RNF213基因相關腦血管病研究進展

周宏宇，索閱，陳瑋琪，王擁軍

中國人群中約40%的缺血性卒中是由顱內大動脈狹窄/閉塞（intracranial major artery stenosis／occlusion，ICASO）所致。對缺血性卒中伴顱內動脈狹窄患者采用強化藥物治療，控制血管疾病危險因素，進行積極康復訓練計劃，一年卒中復發率仍高達12．2%[1]。煙霧病（moyamoya disease）是一種罕見的慢性狹窄閉塞性血管病，與遺傳和環境因素密切相關。多項國內外研究表明，ICASO與煙霧病在種族人群和受累血管分布特點上具有相似性。有專家提出假說，鑒于目前ICASO診斷手段有限，ICASO人群中可能混雜煙霧病患者，從而影響了整體疾病特征。2011年，Kamada等[2]報道環指蛋白213（ring finger protein 213，RNF213）基因為首個煙霧病易感基因。次年Miyawaki等[3]提出假設ICASO可能與煙霧病具有相似遺傳背景，并證實RNF213基因與ICASO有相關性。隨后研究發現，大動脈粥樣硬化性缺血性卒中、顱內動脈瘤也與該基因有關。這為疾病診斷和治療帶來了新思路。RNF213基因相關腦血管病可能具有相似的遺傳背景、病理基礎及疾病衍變過程，使用傳統治療方式不一定有很好的效果。為進一步認識RNF213基因相關腦血管病，現將RNF213基因相關腦血管病的研究進展綜述如下。

1 RNF213基因結構

RNF213基因位于17號染色體長臂q25．3區域，共含有72個外顯子，編碼一個591kDa的蛋白。該蛋白又稱為神秘蛋白，定位于細胞內，形成較大的環形低聚物[4]。其含有C3HC4型環指結構域，具有成熟的泛素連接酶功能，參與介導蛋白質-蛋白質相互作用，通過泛素共價修飾底物蛋白，刺激細胞內生物學過程，如蛋白酶體蛋白降解，進一步參與多種生理功能[5]。此外，該蛋白還含有兩個相同的、具有ATP酶活性的AAA結構域[4]，可催化蛋白質去折疊，使其變性降解[6]。兩者間有約為110個氨基酸的長螺旋區域[4]，對ATP酶結構域機械活性具有重要的作用[7]。

2 RNF213基因相關腦血管病臨床研究進展

2．1 煙霧病

2．1．1 煙霧病遺傳易感性 煙霧病是一種慢性閉塞性腦血管病，其特征是雙側頸內動脈末端、大腦前動脈和中動脈起始端進行性狹窄或閉塞，伴有側支循環建立，形成煙霧樣血管。1969年由日本學者Suzuki和Takaku首次報道[8]。影像學提示煙霧樣血管，但有頭頸部放射治療、自身免疫性疾病、神經纖維瘤病等已知病因，稱為煙霧病綜合征。煙霧病常見臨床癥狀為缺血性卒中、TIA、腦出血、癲癇發作和智力發育障礙等[9]。煙霧病具有明顯的種族差異，流行病學資料提示，煙霧病在東亞人群中的發病率遠高于西方國家，且亞洲人群中成人煙霧病出血率（42%）高于西方[10]。文獻報道，日本煙霧病患者一級親屬患病比例為10%，在美國有家族史的煙霧病患者比例為6%，提示煙霧病具有家族遺傳性[9]。2006年，Mineharu等[11]對日本15個高度聚集的煙霧病家庭遺傳分析發現，家族性煙霧病以常染色體顯性遺傳方式遺傳，具有不完全外顯性，證實遺傳因素在煙霧病發生、發展中的作用。

2．1．2RNF213基因與煙霧病相關性 2010年，Kamada等[2]報道RNF213為首個煙霧病易感基因。該研究對72例日本煙霧病患者與45例對照者進行785 720個單核苷酸多態性全基因組關聯研究，結果發現RNF213基因與煙霧病的發病風險有很強的相關性。進一步分析顯示，95%煙霧病家族病例、73%非家族性煙霧病病例和1．4%對照組中，存在先證者突變p．R4810K，該突變極大地增加了煙霧病風險。2011年，Liu等[12]對日本8個患有煙霧病的三代家庭進行全基因組連鎖分析，也證實p．R4810K與煙霧病的遺傳易感性有關。2012年，Wu等[13]對170例中國漢族煙霧病患者和507例對照組進行RNF213基因突變分析發現，中國人群中煙霧病也與p．R4810K有關，且缺血型煙霧病更為顯著。

