Fabry病的生物标志物研究进展

张 丹，张 炯综述，王金泉审校

0 引 言

Fabry病（Fabry disease，FD）是一种以α⁃半乳糖苷酶A（alpha⁃galactosidase A，α⁃Gal A）活性下降为特征的罕见X连锁隐性遗传溶酶体贮积病。α⁃GalA基因突变导致该酶活性部分或全部丧失，造成其代谢底物三己糖酰基鞘脂醇（globotriaosylceramide，Gb3）和相关的鞘糖脂在人体各器官、组织大量贮积，最终引起一系列器官病变，进而影响FD患者的预后［1］。目前FD的确定诊断主要依赖α⁃GalA活性、GLA基因突变检测及病理发现细胞内特征性的嗜锇性包涵体。FD受累器官功能衰竭时预后较差，已有研究证明早期开始酶替代治疗（enzyme re⁃placement therapy，ERT）可改善FD患者的远期预后。虽然，目前有两种重组酶已应用于临床，分别为半乳糖苷酶α（Replagal®）和半乳糖苷酶β（Fabra⁃zyme®），可使疾病相对稳定，延缓受累器官的功能减退，但不能逆转受累靶器官。因此，早期诊断和明确疾病分期至关重要。本文主要对新发现的FD相关靶器官损伤标志物和诊断价值以及可能的干预靶点作一综述。

1 Fabry病的生物标志物Gb3与Lyso⁃Gb3

Gb3是酶α⁃GalA的底物，长期以来血浆和/或尿液中Gb3浓度被认为是诊断FD的潜在生物标记。尿液Gb3检测的灵敏性高于血浆，但对于迟发型患者尿Gb3检测不敏感。在一项包括经典型及迟发型FD患者的临床研究中，所有经典型男性患者尿Gb3明显升高，而仅50%迟发型男性出现尿Gb3轻度升高；经典型女性杂合子患者中，97%出现尿Gb3水平升高，而迟发型女性尿Gb3均不升高［2］。Togawa等［3］将迟发型男性及女性患者分别与健康对照组相比，结果两者血浆Gb3水平与对照组均无显著差异。此外，多项研究表明血、尿Gb3不能有效地反映FD的严重程度和预后、评估ERT的疗效。因此，测量血浆或尿液Gb3仅对酶活性完全缺失或非常低下的经典型FD男性患者具有可靠的诊断价值。

Aerts等［4］首次提出Lyso⁃Gb3（即 Gb3的脱酰化产物）可作为FD的生物标志物。Lyso⁃Gb3是一种含有极性糖基的阳离子两亲分子，相对亲水性。一般情况下，Lyso⁃Gb3在体液中浓度较Gb3低，然而在FD患者中，Lyso⁃Gb3可升至正常值高限的100倍，与α⁃Gal A活性呈负相关。并且所有男性和大部分女性患者，无论有无典型症状，血浆中lyso⁃Gb3浓度均显著增加。事实上，lyso⁃Gb3不仅是FD的生物标记，还能在体外诱导平滑肌细胞增生，导致血管内膜中层增厚和心肌肥厚，在FD发生发展中起促进作用［4］；在肾小球足细胞，lyso⁃Gb3逐渐蓄积可促进细胞外基质蛋白如纤连蛋白、Ⅳ型胶原蛋白的过度表达和生成。进一步研究发现，男性患者血浆lyso⁃Gb3浓度普遍高于女性，经典型FD患者血浆lyso⁃Gb3浓度高于非经典型患者［3，5⁃6］。α⁃Gal A基因缺陷类型与血浆lyso⁃Gb3浓度有一定关系，当lyso⁃Gb3＞2.7 ng/mL时，患者携带可产生经典型临床症状的突变基因［5］；而当患者lyso⁃Gb3水平正常时，一般无任何临床症状，通常携带特殊的GLA基因突变，如p.R112H 和 p.P60L［5⁃6］。上述结果表明，血浆中 lyso⁃Gb3的检测对携带未知基因突变的FD患者可在一定程度上评估其临床表现。

