Marfan綜合征的臨床和分子遺傳學研究進展

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

1 臨床表現

1.1心血管系統 MFS在心血管系統中的表現可以適當的分為影響心臟與影響血管兩部分。心臟內二尖瓣與主動脈瓣通常會受到影響。在一項關于166個MFS患者的調查中（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。在同樣的一項調查當中發現25%以上的患者出現進行性二尖瓣脫垂，以致到成年期出現嚴重二尖瓣返流（女性發病率為男性的兩倍）。患者二尖瓣瓣膜通常會變形，膨脹，腱索斷裂，某些病例還會出現瓣膜增厚，鈣化。一般需要進行二尖瓣修補或者換瓣治手術。

MFS患者的主動脈瓣通常由于主動脈根部不斷擴張，瓣環受到牽拉，造成了進行性的關閉不全，返流量逐漸增大，從而出現了嚴重的心力衰竭。所以多數患者主動脈瓣需要與主動脈同期手術解決[1]。升主動脈根部的擴張，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最嚴重的臨床表現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重，破裂發生率更高。目前用來評價主動脈病變嚴重程度的主要兩項指標分別是：主動脈最寬處直徑及家族中是否存在主動脈破裂病史。在成年患者當中，主動脈直徑達到50mm則需要外科手術治療，在主動脈直徑未達到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。多項臨床報道顯示兒童時期（<17歲）出現主動脈破裂導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現在MFS患者心電圖當中經常可以出現延長的Q-T間期，它是MFS潛在的猝死原因[2]。

1.2骨骼系統 過分增長的長骨與細長的指趾是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。脊柱后凸與脊柱側凸是MFS中最為嚴重的骨骼并發癥。于患者青年時期往往無明顯表現，但是可以在骨骼生長的任何階段突發，惡化，從而危及生命。MFS所引起的脊柱側凸要比原發性脊柱側凸病情嚴重，側凸角度一般會超過40°，支撐軀干更為困難。同時MFS中的脊柱畸形還經常會導致限制性肺部疾病與肺心病，當病情惡化或出現神經系統合并癥時需盡快行修補手術，術后一般預后較好，很少復發[3]。

MFS中的骨骼合并癥還包括胸骨突出與凹陷，肘關節伸展困難等。在某些病例中，患者還會出現一些面部表現例如：眼球凹陷，顴骨發育不良，弓形腭。這些癥狀一般不會危及生命，且可以通過整形手術矯正。

1.3眼部表現 不同程度的晶狀體脫位是MFS的一項主要表現。大約60%的MFS患者會出現此類合并癥。一旦就診者被檢查出患此病，那么對確診MFS意義重大。MFS眼部表現還包括早期高度近視，扁平角膜，眼球前后徑增長，虹膜發育不良以及睫狀肌發育不良等疾病。各別病例還可以繼發視網膜脫離及早期白內障和青光眼。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，癥狀嚴重或繼發多種眼科合并癥的需盡快外科手術。

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

大約有1/4的MFS患者會出現肺部并發癥。其中最為常見的的是自發性氣胸，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，癥狀較重或反復發作者應及時行手術治療[4]。

2 分子遺傳學研究

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胞外基質內，原纖維蛋白-1和轉化生長因子-β（TGF-β）信號之間存在著與結締組織疾病相關的某些功能聯系，這對于進一步探討MFS的分子遺傳學和病理學發病機制有著重大意義。

2.1FBN1基因突變和典型的MFS 原纖維蛋白-1是細胞外微纖維的主要組成成分。現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，而且對許多細胞素和分子物質具有重要的調節作用，而后者可以通過調節細胞的增殖、遷移、合成及死亡等功能活動來影響組織發育和凋亡[5]。基于此，傳統的觀念認為導致MFS的主要原因是FBN1基因突變導致原纖維蛋白-1的功能缺陷，從而影響了彈性纖維和血管平滑肌細胞之間的正常連接，使細胞產生基質降解酶等異常物質，導致彈性纖維鈣化、血管壁炎癥、內膜增生以及最終的血管壁崩潰破裂。以上病理改變曾經在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單位組成，主要有47個6-半胱氨酸重復的上皮生長因子樣（EGF）重復單位，其中有43個是鈣結合型EGF（cb-EGF），另外FBN1基因中還包含了一些與潛在的轉換生長因子-β結合蛋白（LTBP家族）具有同源性的8-半胱氨酸重復單位。迄今為止，FBN1基因已經報道了560余種不同類型的MFS相關突變[6]。這些突變散布于整個基因之中，并且沒有任何突變高發的\"熱點\"區域。

