師悅，李慕聰，趙久良，王遷，趙秀麗，李夢濤

結(jié)締組織病(connective tissue disease, CTD) 相關(guān)肺動脈高壓 (pulmonary arterial hypertension, PAH)是一類由基因和環(huán)境共同作用導(dǎo)致的疾病，確切發(fā)病機制目前尚不明確。因其臨床表現(xiàn)隱匿、早期診斷困難以及治療措施和療效有限，成為CTD患者死亡的重要因素之一[1]。CTD包括系統(tǒng)性紅斑狼瘡(systemic lupus erythematosus, SLE)、系統(tǒng)性硬化癥(systemic sclerosis, SSc)、原發(fā)性干燥綜合征(primary Sj?gren’s syndrome, pSS)、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎(rheumatoid arthritis, RA)和未分化結(jié)締組織病(undifferentiated CTD, UCTD)等多種自身免疫性疾病[2]。CTD是一類多基因遺傳性疾病，隨著基因檢測技術(shù)的不斷進(jìn)步，研究發(fā)現(xiàn)了越來越多的強關(guān)聯(lián)基因位點[3]。PAH是CTD的嚴(yán)重并發(fā)癥，主要特征為肺血管病變所致肺動脈阻力的進(jìn)行性升高，最終發(fā)展為右心衰竭[4]。世界衛(wèi)生組織(WHO)根據(jù)病因?qū)⒎窝h(huán)高壓患者分為5型，PAH屬于第Ⅰ型，包括特發(fā)性PAH(idiopathic PAH, IPAH)、遺傳性PAH(heritable PAH, HPAH)和CTD-PAH等[5]。針對PAH的遺傳學(xué)研究主要圍繞IPAH和HPAH展開：其中IPAH患者可能存在對肺血管疾病的基礎(chǔ)遺傳易感性，而HPAH患者的病因主要是由于遺傳性基因突變。目前針對CTD-PAH的遺傳學(xué)研究主要集中在SSc-PAH、SLE-PAH和pSS-PAH，現(xiàn)有針對CTD-PAH的全基因組關(guān)聯(lián)分析(genome-wide association analysis, GWAS)研究顯示該類疾病具有一定的基因易感性，TGF-β受體信號通路及炎癥信號通路一些相關(guān)基因突變均可能增加CTD患者并發(fā)PAH的風(fēng)險。本文對SSc-PAH、SLE-PAH、pSS-PAH的遺傳學(xué)研究進(jìn)展作一綜述；通過參考IPAH、HPAH的大量遺傳學(xué)研究結(jié)論，對比總結(jié)CTD-PAH的易感基因及可能的作用機理，從而有望發(fā)現(xiàn)CTD-PAH的風(fēng)險基因與早期檢測生物標(biāo)志物，以期改善CTD-PAH的診治現(xiàn)狀。

1 PAH遺傳學(xué)研究進(jìn)展

骨形態(tài)發(fā)生蛋白2型受體(BMPR2)屬于轉(zhuǎn)化生長因子β(TGF-β)家族的信號分子，是PAH最常見的遺傳性突變基因，可分別解釋53%～86%的HPAH發(fā)病和14%～35%的IPAH發(fā)病[6]。BMPR2突變以常染色體顯性方式遺傳，通過影響骨形態(tài)發(fā)生蛋白(BMP)信號通路和TGF-β信號通路的正常表達(dá)參與肺動脈血管重塑[7]，外顯率不完全且表現(xiàn)度因人而異[8]。TGF-β家族一些其他基因的突變也被證實與PAH發(fā)病相關(guān)。通過對于遺傳性出血性毛細(xì)血管擴(kuò)張癥與PAH并發(fā)的家系研究，Harrison等[9]發(fā)現(xiàn)TGF-β家族的激活素樣激酶基因(ALK1)和內(nèi)皮素糖蛋白基因(ENG)中存在PAH的致病突變；后續(xù)研究在大規(guī)模PAH患者中進(jìn)一步確認(rèn)了ALK1在PAH早期發(fā)病中的作用[10]。基于歐亞人群的隊列研究以及功能學(xué)實驗證實，SMAD1、SMAD4、SMAD5、SMAD9突變通過改變BMP信號通路水平導(dǎo)致PAH發(fā)生[11]。此外，一些參與BMP通路調(diào)控的基因，如：陷窩蛋白1(CAV1)、鉀通道亞家族K成員3(KCNK3)等，其突變也與PAH發(fā)病相關(guān)[12-14]。