2．1．3RNF213基因突變與煙霧病的劑量效應Miyatake等[14]發現p．R4810K突變純合子煙霧病患病率明顯高于雜合子和野生型，且純合子發病年齡明顯早于雜合子或野生型。首發癥狀為腦梗死和大腦后動脈狹窄/閉塞，是煙霧病預后不良的常見因素。在p．R4810K突變純合子中，這兩個臨床癥狀的發生率也明顯高于雜合子和野生型。以上均提示p．R4810K對煙霧病臨床表型的影響作用具有劑量效應。

2．1．4RNF213基因突變的種族差異性 2011年，Liu等[12]報道p．R4810K與東亞人群煙霧病密切相關，其中日本和韓國人群的人群歸因風險大于中國人群，但在入組的高加索煙霧病和對照組中未發現該位點突變，提示p．R4810K突變具有種族差異性。Cecchi等[15]對86例生活在美國來自不同種族的煙霧病患者進行RNF213外顯子測序發現，56%（9/16）亞洲裔煙霧病患者攜帶RNF213p．R4810K突變，但在任何歐美或西班牙裔家庭中均未發現，再次證實該位點發病存在人種區別。此外，對不同種族煙霧病患者進行單核苷酸多態性分析發現，日本和韓國人群RNF213突變位點主要集中于p．R4810K；中國人群p．R4810K突變率相對低，且存在多個其他單核苷酸突變位點；歐美人群p．R4810K突變罕見，以散發性非p．R4810K位點為主[12，15]，以上均進一步表明不同人群煙霧病患者基因遺傳譜的差異。鑒于目前西方國家煙霧病基因研究報道相對較少，RNF213基因突變種族間差異是否能從本質上解釋煙霧病發病率差異性，仍有待進一步研究與分析。

2．2 顱內大動脈狹窄/閉塞

2．2．1 顱內大動脈狹窄/閉塞遺傳易感性ICASO是亞洲人群常見的腦血管病之一。在中國缺血性卒中患者中，顱內頸動脈狹窄患病率遠高于顱外頸動脈狹窄（46．6%vs14．0%），但在白種人中顱外頸動脈狹窄是最常見的血管病變，提示ICASO發病具有種族差異性[16]。2013年，Pu等[17]報道中國人群中北方地區ICASO發病率較南方高（50．22%vs41．88%），說明存在地區差異。這些報道均提示ICASO的發生發展與遺傳因素相關。此外，顱內動脈狹窄在青年卒中更常見，以前循環為主，大腦中動脈發病率最高[18]。ICASO與煙霧病在人群分布、受累血管分布等臨床特點方面相似，引發新假說：煙霧病是否為ICASO混雜因素，以至于ICASO在東亞人群中高發，且以前循環為主。

2．2．2RNF213基因與顱內大動脈狹窄/閉塞相關性 2012年，Miyawaki等[3]對41例ICASO患者、48例煙霧病患者和25例對照組進行p．R4810K變異發生率分析發現，ICASO也與p．R4810K變異體有關，提示在ICASO人群中可能存在特定亞群，攜帶p．R4810K突變，發生顱內動脈狹窄的機制與煙霧病相似，但程度較輕。此后，Park等[19]在韓國人群中、Xue等[20]在中國人群中也分別證實了p．R4810K與ICASO的相關性。與煙霧病流行病學特征相似，中國ICASO患者RNF213p．R4810K攜帶率明顯低于日本或韓國，且經種族亞組分析得出日本和韓國人群的風險顯著高于中國人群，遺傳異質性較明顯[21-22]。

2．3 大動脈粥樣硬化性缺血性卒中 缺血性卒中是中國最常見的卒中亞型。大動脈粥樣硬化是其主要病因[23]。2019年1月，日本的Okazaki等[24]首次報道RNF213p．R4810K增加大動脈粥樣硬化性缺血性卒中的發病風險。根據TOAST分型分析，p．R4810K突變只與大動脈粥樣硬化性有相關性。變異攜帶者卒中發作平均年齡低于非攜帶者，女性比例高，顱內前循環狹窄發生率更高。同年6月，Okazaki團隊[25]再次報道攜帶p．R4810K突變大動脈粥樣硬化性缺血性卒中患者的臨床表型特征。該研究納入70例早發性（20～60歲）大動脈粥樣硬化性缺血性卒中患者，其中攜帶p．R4810K突變17例，未攜帶53例，除外煙霧病。結果發現，p．R4810K變異在女性中更常見，所有變異攜帶者前循環均出現狹窄，變異攜帶者煙霧病家族史更常見，35%M1段或A1段狹窄患者攜帶p．R4810K變異。結合2018年Liu等[26]報道一例罕見的動脈粥樣硬化煙霧綜合征患者，其同時攜帶RNF213p．R4810K和p．T1727M突變，給予了抗血小板和他汀類藥物治療，但在隨訪中患者仍持續新增煙霧血管，且伴有左側大腦中動脈偏心性變化加劇。對于動脈粥樣硬化性顱內動脈狹窄患者，在攜帶RNF213基因突變的遺傳背景下，傳統抗血小板及降脂治療不一定能有效控制疾病進展。