FBN1基因突變可以被劃分為三種不同的類型。第一種類型（約占突變總數的38.6%）是因移碼或無義突變而導致終止密碼子提前出現（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重性直接與突變的mRNA轉錄模板的數量（突變的mRNA極可能因無義介導而降解）以及截短的蛋白在微纖維中所占的比例相關，所以此類突變相關的臨床表型通常表現出很大的變異性。總的說來，PTC突變一般表現出較為嚴重的骨骼系統和關節松弛的癥狀而眼部異常的風險卻大大減少。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%），替換了對于結合鈣和維持EGF樣重復單位的結構完整性至關重要氨基酸，包括半胱氨酸以及任何其它與鈣結合相關的氨基酸。在臨床表型方面，研究表明半胱氨酸的替換會導致顯著提高的眼晶狀體易位的發生，然而，其中確切的生物學機制還有待于進一步研究。最后一種類型的突變在FBN1的突變譜中非常罕見，主要指大的結構重排，迄今位置僅報道過4種多外顯子的缺失，臨床上導致較為嚴重的典型的MFS表型。

FBN1基因突變所具有的高度遺傳異質性并不能解釋不同家族中甚至同一家族內MFS臨床表型的變異性。實際上，同一種類型的突變可以導致不同的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，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，FBN1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的\"熱點\"區域，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檢查。

2.2TGFBR2基因突變和II型MFS 2004年，在日本一名具有復雜的染色體重排的MFS患者的染色體帶3p24.1的斷裂點處發現了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，發現了單個核苷酸的替代1524 G→A（Q508Q）導致剪切位點的異常，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患者中又發現了三種錯義突變：923 T→C（L308P）、1346 C→T（S449F）以及1609 C→T（R537C）。所有這些錯義突變都發生于激酶功能區的高度保守的氨基酸。

2.3TGF-β信號在MFS發病機制中的作用 隨著Ⅱ型MFS致病基因TGFBR2的確定，對于MFS的發病機制又有了進一步的認識和發展。許多研究表明轉化生長因子-β（TGF-β）信號在結締組織疾病的發病機制中起著關鍵作用。

僅僅從組織結構的角度所闡述的發病機理并不能完全解釋MFS的一些特征性臨床表現，如長骨過度生長和脊柱后側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表現，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病機制。現已證明，原纖維蛋白-1與潛在型TGF-β結合蛋白（LTBPs）具有高度同源性。LTBPs可以與TGF-β潛在型復合物結合并將之與細胞外基質相隔離[8]。FBN1減效基因鼠的肺部顯示TGF-β信號增強，而包含FBN1錯義突變鼠的二尖瓣組織中也顯示出TGF-β信號的增強，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的缺陷可能會導致TGF-β潛在型復合物與細胞外基質間的隔離機制受損，從而引起TGF-β信號的顯著改變，使得結締組織脆性增強和完整性被破壞。此外，TGF-β在軟骨發生過程中具有重要作用，并且和長骨的生長和礦物化相關，同時TGF-β亦是參與細胞外基質的形成和自身穩定的重要的生長因子，因此TGF-β信號的異常可能導致MFS多樣性的臨床表現[9]。所有這些發現均提示TGF-β信號的異常與MFS的發病機制密切相關，細胞外基質內自身穩定機制的破壞和/或由TGF-β信號異常引起的紊亂是MFS的核心發病機制。疾病發病機制的新進展也為其治療提供了新的思路，在MFS患者出生后使用調控TGF-β活性的藥物不僅可能防止或延緩主動脈瘤的發生和進展，而且可能減輕疾病在骨骼、肺部等多個系統的進程。

Ⅱ型MFS致病基因TGFBR2的確定也為TGF-β信號異常在MFS發病機制中的作用提供了直接的證明。此后，對TGF-β信號在細胞外基質中的功能所進行的深入研究將可能發現新的藥物，適當調控患者（包含具有FBN1突變者）體內異常的TGF-β信號，可以預防危及生命的主動脈并發癥，提高MFS患者的生存質量。

3 總結

過去的一個多世紀對MFS的病因、病理生理和治療都有了較為深入的認識，隨著分子遺傳學的不斷進展，某一特定的臨床表現與直接關聯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、控制以致最終達到臨床根治也必定會成為現實。

參考文獻：

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編輯/成森