馬凡綜合征一家系臨床研究和FBN1基因突變分析及產前診斷

康健捷 王顯悅 莫桂玲 王曉武 馬濤 林曦 張本 張衛達 楊紅軍

中國人民解放軍南部戰區總醫院1神經內科，3心臟外科（廣州510010）；2中國人民解放軍海軍軍醫大學研究生院（上海200433）；4廣州金域檢驗中心有限公司（廣州510010）

馬凡綜合征（Marfan syndrome，MFS）是一種常染色體顯性遺傳的結締組織病，發病率約2～3/10 000，其中有家族遺傳病史的病例占70%～75%[1]。MFS的典型臨床表現主要包括心血管系統，其次是眼和骨骼系統。心血管系統受累的部位主要為升主動脈或主動脈根部擴張及其相關的并發癥，如動脈夾層、動脈破裂和猝死，以及二尖瓣病變所致的二尖瓣關閉不全；眼部可出現晶狀體脫位、視網膜脫離和高度近視；骨骼系統的典型特征為身材瘦長、蜘蛛腳樣指（趾）和脊柱側凸等；另外，MFS也可累及皮膚、肺、中樞神經系統。至今，MFS的發病原因尚不完全清楚，目前研究顯示約90% ～ 95%MFS家系可發現FBN1基因突變[1-3]。但在不同家系之間，MFS患者的臨床表現存在多樣化特點，即使在同一家系的不同患者之間，其受累部位和嚴重程度也存在著較大的表型差異。因此，本研究描述一家系8例MFS患者的臨床表現，確定其臨床表型及遺傳方式后，提取先證者及其家族成員外周血DNA，用PCR和DNA測序技術檢測FBN1基因外顯子中的潛在突變，并對1例MFS孕婦進行產前診斷。

1 對象與方法

1.1 家系調查先證者Ⅲ7為男性，廣東籍漢族人，因“背部劇烈疼痛6 h”于2017年1月20日收住我院心臟外科，經主動脈CT檢查，確診為主動脈夾層（I型），同時發現其存在高顴弓長臉、蜘蛛指和家族成員猝死情況，先證者的外婆、母親、姨媽及舅舅在47～59歲猝死。患者姐姐曾在2015年12月27日因“背部劇烈疼痛19 h”確診為主動脈夾層（I型）轉到我院住院診治，診斷為主動脈夾層（I型），急行帶主動脈瓣人工血管升主動脈置換術（Bentall手術）、主動脈夾層全弓置換、降主動脈腔內隔絕術，存活至今。遂展開家系調查，該家系4代共有8例患者發病，男3例，女5例。對存活家族成員進行心血管系統、眼和骨骼系統全面的檢查以及遺傳學篩查，結合其臨床體征和檢查結果，確定先證者的親屬是否為MFS患者。根據Ghent標準[4]，對于家族史陽性者，在心血管、眼部、骨骼系統3個系統病變中，要求有兩個系統病變符合MFS的特征表現，即可確立診斷。最終確立了患者MFS的診斷并繪制了家系圖（圖1）。

圖1 馬凡綜合征家系圖Fig.1 Pedigree of the family with Marfan syndrome

1.2 試驗對象家系中Ⅰ2、Ⅱ1、Ⅱ3、Ⅱ10、Ⅲ2、Ⅲ7、Ⅲ18、Ⅳ1為患者，共8例（其中Ⅰ2、Ⅱ1、Ⅱ3、Ⅱ10已故），另10例來自于上述該家系的第3代以及第4代的無癥狀“健康”個體：Ⅲ4、Ⅲ6、Ⅲ10、Ⅲ11、Ⅲ12、Ⅲ13、Ⅲ14、Ⅲ17、Ⅲ20、Ⅳ4。

1.3 試驗方法

1.3.1 知情同意向所有接受臨床檢查和申請基因診斷者詳細說明基因測試的目的，并講解基因測試可能出現的結果，嚴格遵循赫爾辛基宣言，保證尊重其隱私權，保守秘密。所有的臨床檢查與實驗室檢查均取得家系成員的書面知情同意。

1.3.2 一般資料對所有實驗對象進行心血管系統、眼和骨骼系統的檢查全面的體檢，包括超聲心動檢查，眼科檢查和脊椎正側位X光片檢查，部分患者以進行對比劑增強計算機斷層掃描（computed tomography，CT）的方法以觀察記錄升主動脈內徑及評估累及的范圍。

1.3.3 對該家系FBN1突變分析和產前診斷第一步：對先證者進行FBN1突變的檢測；第二步：確定FBN1突變位點后，對家族中其他申請基因診斷者進行該位點的檢測，以證實該突變點為該家族MFS致病的分子基礎；第三步：對MFS孕婦的羊水細胞DNA/RNA進行FBN1該位點檢測，以便明確胎兒是否遺傳該致病突變。

