約90%以上的MFS病例是由原纖維蛋白-1基因（fibrillin-1， FBN1，chr.15q21.1）突變引起的。然而，第二種類型的Marfan綜合征（MFS2）于1994年被定位于染色體帶3p24.2-p25，并于2004年確定是由轉(zhuǎn)化生長因子-βⅡ型受體（TGFBR2）突變所致。近年來許多研究表明在細(xì)胞外基質(zhì)內(nèi)，原纖維蛋白-1和轉(zhuǎn)化生長因子-β（TGF-β）信號之間存在著與結(jié)締組織疾病相關(guān)的某些功能聯(lián)系，這對于進(jìn)一步探討MFS的分子遺傳學(xué)和病理學(xué)發(fā)病機(jī)制有著重大意義。

2.1FBN1基因突變和典型的MFS 原纖維蛋白-1是細(xì)胞外微纖維的主要組成成分。現(xiàn)已證明微纖維不僅僅是出生后彈性纖維功能的維持所必須的，而且對許多細(xì)胞素和分子物質(zhì)具有重要的調(diào)節(jié)作用，而后者可以通過調(diào)節(jié)細(xì)胞的增殖、遷移、合成及死亡等功能活動來影響組織發(fā)育和凋亡[5]。基于此，傳統(tǒng)的觀念認(rèn)為導(dǎo)致MFS的主要原因是FBN1基因突變導(dǎo)致原纖維蛋白-1的功能缺陷，從而影響了彈性纖維和血管平滑肌細(xì)胞之間的正常連接，使細(xì)胞產(chǎn)生基質(zhì)降解酶等異常物質(zhì)，導(dǎo)致彈性纖維鈣化、血管壁炎癥、內(nèi)膜增生以及最終的血管壁崩潰破裂。以上病理改變曾經(jīng)在7名MFS患者的大動脈活檢中得以證實。

FBN1基因包含65個外顯子，在基因組中全長跨距235 kb，編碼一種在不同種屬中進(jìn)化高度保守的350 kDa的糖蛋白-原纖維蛋白-1。原纖維蛋白-1是一種嵌合體蛋白，由散布于其中的若干重復(fù)單位組成，主要有47個6-半胱氨酸重復(fù)的上皮生長因子樣（EGF）重復(fù)單位，其中有43個是鈣結(jié)合型EGF（cb-EGF），另外FBN1基因中還包含了一些與潛在的轉(zhuǎn)換生長因子-β結(jié)合蛋白（LTBP家族）具有同源性的8-半胱氨酸重復(fù)單位。迄今為止，F(xiàn)BN1基因已經(jīng)報道了560余種不同類型的MFS相關(guān)突變[6]。這些突變散布于整個基因之中，并且沒有任何突變高發(fā)的\"熱點\"區(qū)域。

FBN1基因突變可以被劃分為三種不同的類型。第一種類型（約占突變總數(shù)的38.6%）是因移碼或無義突變而導(dǎo)致終止密碼子提前出現(xiàn)（PTC）的突變，從而使原纖維蛋白-1分子截短。由于其臨床表型的嚴(yán)重性直接與突變的mRNA轉(zhuǎn)錄模板的數(shù)量（突變的mRNA極可能因無義介導(dǎo)而降解）以及截短的蛋白在微纖維中所占的比例相關(guān)，所以此類突變相關(guān)的臨床表型通常表現(xiàn)出很大的變異性。總的說來，PTC突變一般表現(xiàn)出較為嚴(yán)重的骨骼系統(tǒng)和關(guān)節(jié)松弛的癥狀而眼部異常的風(fēng)險卻大大減少。第二種類型（約占總突變的60.3%）是錯義突變。這類突變大多位于cb-EGF單位中（78%），替換了對于結(jié)合鈣和維持EGF樣重復(fù)單位的結(jié)構(gòu)完整性至關(guān)重要氨基酸，包括半胱氨酸以及任何其它與鈣結(jié)合相關(guān)的氨基酸。在臨床表型方面，研究表明半胱氨酸的替換會導(dǎo)致顯著提高的眼晶狀體易位的發(fā)生，然而，其中確切的生物學(xué)機(jī)制還有待于進(jìn)一步研究。最后一種類型的突變在FBN1的突變譜中非常罕見，主要指大的結(jié)構(gòu)重排，迄今位置僅報道過4種多外顯子的缺失，臨床上導(dǎo)致較為嚴(yán)重的典型的MFS表型。

FBN1基因突變所具有的高度遺傳異質(zhì)性并不能解釋不同家族中甚至同一家族內(nèi)MFS臨床表型的變異性。實際上，同一種類型的突變可以導(dǎo)致不同的MFS表型，而相同的MFS表型也可以由不同類型的突變引起[7]。此外，還必須注意到FBN1基因突變還可能與一系列其他疾病相關(guān)，如左房室瓣脫垂綜合征（MIM 157700）、升主動脈瘤（MIM 132900）以及晶狀體易位（MIM 129600）等。因此，F(xiàn)BN1基因突變的存在并非確定是MFS，同樣基因突變的缺如也不能排除是MFS的可能。同時，由于FBN1基因較大并且缺乏突變高發(fā)的\"熱點\"區(qū)域，基因的突變分析目前還僅僅局限于實驗室，作為臨床評價的輔助而非常規(guī)檢查。