lyso⁃Gb3在疾病诊断、评估病情进展及治疗反应等方面均有显著作用。一项包括43名经典型FD患者（男性22名，女性21名）的研究中，所有患者在治疗前均有lyso⁃Gb3水平升高，经过3个月不同方式的ERT治疗后，血浆lyso⁃Gb3水平显著下降，其中男性患者尤为明显［7］。Skrunes等［8］对FD患者随访观察5～14年，发现血浆中lyso⁃Gb3下降程度与酶治疗剂量呈显著正相关。Auray等［9］对83例FD患者和77例健康对照行尿液分析，结果健康对照组尿液中未检测到lyso⁃Gb3，而FD患者尿lyso⁃Gb3明显升高，表明尿lyso⁃Gb3也是一个潜在的FD生物标志物，在Fabry疑似病例中有重要的辅助诊断价值，但能否用来评估疾病严重程度和进展仍有待进一步研究。

2 Fabry病肾损害的生物标志物

肾损伤的生物标志物主要存在于尿液中，异常排泄反映了FD累及肾。蛋白尿是FD肾损害的首要临床表现之一，是Fabry肾病诊断的金标准。经典型Fabry病患者通常在20～30岁开始出现蛋白尿。West等［10］发现蛋白尿可进一步加速肾损害，是Fab⁃ry肾病进展的独立危险因素。尽管有大量研究探索新的Fabry肾病的生物标志物，迄今为止，除蛋白尿和血清肌酐之外，仍未发现其他生物标志物可用于Fabry肾病的诊断和长期随访。事实上，蛋白尿并非肾损伤的早期标志物。在肾受累早期阶段，从肾小球滤过的蛋白质增多，但由于肾小管对尿蛋白代偿性重吸收增加，因而临床上并不表现出蛋白尿。因此，当早期FD累及肾，肾小球滤过率（glomerular fil⁃tration rate，GFR）和尿蛋白还在正常范围时，肾小球内皮细胞、上皮细胞及肾小管上皮细胞、间质细胞已出现溶酶体贮积。

胱抑素C是小分子量蛋白质，由机体所有有核细胞产生，仅通过肾小球滤过而被清除，是反映肾小球滤过率变化的内源性标志物，在近曲小管重吸收，随后完全代谢分解，不重吸收入血液，也不通过尿液排泄。在一项多中心观察性研究中，Torralba⁃Cabeza等［11］发现胱抑素C对监测FD患者早期肾受累和/或GFR下降具有更高的特异性和敏感性，还可评估ERT的疗效，是一个有价值的预测性标志物，其反映GFR的早期变化较血肌酐更加敏感。

2.1 足细胞尿FD患者α⁃Gal A底物主要沉积于肾小球足细胞，从而导致其结构与功能改变。足细胞上存在多种特异性标志物，如synaptopodin、WT⁃1、GLEPP⁃1、nephrin、podocalyxin等，这些蛋白质在维持足细胞正常结构起重要作用［12］。Takahashi等［13］应用免疫组化染色法观察发现Fabry病患者足细胞Synaptopodin分布异常，推测可能与Gb3大量沉积产生的机械应力有关。synaptopodin是在足突高度表达的蛋白，与肌动蛋白微丝紧密相连以调节足细胞收缩，阻止足细胞骨架重构、迁移，其突变或缺失可以导致足突融合从而引起蛋白尿［14］。此外，Gb3在足细胞中大量沉积，促使肌动蛋白微丝与整合素β1或β3亚基相互作用，足细胞收缩和迁移增强，进而导致足细胞脱落，最终出现足细胞尿［15］。Thrimarchi等［16］利用synaptopodin作为免疫荧光标记物计数尿液中的足细胞，结果发现FD患者较健康对照组尿足细胞计数明显增加。进一步根据是否给予ERT将患病组分为两亚组，发现接受ERT的患者尿足细胞较未治疗者明显减少。FD患者尿液中足细胞出现先于蛋白尿，而接受酶替代治疗后足细胞明显减少。因此，足细胞尿可作为肾早期受累的标志物，并且可准确评估患者对治疗的反应。