基于歐洲人群的大規(guī)模隊列[15]以及GWAS[16-17]等多個研究，也分別發(fā)現(xiàn)在TBX4、ATP13A3、AQP1、SOX17、GDF2、與整合應(yīng)激通路相關(guān)的EIF2AK4等基因中存在罕見突變，可以導(dǎo)致PAH發(fā)病。后續(xù)的功能學(xué)研究也證實了這些突變基因在PAH發(fā)病過程中的可能作用機制[17-19]。

2 CTD-PAH遺傳學(xué)研究進(jìn)展

針對CTD-PAH的GWAS研究顯示，CTD-PAH患者中存在的突變基因與固有免疫、適應(yīng)性免疫、炎癥通路、血管重構(gòu)等多個生理過程有關(guān)?；蛲蛔兒兔庖呶蓙y的共同作用造成肺血管內(nèi)皮細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞和免疫細(xì)胞的功能障礙，最終造成肺血管的重構(gòu)以及PAH的發(fā)生發(fā)展。目前尚未發(fā)現(xiàn)針對CTD-PAH整體疾病譜有區(qū)別于IPAH、HPAH相對共性的突變，相關(guān)遺傳學(xué)研究主要涉及SSc-PAH、SLE-PAH和pSS-PAH 3個方向，已報道的CTD-PAH突變基因及位點見表1。

2.1 SSc-PAH

在美國[20]和歐洲[21]開展的CTD-PAH隊列研究中，在SSc患者中經(jīng)右心導(dǎo)管試驗確診合并PAH的比例約為10%～12%，在所有類型的CTD中為最多，所以目前針對CTD-PAH的遺傳學(xué)機制探討大部分圍繞SSc-PAH。

作為在IPAH和HPAH患者中最常見的BMPR2基因突變，有研究顯示在SSc-PAH患者的肺組織和小鼠模型中觀察到了BMPR2蛋白含量的降低和TGF-β受體活性的改變[22]，但是在兩個樣本量較小的人群驗證研究中BMPR2基因與SSc-PAH的相關(guān)性不顯著[23-24]。除BMPR2以外，在部分HPAH患者中也發(fā)現(xiàn)了TGF-β受體信號通路相關(guān)的ALK1[25]和ENG[26]的突變。其中ENG基因參與編碼的內(nèi)皮素是一種主要存在于人血管內(nèi)皮細(xì)胞的同二聚膜糖蛋白，是TGF-β受體復(fù)合物的一部分。在29名SSc-PAH患者和140名SSc不合并PAH患者中，ENG基因第七個內(nèi)含子的插入突變(6bINS)頻率存在顯著差異[27]，而ENG基因多態(tài)性在SSc患者中的功能意義以及在更大規(guī)模人群中的檢測意義尚待確定。然而Koumakis等[28]的人群驗證研究并沒有在BMPR2、ALK1、TGFBR2和ENG 4個TGF-β受體信號通路相關(guān)的候選基因中發(fā)現(xiàn)有統(tǒng)計學(xué)意義的單核苷酸多態(tài)性位點。在與PAH基因調(diào)控相關(guān)的BMP信號通路中，SMAD基因家族被證明存在顯著的致病意義[11]，但是在SSc-PAH患者中這些結(jié)果還有待驗證。

另外Manetti等[29]的研究發(fā)現(xiàn)，趨化因子基質(zhì)細(xì)胞衍生因子1(SDF-1/CXCL12)的等位基因突變與SSc患者發(fā)生PAH等微血管病變顯著相關(guān)，這可能是由于SDF-1/CXCL12及其受體CXCR4在血管生成和胚胎的心腦血管發(fā)育過程中有重要的調(diào)節(jié)作用[30]。Takagi等[31]則將興趣點放在了缺氧誘導(dǎo)因子(HIF)1α相關(guān)基因位點上：HIF1α在缺氧狀態(tài)下由內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生，可能參與到SSc患者的肺血管損傷過程當(dāng)中[32]，HIF1α基因rs12434438位點的AA基因型可能會增加SSc患者的PAH發(fā)病風(fēng)險。

除上述舉例外，過往的回顧性隊列研究還發(fā)現(xiàn)了一些與SSc-PAH發(fā)病機制和不良結(jié)局相關(guān)的基因位點(表1)，但其致病機理尚未確定。對于SSc-PAH遺傳相關(guān)性的研究和相關(guān)聯(lián)區(qū)域的精確定位仍需更多高質(zhì)量和大規(guī)模的患者隊列研究來提高統(tǒng)計分析效力。