2.2TGFBR2基因突變和II型MFS 2004年，在日本一名具有復(fù)雜的染色體重排的MFS患者的染色體帶3p24.1的斷裂點處發(fā)現(xiàn)了TGFBR2基因的斷裂，由于此前在一個法國大家系中將MFS2基因定位于染色體帶3p24.2-p25，TGFBR2就成為II型MFS的候選基因，發(fā)現(xiàn)了單個核苷酸的替代1524 G→A（Q508Q）導(dǎo)致剪切位點的異常，且該突變與家系的表型完全共分離。隨后，在9名法國MFS家系的先證者和10名日本MFS患者中又發(fā)現(xiàn)了三種錯義突變：923 T→C（L308P）、1346 C→T（S449F）以及1609 C→T（R537C）。所有這些錯義突變都發(fā)生于激酶功能區(qū)的高度保守的氨基酸。

2.3TGF-β信號在MFS發(fā)病機(jī)制中的作用 隨著Ⅱ型MFS致病基因TGFBR2的確定，對于MFS的發(fā)病機(jī)制又有了進(jìn)一步的認(rèn)識和發(fā)展。許多研究表明轉(zhuǎn)化生長因子-β（TGF-β）信號在結(jié)締組織疾病的發(fā)病機(jī)制中起著關(guān)鍵作用。

僅僅從組織結(jié)構(gòu)的角度所闡述的發(fā)病機(jī)理并不能完全解釋MFS的一些特征性臨床表現(xiàn)，如長骨過度生長和脊柱后側(cè)凸所造成的特殊體型。典型的MFS和Ⅱ型MFS患者的動脈壁也具有極其相似的組織學(xué)表現(xiàn)，如彈性纖維層的斷裂、粘液樣變性和膠原沉積等，提示它們具有共同的發(fā)病機(jī)制。現(xiàn)已證明，原纖維蛋白-1與潛在型TGF-β結(jié)合蛋白（LTBPs）具有高度同源性。LTBPs可以與TGF-β潛在型復(fù)合物結(jié)合并將之與細(xì)胞外基質(zhì)相隔離[8]。FBN1減效基因鼠的肺部顯示TGF-β信號增強(qiáng)，而包含F(xiàn)BN1錯義突變鼠的二尖瓣組織中也顯示出TGF-β信號的增強(qiáng)，并且上述部位的癥狀可以被TGF-β中和抗體所緩解。因此，原纖維蛋白-1的缺陷可能會導(dǎo)致TGF-β潛在型復(fù)合物與細(xì)胞外基質(zhì)間的隔離機(jī)制受損，從而引起TGF-β信號的顯著改變，使得結(jié)締組織脆性增強(qiáng)和完整性被破壞。此外，TGF-β在軟骨發(fā)生過程中具有重要作用，并且和長骨的生長和礦物化相關(guān)，同時TGF-β亦是參與細(xì)胞外基質(zhì)的形成和自身穩(wěn)定的重要的生長因子，因此TGF-β信號的異常可能導(dǎo)致MFS多樣性的臨床表現(xiàn)[9]。所有這些發(fā)現(xiàn)均提示TGF-β信號的異常與MFS的發(fā)病機(jī)制密切相關(guān)，細(xì)胞外基質(zhì)內(nèi)自身穩(wěn)定機(jī)制的破壞和/或由TGF-β信號異常引起的紊亂是MFS的核心發(fā)病機(jī)制。疾病發(fā)病機(jī)制的新進(jìn)展也為其治療提供了新的思路，在MFS患者出生后使用調(diào)控TGF-β活性的藥物不僅可能防止或延緩主動脈瘤的發(fā)生和進(jìn)展，而且可能減輕疾病在骨骼、肺部等多個系統(tǒng)的進(jìn)程。

Ⅱ型MFS致病基因TGFBR2的確定也為TGF-β信號異常在MFS發(fā)病機(jī)制中的作用提供了直接的證明。此后，對TGF-β信號在細(xì)胞外基質(zhì)中的功能所進(jìn)行的深入研究將可能發(fā)現(xiàn)新的藥物，適當(dāng)調(diào)控患者（包含具有FBN1突變者）體內(nèi)異常的TGF-β信號，可以預(yù)防危及生命的主動脈并發(fā)癥，提高M(jìn)FS患者的生存質(zhì)量。

3 總結(jié)

過去的一個多世紀(jì)對MFS的病因、病理生理和治療都有了較為深入的認(rèn)識，隨著分子遺傳學(xué)的不斷進(jìn)展，某一特定的臨床表現(xiàn)與直接關(guān)聯(lián)基因缺陷的定位是未來對MFS研究的方向之一。人們對MFS的了解、控制以致最終達(dá)到臨床根治也必定會成為現(xiàn)實。

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編輯/成森