2.2 尿调节素某些蛋白质的异常排泄可能反映肾小管重吸收或分泌功能障碍。尿调节素（Uromod⁃ulin，UMOD）也称为Tamm⁃Horsfall蛋白，分子量为95kDa的糖蛋白，由肾小管髓袢升支粗段与远曲小管的细胞合成。在肾小管细胞内质网中产生，随后被运送到顶端细胞膜作为糖基磷脂酰肌醇锚定蛋白，最后通过蛋白酶水解释放到尿液。2002年，Ranton等［17］首次发现FD患者UMOD排泄明显减少，且肾小管上皮细胞UMOD表达与Gb3储积程度成反比。FD患者尿调节素的异常排泄可能与UMOD终末氨基酸K432的C⁃端缺失以及异常蛋白大量水解有关，在ERT治疗后，FD患者UMOD水平可恢复至正常。

2.3 BikuninBikunin也称尿胰蛋白酶抑制剂，为丝氨酸蛋白酶抑制剂，主要存在于血浆和肝中，从尿液排泄。Bikunin能直接抑制炎性介质的大量释放，还可通过抑制细胞外信号调节蛋白激酶和早期生长反应因子⁃1，减少肿瘤坏死因子⁃α产生，有效保护肾免受全身性炎症反应引起的损伤。2013年，Lepedda等［18］首次报道Fabry肾病患者的尿Bikunin水平较健康对照组显著升高，有些患者尿Bikunin升高先于蛋白尿。表明Bikunin可作为早期肾受累的生物标志物，监测早期肾损害。目前，对Bikunin的来源及其在尿中水平升高的机制仍不清楚，有待进一步研究。

3 Fabry心脏病的生物标志物

常见心脏疾病（如心肌梗塞、慢性心力衰竭）的生物标志物已经用于疾病的诊断和指导治疗。其中肌钙蛋白和脑利钠肽分别在心肌梗塞和慢性心力衰竭的诊断中具有重要价值；高敏肌钙蛋白T（high⁃sensitive troponin T，hsTNT）是在传统肌钙蛋白检测和性能上加以改进的方法，可检测到微小的心肌损伤，并且与缺血性/非缺血性心脏病的预后有关。最近，Seydelmann等［19］对75例FD患者进行了前瞻性队列研究，结果发现血浆hsTNT水平与左室心肌纤维化呈正相关，与GFR呈负相关。进一步对其中的 58例患者进行（3.9±2.0）年的随访，初始hsTNT＞14ng/L的患者心肌纤维化程度显著增加，同时伴有左室壁变薄和射血分数减少，进一步表明hsTNT是预测FD患者心肌病进展的有效指标。然而，对于Fabry心脏病，目前尚缺乏足够的研究显示这些生物标志物在心脏损害和疾病进展等方面的意义。

脑钠肽前体（N⁃terminal pro⁃brain natriuretic peptide，NT⁃proBNP）是目前利钠肽家族在心衰的诊断及预后中应用最广泛的生物标志物，当心脏压力或容量负荷增加导致心室壁张力增高时，由心室大量分泌。由于Fabry心脏病患者通常在疾病终末阶段才出现心力衰竭，既往研究认为该生物标志物与Fabry心脏病的相关性较低。然而近年研究表明NT⁃proBNP水平能够敏感地反映Fabry病患者心脏受累的早期变化（如舒张功能障碍），并与心脏病变的严重程度相关［20］。2013 年，Coats等［21］对 117 例 FD患者进行3年的随访观察，发现心脏受累的患者血浆NT⁃proBNP水平显著升高，并且其水平与心功能分级和左心室充盈压呈正相关。此外，心脏受累患者还未出现左心室肥厚时就已经有NT⁃proBNP水平升高，表明NT⁃proBNP可能是Fabry亚临床心脏病的重要标志物，也有助于指导早期开始ERT治疗。