2 結果

2.1 臨床檢查結果該家系共有8例患者，Ⅰ2于59歲猝死、Ⅱ1于54歲猝死、Ⅱ3于55歲猝死、Ⅱ10于47歲猝死，生前體型瘦長、駝背，曾被診斷為“高度近視、心臟病、高血壓病”。存活患者Ⅲ2、Ⅲ7、Ⅲ18、Ⅳ1均具有MFS典型的心血管系統損害、眼部表現和骨骼系統表現（表1）。先證者Ⅲ7具有高顴弓頭長畸形、脊柱側彎畸形、蜘蛛腳樣指（趾）（圖2）。先證者Ⅲ7入院后立即行帶主動脈瓣人工血管升主動脈置換術（Bentall手術）、主動脈夾層全弓置換、降主動脈腔內隔絕術，術后出現四肢癱瘓，診斷為脊髓梗死，并出現縱膈感染，術后一個半月死于多器官功能衰竭。Ⅲ2行帶主動脈瓣人工血管升主動脈置換術（Bentall手術）、主動脈夾層全弓置換、降主動脈腔內隔絕術，術后出現縱膈感染，住院治療6個月，存活至今，隨訪3年，目前生活自理。

表1 MFS家系患者心血管系統、眼部和骨骼系統的臨床表現Tab.1 Clinical manifestations of MFS family

2.2 該家系基因突變位點及其類型分析檢測先證者Ⅲ7的FBN1發現錯義突變c.6554T＞C（p.Ile2185Thr）（圖3）。該突變為已報道的MFS致病突變[3]。該突變在家系中驗證結果顯示：所有患者都攜帶該突變，而表型正常者Ⅲ4、Ⅲ6、Ⅲ10、Ⅲ11、Ⅲ12、Ⅲ13、Ⅲ14、Ⅲ17、Ⅲ20、Ⅳ4則不攜帶該突變。

圖2 先證者Ⅲ7的臨床圖片資料Fig.2 Clinical photographs ofⅢ7

圖3 FBN1基因突變檢測結果：c.6554T＞C（p.Ile2185Thr）雜合突變Fig.3 Mutation of FBN1 gene（note：sequencingdirection was reversed）

2.3 產前診斷Ⅲ18羊水細胞DNA的PCR產物測序顯示，FBN1發現錯義突變c.6554T＞C。羊水細胞培養后RT-PCR產物測序顯示，攜帶FBN1基因的c.6554T＞C突變。

3 討論

MFS在1896年被首次報道，并以發現者Marfan名字命名[5]，病變部位可累及心血管系統、眼部和骨骼系統等多個器官的結締組織。從該家系的調查結果分析，家系四代共8例患者，經詳細的臨床檢查，確診為MFS。4代人中均有患者，男、女均發病，患者父母有一方患病，可確定其遺傳規律符合常染色體顯性遺傳。FBN1基因定位于15q21.1，基因全長235 kb，含外顯子65個，mRNA包含9 749個核苷酸，其編碼的原纖維蛋白-1（FBN1）是一種由2 871個氨基酸殘基組成的糖蛋白，而糖蛋白是構成細胞外微纖維的主要蛋白之一，因此FBN1基因突變將會影響微纖維的結構和功能[1-3]。所以，本研究提取先證者及其家族成員外周全血基因組DNA，用PCR和DNA測序技術檢測存在于FBN1外顯子中的潛在突變。先證者Ⅲ7的FBN1發現54號外顯子存在錯義突變c.6554T＞C（p.Ile2185Thr），所有患者都攜帶該突變，而表型正常者則不攜帶該突變。該突變于2007年首次被報道[3]，此位置的編碼氨基酸高度保守，而該變異為錯義突變，會使所編碼蛋白質第2 185位氨基酸由Ile變成Thr，最終影響了微纖維的結構和功能，從而導致臨床癥狀的出現。因此本研究的突變位點明確，為家系成員的早期診斷、預后、遺傳咨詢和致病基因攜帶者的預防管理提供了有力的分子依據。本研究中Ⅲ18正處于育齡期，通過對患者長期隨訪和反復宣教產前診斷的意義，在患者懷孕后，同意進行產前診斷。檢測胎兒羊水細胞的DNA與羊水培養細胞RNA均可發現FBN1基因該家系的致病突變位點，該MFS孕婦的胎兒被確診遺傳有該FBN1的致病突變，這個MFS的產前診斷陽性結果可以給雙親決定是否終止妊娠提供參考，最終，該MFS孕婦及其家屬決定終止妊娠。MFS的產前診斷技術有利于指導有MFS的家庭生育健康的嬰兒[6]，阻斷缺陷基因在MFS家族中的延續，對患病家族的優生優育至關重要。