2．4 顱內動脈瘤

2．4．1 顱內動脈瘤遺傳易感性 顱內動脈瘤是腦血管病理性擴張導致的瘤樣凸起，常發生于大血管近端分叉處，易破裂引發顱內出血。動脈瘤性蛛網膜下腔出血死亡率高達20%～50%[27]。既往文獻報道，部分顱內動脈瘤具有家族聚集性，且家族性動脈瘤破裂更早，在破裂時通常更大[28]。研究發現，顱內動脈瘤與一些遺傳性疾病相關，如常染色體顯性遺傳性多囊腎病、神經纖維瘤病Ⅰ型、馬凡氏綜合征、多發性內分泌腫瘤Ⅰ型、彈性假黃瘤等[29]。

2．4．2RNF213基因與顱內動脈瘤相關性 2015年，Fukushima等[30]報道一例攜帶p．R4810K突變的癥狀性頸內動脈閉塞患者，吻合術治療后出現兩次新生動脈瘤。2016年，Zhou等[31]在對法裔加拿大人顱內動脈瘤家族隊列研究中，使用外顯子測序，發現RNF213基因變異增加顱內動脈瘤風險負擔，證明RNF213突變也可能是法裔加拿大人顱內動脈瘤的危險因素。但目前該方向研究較少，存在局限性，需進一步開展相關研究。

3 基因多態性對RNF213蛋白功能影響

3．1 誘導有絲分裂異常 2013年，Hitomi等[32]通過誘導Hela細胞RNF213p．R4810K過度表達，發現攜帶變異體細胞有絲分裂時間延長4倍。進一步耗盡有絲分裂停止缺陷2蛋白（mitotic arrest deficiency 2，MAD2），去除紡錘體檢查點，并不能縮短有絲分裂時間。已知MAD2與RNF213在細胞內共定位，免疫沉淀顯示存在RNF213/MAD2復合物。p．R4810K突變型比野生型更容易與MAD2形成復合物。突變型成纖維細胞在分裂過程中MAD2失同步定位更頻繁，血管內皮細胞從分裂早期到中期時間更長，RNF213基因突變誘導多能干細胞有絲分裂失敗率更高。證實RNF213基因突變誘導有絲分裂異常，增加了基因組不穩定風險，影響血管形成過程。

3．2 參與血管重構 Sonobe等[33]發現RNF213-/-型小鼠和野生型小鼠在正常生存環境下生長至64周齡，兩者MRA結果、Willis環的解剖結構、血管壁厚/薄度無顯著差異。然而Elastica-Masson染色顯示，RNF213-/-型小鼠結扎術后血管內膜和內側層明顯較野生型薄，提示缺乏RNF213基因小鼠不會自發產生煙霧病，表明RNF213功能喪失不能充分誘導煙霧病，影響RNF213-/-型血管重構可能有其他因素參與。次年該團隊再次發表研究，在對RNF213-/-型小鼠及野生型小鼠進行頸總動脈結扎后第1天和第7天，分別對兩組小鼠檢測血管內MMP-9的表達，發現RNF213-/-型小鼠MMP-9表達明顯高于野生型小鼠。RNF213-/-型小鼠在第14天時血管壁明顯變薄[34]。提示RNF213基因誘導血管重構與MMP-9表達有關，同時可能存在其他通路效應。2015年，Ito等[35]報道，在股動脈結扎后3～28 d，RNF213-/-型小鼠的血流恢復和血管重構顯著改善，提示RNF213基因在慢性缺血病理性血管網絡發育中有潛在作用。

4 RNF213基因相關腦血管病潛在治療方案

4．1 基因水平治療 微小RNA（microRNA，miRNA）是一種非編碼RNA，通過與特定mRNA 3’-非翻譯區（3’-untranslated region，3’-UTR）結合調節基因表達。血清miRNA的表達特征具有疾病診斷和預后價值[36]。Dai等[37]對煙霧病患者和對照組的血清樣本進行全基因組miRNA陣列分析，證實血清miR-106b、miR-130a、miR-126和miR-125a-3p在煙霧病患者中失調。同時RNF213基因是煙霧病16個差異表達的血清miRNA的潛在治療靶點。針對血清miRNA調節RNF213表達是一種潛在的治療策略，值得進一步研究。