心肌肌钙蛋白作为心肌损伤的实验室生物标志物已广泛应用于临床。2013年，Feustel等［22］对14名FD患者进行长期随访，结果21%患者肌钙蛋白I持续升高，并且伴有左室后壁直径增加和蛋白尿，表明肌钙蛋白I是评估Fabry患者心脏损害的可靠潜在实验室指标。

炎性细胞因子可促进心肌炎症反应和间质纤维化，甚至导致心力衰竭。Chen等［23］在一项病例对照研究中发现，25例Fabry心脏病患者（伴左心室肥厚）在ERT 12个月后，左心室质量、左心室质量指数（left ventricular mass index，LVMI）、室间隔厚度显著改善，血浆Lyso⁃Gb3水平及炎性细胞因子如白细胞介素⁃6（interleukin ，IL⁃6）、IL⁃2、肿瘤坏死因子⁃α、单核细胞趋化蛋白1（monocyte chemoattractant pro⁃tein 1，MCP⁃1）均明显下降。其中，IL⁃6和MCP⁃1水平与LVMI呈正相关。因此，IL⁃6和MCP⁃1可能是监测ERT对FD患者心功能影响的潜在生物标志物。此外，Kaneski等［24］在另一项研究中观察到血清髓过氧化物酶（myeloperoxidase，MPO）在男性Fabry心脏病中显著升高，而女性患者升高不明显，并证明血清中MPO水平升高是FD患者继发心脑血管事件的重要危险因素。

4 Fabry病神经系统损害的生物标志物

生物标志物对于FD神经系统受累具有很大的临床价值，原因有两点：一是对具有潜在神经系统受累的FD患者，临床上判断疾病进展与分期还存在很大困难；二是对年轻卒中患者进行筛查研究发现，有时仍不清楚脑卒中是否与肾损伤有关［25-26］。目前仍无明确的生物标志物可回答上述问题。由于血管内皮细胞中Gb3积聚是Fabry病基本的病理学改变，因此FD患者脑卒中的特异性生物标志物可能来源于血管内皮细胞。Shu等［27］在Gal敲除的小鼠模型中发现，血浆3⁃硝基酪氨酸（3⁃nitrotyro⁃sine，3⁃NT）随着α⁃GalA活性下降和Gb3积聚而升高。此外，该研究小组还发现与健康对照组相比，FD患者血浆中3⁃NT水平更高，而其他氧化氨基酸（氯酪氨酸，酪氨酸，间酪氨酸，酪氨酸）与对照组无显著差异。尽管目前缺乏大量研究，但3⁃NT仍是FD血管病变有希望的生物标志物，有助于检测是否存在脑血管受累，鉴别FD继发的卒中。

5 结 语

过去，生物标志物尚未在Fabry病临床中发挥应有的重要作用。如今，许多研究者已开始聚焦于Fabry病及其不同器官损害的新的生物标志物探索，以及与临床和预后相关性的研究。目前，只有两种生物标志物在临床中应用，分别为Lyso⁃Gb3和hsTNT。hsTNT主要用于鉴别心脏受累，Lyso⁃Gb3用于Fabry病临床表型的鉴定，也是评估患者对酶替代治疗反应性最有前景的生物标志物，且与器官受累无关。将来，足细胞尿或许有望成为继蛋白尿和血肌酐外另一个反映肾小球损伤和酶替代治疗反应的标志物。

关于Fabry病生物标志物的探索刚刚开始，Fabry病患者及高危人群应该每年至少测量一次血浆lyso⁃GB3和hsTNT。这两种生物标记物的常规检测将有助于对每一个Fabry病患者进行精准的分期与治疗，也有助于未来更好地认识Fabry病。