2.2 SLE-PAH

在東亞人群中，SLE-PAH是CTD-PAH的主要類型：在中國人群中，占比最高的CTD-PAH為SLE-PAH(58.4%)，其次為SSc-PAH(26.3%)和pSS-PAH(15.3%)[33]；在韓國人群中，SLE-PAH、SSc-PAH、類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎相關(guān)PAH、混合性結(jié)締組織病相關(guān)PAH分別占35%、29%、13%和6%[34]；在日本人群中，占比最高的CTD-PAH為混合性結(jié)締組織病相關(guān)PAH(43%)，SLE-PAH、SSc-PAH分別占29%和19%[35]。然而針對SLE-PAH和pSS-PAH的遺傳相關(guān)性的研究較為匱乏。

大型GWAS研究中已經(jīng)報道了TNIP1、PRDM1、JAZF1、UHRF1BP1和IL-10等基因變異位點與SLE的易感性相關(guān)[36]。CBLN2基因位于染色體18q22.3，其轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物mRNA在PAH患者的肺組織中表達(dá)顯著高于正常人的肺組織，其編碼產(chǎn)物小腦肽2由肺內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生，作用于肺血管的平滑肌細(xì)胞，并且在GWAS中發(fā)現(xiàn)該基因與PAH相關(guān)[37]。Huang等[38]2018年在一項基于中國人群的回顧性隊列研究中，針對CBLN2、BMPR2、ALK1、ENG、SMAD9等已知IPAH和HPAH致病基因的一些突變位點，對87例SLE-PAH患者與166例SLE不合并PAH患者進(jìn)行單核苷酸多態(tài)性(single nucleotide polymorphism, SNP)測序發(fā)現(xiàn)，僅有CBLN2(rs2217560)的單核苷酸多態(tài)性與PAH的發(fā)病顯著相關(guān)。然而，Pousada等[39]在3例西班牙SLE-PAH患者中檢測到了BMPR2、ALK1、ENG等的一些突變位點，可能為PAH潛在致病因素(表1)。2項研究結(jié)論不同，可能是由于Pousada等[39]的研究SLE-PAH樣本數(shù)量過少，或是由于2項研究人群存在一定的種族和地域差異。

表1 研究中報道的CTD-PAH突變基因及位點Table 1 CTD-PAH associated mutant gene loci in previous studies

2.3 pSS-PAH

在中國漢族人群針對pSS的GWAS研究中發(fā)現(xiàn)，除了在歐洲人群中證實的STAT4、TNFAIP3 和主要組織相容性復(fù)合體(MHC)基因以外，GTF21和RBMS3也被發(fā)現(xiàn)和中國人群對pSS的易感性相關(guān)[40-41]。針對pSS-PAH的遺傳學(xué)研究目前國際上尚無報道。國內(nèi)王婕穎等[42]研究發(fā)現(xiàn)，和pSS不合并PAH的患者相比，在pSS-PAH中EBF1(rs3843489)和STAT4(rs10168266)基因型頻率均存在顯著差異。EBF1基因主要參與早期B細(xì)胞的發(fā)展，包括染色質(zhì)譜系的特異性變化、基因VDJ的重排、抗原驅(qū)動后的B細(xì)胞活化和終末分化等過程[43]。STAT4基因主要在T細(xì)胞和自然殺傷(NK)細(xì)胞中表達(dá)，在多種CTD和自身免疫性心包包炎中被發(fā)現(xiàn)與細(xì)胞因子IL-12介導(dǎo)的干擾素通路異常活化相關(guān)[44-45]。

綜上，CTD-PAH患者早期診斷困難、預(yù)后極差，為CTD患者重要的死亡原因之一。盡管現(xiàn)有研究發(fā)現(xiàn)TGF-β家族的ENG可能與多種CTD-PAH的發(fā)病過程相關(guān)，但不同CTD-PAH患者的突變基因譜差異較大。目前針對CTD-PAH的遺傳學(xué)研究主要集中在歐美人群發(fā)病率較高的SSc-PAH，并且由于人種差異導(dǎo)致的SNP位點頻率差別較大，因此中國人群的相關(guān)研究亟待開展。CTD-PAH的遺傳學(xué)背景與IPAH和HPAH差別較大，除TGF-β(如：BMPR2、ALK1、ENG)和BMP等PAH相關(guān)信號通路外，NF-κB和干擾素(如：TNFAIP3、TLR4)等炎癥信號通路相關(guān)基因也應(yīng)受到重視。后續(xù)研究應(yīng)著眼于建立不同種族人群CTD-PAH致病基因突變譜，通過基因篩查幫助患者早診早治，以期在臨床上提高患者的預(yù)后。