4．2 靶向藥物治療 在血管生成途徑中，血管生成因子和抗血管生成因子對內皮細胞發揮影響。Kobayashi等[38]發現干擾素-β可通過啟動子中的信號轉導子和轉錄激活子X上調RNF213基因表達，介導干擾素-β抗血管生成活性。進一步研究提示，p．R4810K突變、AAA結構域中Walker B序列突變可通過降低ATP酶活性，穩定低聚物，抑制血管生成。而損傷AAA結構域中Walker A序列，不會抑制血管生成。低氧實驗表明，p．R4810K突變小鼠血管生成能力較低，更容易受到腦缺氧的攻擊。提示對RNF213蛋白不同結構域的調控，可能對血管形成發揮相反的作用。據此，與Walker A序列結合的ATP特異性抑制劑是一種有前景的、在缺氧條件下可提高低氧耐受性的腦血管病治療候選藥物。

4．3 免疫機制調控 Ohkubo等[39]報道促炎細胞因子干擾素G和TNF A在體外和體內都協同激活RNF213基因的轉錄。AKT途徑和PKR途徑化學抑制劑顯著抑制內皮細胞RNF213轉錄激活，破壞其血管生成潛能，表明RNF213及其上游途徑協同組織血管生成過程。RNF213基因敲除引發細胞周期促進基因內源性表達顯著下降，使細胞增殖和血管生成能力減低，提示該基因通過調節下游途徑影響細胞增殖過程，且內皮細胞比來自其他組織的細胞更容易受到RNF213基因的細胞生長調控功能的影響。RNF213基因與血管形成過程密切相關，能響應來自環境的炎癥信號，以獲得相應的基因表達。該基因不同位點突變或上下游通路的調控可能產生完全相反的作用機制，為煙霧病、ICASO等腦血管病的免疫治療提供新思路。

5 RNF213基因相關腦血管病研究局限及展望

RNF213基因與煙霧病、ICASO、顱內動脈瘤等腦血管病密切相關。利用RNF213基因分型對腦血管病劃分出新亞組，為分析相關腦血管病的發病機制、臨床表型和治療方案等提供了新的思路。但當前，國內外關于RNF213基因相關腦血管病的研究仍有許多不足：①數據可靠性不足：目前數據多來源于單中心、小樣本量研究，信息可靠性有限，需進一步完善大樣本量、多中心臨床隨機對照研究以驗證。②存在種族偏倚：基于煙霧病、ICASO在東亞人群中發病率相對高，RNF213基因有關研究以亞洲人群為主，歐洲人群較少，且目前研究提示RNF213與白種人煙霧病患者相關性低。有必要對西方國家人群煙霧病、顱內外動脈狹窄的遺傳背景開展研究。③病種局限：當前對RNF213基因相關腦血管病研究以煙霧病、ICASO為主。既往文獻報道提示，RNF213基因突變具有臨床表型多樣性。考慮到腦血管病種類多，發病率高，且具有一定的遺傳傾向，進一步探討其他腦血管病與RNF213基因相關性可能有一定意義。④缺乏長期隨訪：以煙霧病為例，RNF213基因相關腦血管病存在慢性進行性加重，但當前研究以橫斷面分析為主，缺乏遠期隨訪觀察。對RNF213基因突變患者進行長期隨訪能幫助認識RNF213突變臨床表型的衍變形式。⑤缺乏病理結果：當前RNF213基因相關腦血管研究以臨床表型和流行病學特征分析為主，缺乏對疾病本質病理生理過程的認識。通過構建疾病模型等方式，對病理生理機制開展研究，不僅能檢驗存在部分ICASO為早期煙霧病的假說，也有利于防治。⑥RNF213基因功能尚未清楚：目前國內外文獻報道RNF213基因對血管生成調控可能存在雙向作用，但具體作用形式尚不明確。研究RNF213基因調控機制對煙霧病、ICASO等疾病的治療具有重要意義。

綜上所述，目前的研究已提示RNF213基因與煙霧病、ICASO等腦血管病有關，且兩種疾病存在人群分布、受累血管分布的相似性，但仍有很多問題尚未解決。對RNF213基因相關腦血管病的研究，可能為腦血管病防治提供新的方向，值得關注。

【點睛】RNF213基因與煙霧病、顱內大動脈狹窄/閉塞等腦血管病有關，對RNF213基因相關腦血管病的研究，可能為腦血管病防治提供新的方向。