另外，研究[7]顯示，MFS青少年患者由于存在高度近視、骨骼系統發育異常、高血壓、心臟瓣膜疾病等臨床表現，在生理功能方面存在局限性，導致患者在學校、運動、休閑和人際關系方面與同齡人保持同步方面存在困難，此外，患者自尊形象受損、情緒因素、對馬凡氏綜合征醫學知識了解的匱乏，都進一步對患者的學習工作能力起到了阻礙作用。這就需要對MFS青少年患者加強宣教，以提高MFS青少年患者對疾病的認識，并進行針對性的醫療，如降壓藥物治療，眼部手術[8]和脊柱畸形矯正手術[9]等，并制定有針對性的身體、心理、教育和環境支助方案，以改善MFS青少年患者的身體機能和提高生存質量。在MFS心血管系統的臨床癥狀中，心臟瓣膜功能不全引起的心力功能衰竭，嚴重影響MFS患者的生存質量，而升主動脈擴張和主動脈夾層是最為常見也最危及生命的心血管系統受累表現[10]，回顧性研究顯示，對于FBN1基因突變導致的MFS，升主動脈擴張和主動脈夾層的患病率隨著患者年齡的增長而增加，從30 ～ 60歲，患病率從53%上升至96%[11]，研究已證實，高血壓病是主動脈夾層發生的獨立危險因素[12]，因此，β受體阻滯劑和血管緊張素Ⅱ受體拮抗劑均能夠通過降低血壓改善主動脈擴張和主動脈夾層的進展速度和預后[13]，而預防性手術治療能防止因主動脈夾層破裂而猝死，是最為有效的治療方法。JANUZZI等[14]根據有無合并MFS將主動脈瘤患者分為兩組，并對患者的發病年齡、預后等情況進行了對比研究，結果發現動脈瘤合并MFS患者的發病年齡更低，病死率更高，對合并MFS的胸腹主動脈瘤患者進行手術修復可以改善其預后，推薦對合并MFS的動脈瘤患者給予預防性的手術以降低病死率。本研究中Ⅲ18和Ⅳ1目前均存在主動脈根部擴張，隨著年齡步入中老年，進展為主動脈夾層的風險逐漸增大，需要長期嚴密的隨診，定期復查心臟彩色超聲和主動脈CT等檢查，根據主動脈根部擴張程度和血壓升高的程度選用β受體阻滯劑和/或血管緊張素Ⅱ受體拮抗劑以改善其病情進展速度和預后，并及時評估是否需要針對主動脈根部擴張進行預防性手術干預，避免貽誤手術時機而出現主動脈破裂導致猝死，或主動脈夾層波及升主動脈、主動脈弓、降主動脈范圍過大，影響脊髓血供而引起脊髓梗死導致截癱[15]，影響雙下肢血供而出現下肢缺血性損害。另外，主動脈夾層范圍過大也增大了手術操作的復雜程度、增加手術時長，從而使得植入物感染、術后脊髓梗死等并發癥幾率和術后夾層動脈瘤復發幾率大為增加。有研究顯示，主動脈動脈瘤的大小和擴張程度是手術干預時機選擇的重要決定因素，對于無癥狀的MFS患者，當其主動脈的最大橫截面積（cm2）與身高（m）之比＞10時是進行預防性手術的最佳時機[16]。MARTíN 等[17]對397例MFS患者進行了為期（5.6±2.7）年隨訪研究，56例患者接受了擇期主動脈瘤手術修復手術，無住院死亡，未手術患者猝死7例，急性主動脈夾層手術后存活4例。主動脈直徑＞40 mm時主動脈事件（死亡、主動脈剝離或主動脈破裂）的風險增加，直徑40～44 mm的風險增加0.3%/年，直徑45～49 mm的風險增加1.3%/年，直徑≥50 mm的風險增加5.2%/年。從而推薦當主動脈根直徑超過45 mm時，進行早期手術是合理的。

值得注意的是，雖然MFS在臨床上具有高度外顯率，但臨床表現型較為復雜，異質性很大。既使在是同一家族中同一等位基因的突變也會導致不同個體表型的嚴重程度有所不同，表現為不規則顯性，這提示MFS的發生除了基因突變的基礎外，也可能還有其他的影響因素，如環境因素等也可能影響其表型。已有研究[18]發現，單純的正常原纖維蛋白相對量的減少可能引起患者的表現型較溫和，而原纖維蛋白的聚合異常將會干擾微纖維的結構從而造成臨床嚴重的表現型。

綜上所述，因為MFS患者的心血管系統、眼部和骨骼受累隨著年齡的增長而逐步加重，所以通過臨床輔助檢查和遺傳學篩查進行早期診斷和早期干預治療，對于防止患者猝死的不良結局、提高生存質量以及MFS家族的優生優育至關重要，值得臨床醫師的高度關注。尤其是對于中老年高血壓患者，若伴有高度近視、身材瘦長、蜘蛛指（趾），應注意詳細詢問家族史，推薦完善心臟彩超、主動脈CT等檢查，盡早進行基因檢測以確診MFS，并對患者進行長期嚴密隨診，給予降壓藥物治療和/或對主動脈根部進行預防性手術治療，以延長生命和提高生存質量。