致病基因

被稱為“天才病”的馬方綜合征（Marfan syndrome，MFS），其致病基因是FBN1基因。
 
FBN1基因位于人15號常染色體上，包含66個(gè)外顯子，7種蛋白結(jié)構(gòu)域，編碼2871個(gè)氨基酸，是一種原纖維蛋白。
 
7種蛋白結(jié)構(gòu)域包括鈣結(jié)合表皮生長因子結(jié)構(gòu)域（cbEGF）、表皮生長因子結(jié)構(gòu)域（EGF）、TGF-β蛋白結(jié)合結(jié)構(gòu)域（TB）、混合結(jié)構(gòu)域、脯氨酸富集結(jié)構(gòu)域、N末端結(jié)構(gòu)域和C末端結(jié)構(gòu)域。
 
原纖維蛋白是微纖維的主要組分，在脊椎動(dòng)物中，起到支架作用，存在于人體很多組織，如心內(nèi)膜心瓣膜、大血管、骨骼等。
 
微纖維廣泛存在于彈性纖維的邊緣，在彈性纖維的生成過程中使彈性蛋白沉積，如肌腱、角膜等組織，是機(jī)體重要的組成部分;也可以單獨(dú)成束狀存在于無彈性蛋白的組織中，如懸韌帶。
 
FBN1基因異常會(huì)影響彈性纖維和其他結(jié)締組織纖維的結(jié)構(gòu)和功能，使相應(yīng)的器官出現(xiàn)發(fā)育不良和功能異常的癥狀。
 
研究人員表示，MFS患者的主動(dòng)脈彈性蛋白有異常、橋粒蛋白和異橋粒蛋白減少、賴氨酰殘基相應(yīng)增加、病人尿中羥脯氨酸排泄量有增高、血中黏蛋白和黏多糖也增高。

 

圖1 FBN1基因相關(guān)信息，來源于RDDC官網(wǎng)

 

FBN1基因突變所導(dǎo)致的各種結(jié)締組織病變被統(tǒng)稱為原纖維蛋白病。原纖維蛋白病是目前危害嚴(yán)重的全身性結(jié)締組織疾病，具有較高的致殘和致死率。

 

MFS是原纖維蛋白病的典型代表，目前鑒定MFS的主要三個(gè)臨床標(biāo)準(zhǔn)包括：胸主動(dòng)脈瘤或夾層、晶狀體異位或多系統(tǒng)衰竭，出現(xiàn)這些癥狀可基本判定。

圖2 FBN1參與的組織纖維的合成過程以及MFS臨床表現(xiàn)的機(jī)制概述
 

疾病分類

FBN1基因有著眾多的突變類型，其中錯(cuò)義突變約占所有FBN1突變的2/3，提前終止突變和無義突變約占1/4。

 

小的插入、刪除或重復(fù)大約有10-15%的概率會(huì)導(dǎo)致提前終止密碼子的出現(xiàn)或拼接錯(cuò)誤，大多數(shù)則導(dǎo)致外顯子跳躍；還有少量會(huì)出現(xiàn)重排，包括大范圍的刪除和插入。

 

根據(jù)FBN1基因突變可分為兩大類，第一類主要影響FBN1蛋白的轉(zhuǎn)錄和翻譯，導(dǎo)致FBN1含量減少或結(jié)構(gòu)縮短；另一類主要影響FBN1蛋白質(zhì)的折疊和組裝。FBN1基因不同的突變導(dǎo)致不同的疾病類型，如MFS、MPL綜合征、MASS綜合征、肢端發(fā)育異常類、硬化性皮膚綜合征。

 

MFS是最早確定FBN1基因突變導(dǎo)致的疾病之一。其所有病例都在FBN1基因的24-32外顯子區(qū)間內(nèi)發(fā)生突變，是基因型表型相關(guān)性最一致的區(qū)間，該區(qū)間發(fā)生突變的患者都表現(xiàn)出嚴(yán)重的MFS癥狀或早發(fā)性主動(dòng)脈病變。因此，24-32外顯子區(qū)間一直是MFS的研究熱點(diǎn)。

 

MPL綜合征，又叫新生兒早衰綜合癥、馬凡脂肪代謝障礙綜合征，是一種罕見的顯性遺傳病。其主要致病原因是FBN1基因的C末端倒數(shù)第二外顯子發(fā)生提前終止突變或者外顯子剪切突變。目前報(bào)道發(fā)現(xiàn)有7個(gè)案例，其主要癥狀為輕微的MFS癥狀、早衰以及脂肪代謝障礙。

 

MASS綜合征，患者表現(xiàn)出了部分MFS癥狀，包括長肢，胸廓畸形，大肌萎縮，主動(dòng)脈根部輕度擴(kuò)張，特別是二尖瓣脫垂。主要特征是二尖瓣脫垂和主動(dòng)脈根部擴(kuò)張，因此命名為MASS綜合征，取自于涉及的四個(gè)器官組織的首字母。

 

肢端發(fā)育異常是常染色體顯性疾病，其臨床癥狀是身材矮小、手腳短、關(guān)節(jié)受限、皮膚增厚。肢端發(fā)育異常類包括短指-球狀晶體綜合征，肢端發(fā)育不良癥，肌發(fā)育不良癥。在短指-球狀晶體綜合征中，會(huì)有類似MFS的晶狀體異位，但身材上的癥狀卻是和MFS具有的高個(gè)子癥狀相反。導(dǎo)致肢端發(fā)育異常類疾病的突變區(qū)域，主要集中于FBN1基因的41-42號外顯子。

 

硬化性皮膚綜合征是由FBN1基因雜合突變引起的顯性遺傳病，患者通常整個(gè)身體覆蓋堅(jiān)硬、厚的皮膚，導(dǎo)致關(guān)節(jié)僵硬和攣縮；還包括偶發(fā)的脂肪代謝障礙和肌肉無力等其他癥狀。據(jù)報(bào)道，硬皮病的主要突變區(qū)域是37-38外顯子。

 

表1 疾病表型

 

小鼠模型

自1991年MFS致病基因確定以來，多種相關(guān)動(dòng)物模型開始建立。小鼠模型包括：大片段敲除小鼠，如mgN、mgR、mgΔ、WMΔ、H1Δ；小鼠以及錯(cuò)義突變小鼠，如C1039G、W1572C、D1545E。

 

早期模型是mgΔ和mgR小鼠，mgΔ小鼠是將FBN1的19-24外顯子替換為Neo序列，mgR小鼠是在18-19外顯子之間插入了Neo序列。這兩種小鼠只有在純合子內(nèi)才有表型，而且壽命極短。

 

后期在mgΔ基礎(chǔ)上重新編輯，將19-24外顯子替換為loxP和neo序列，從而獲得了mgΔloxPneo小鼠，并成功在雜合子獲得表型。

 

C1039G和GT-8的雜合子個(gè)體雖然也有表型出現(xiàn)，但是C1039G、GT-8和mgN純合子小鼠壽命極短。

 

H1Δ和WMΔ純合子小鼠就有較長的壽命。WMΔ小鼠無論是純合子和雜合子都很好的模仿了人短指-球狀晶體綜合征的癥狀。H1Δ小鼠刪除了第七外顯子，但表型正常。

 

除此之外，W1572C小鼠很好的模擬了硬化性皮膚綜合征，并且無論是純合子還是雜合子都能夠進(jìn)行繁育。D1545E雜合小鼠也能模擬硬化性皮膚綜合征的癥狀。后期使用整合素治療這兩種突變小鼠時(shí)，發(fā)現(xiàn)在D1545E雜合小鼠中有較好的治療效果。

表2 FBN1基因突變小鼠模型