马方综合征治疗现况及前景概述

武玉多 何怡华 谷孝艳 张宏家

马方综合征(Marfan syndrome,MFS)是由原纤维蛋白-1(FBN-1)基因突变引起的常染色体显性遗传病,急性主动脉夹层是患有MFS并且大动脉中层退变和动脉瘤形成患者的主要死亡原因。尽管MFS是一种遗传性疾病，但出生时症状和特征通常不明显。在儿童期或青春期期间，受影响的个体出现严重的组织缺陷，特别是在主动脉，心脏，眼睛和骨骼中。考虑到这一点，即使年轻患者也应该避免对主动脉和心血管系统施加额外压力和进行会导致额外压力产生的活动。因此，如果做出诊断并及时开始预防性治疗，MFS及其初步的病理生理血管重塑可以成功地改善，从而降低危及生命的并发症的风险。本综述将从MFS的外科和基因治疗及其新机会、分子发现等方面进行分析。

马方综合征是最常见的遗传性结缔组织疾病之一， 发病率为2～3/10 000，由编码FBN-1的基因突变引起[1]，上世纪70年代初，一份关于MFS患者预期寿命和死亡原因的报告称，受影响个体的预期寿命约为未受影响个体的2/3[2]。一些研究表明，与患有MFS的女性相比，男性患主动脉疾病的年龄更小[3]。与此同时，过去40年里患者预期寿命基本上翻了一番，但主动脉疾病似乎仍然是MFS患者过早死亡的主要原因[4]，虽然MFS患者预期寿命普遍增加，但其他年龄相关疾病(高血压、糖尿病、高血脂、家族史、冠心病等)及影响心血管疾病发生发展的危险因素也可能影响MFS患者，仍然需要根据指南改进此部分患者的相关随访内容[3]。

1.手术治疗

目前主动脉根部扩张仍然是MFS患者危及生命的并发症，因此预防性手术治疗一直是多年来的首选。1999年，Gott等[5]在约翰斯·霍普金斯大学进行一项包含675例患者的实验中证实了，预防性手术优于急诊根部替代的优势，报告显示预防性手术的30 d死亡率为1.5%，紧急手术为11.7%[5]。由于本研究中近50%的成年患者在手术时主动脉夹层和主动脉根部直径为6.5 cm或更小，因此作者建议早期干预直径应远低于该尺寸。如果与动脉瘤相关的症状扩大，无论直径如何，都建议进行紧急手术。

然而，在无症状患者中，手术干预的时间仍然是临床医生争议的主题，根据目前2017年欧洲心脏病学会/欧洲心胸外科协会心脏瓣膜疾病管理指南和2014年欧洲心脏病学会/欧洲心胸外科协会主动脉疾病指南的建议，在不存在其他风险因素时，当主动脉根部直径≥50 mm(I级，证据水平C)时就可以进行手术干预，这导致主动脉根部直径的临界阈值降低[6-7]。这个阈值的基本原理来自Jondeau等[8]的研究结果，如果主动脉直径超过50 mm，他们计算得出发生主动脉事件的风险会高4倍。 然而，有风险因素的患者如主动脉夹层家族史，严重的主动脉瓣关闭不全或二尖瓣关闭不全，有怀孕意向，全身性高血压，主动脉大小增加>3 mm /年或患有洛伊-迪茨综合征应在主动脉直径<45 mm甚至在更少的情况下，在专业的马方中心进行高度个性化的决策后再进行操作。

虽然这些风险因素确实已经在指南中给出解决策略，并且通常使用比例法如体表面积与主动脉直径或Z-评分来评判主动脉根部直径大小，但绝对直径似乎仍然是手术适应症的基本原理。在我们看来，对于适应症的关注和影响应该越来越多地给予相对主动脉直径，因为其考虑到家族史，性别和体表面积而不是绝对直径。虽然这些影响倾向于导致降低手术时主动脉根部直径，但其结果也证明了外科手术的可行性和安全性，特别是对于年轻的患者。

2.基因治疗进展

基因治疗是与MFS相关的主动脉并发症的令人兴奋的治疗选择，并且可以提供用于长期表达的一次性载体应用的优势。此外，该疾病的分子生物学技术和动物模型的进步使得能够鉴定涉及主动脉瘤进展和解剖的新靶标。到目前为止，因两个主要局限性的存在，只有有限的研究涉及对动脉瘤稳定的适用性的基因治疗：第一，遗传性血管疾病的基因治疗需要一个合适的载体系统来有效和长期的进行进入血管壁的基因转移。第二，与杜氏肌营养不良等遗传性疾病相比，编码纤维蛋白基因的遗传缺陷并不会导致纤维蛋白的完全缺乏，而是对血管壁产生显性负作用，破坏纤维蛋白多聚体的形成，进而导致血管壁损伤。因此，仅仅重新表达原纤维蛋白可能不足以产生治疗效果[9]。

未来遗传性血管疾病基因治疗策略的核心是转移到血管壁有效和安全的基因载体系统的可用性。关于血管基因递送的非病毒和基于病毒的方法有几个报道，质粒介导的基因转移具有无可争辩的优点，例如相当低的生产成本，以及低免疫原性和毒性。然而，由于它们在体内较低和瞬时转导能力，让其在基因治疗方法中的使用受到阻碍。相关研究报告了使用可扩张支架局部质粒递送，该支架允许在冠状动脉中控制释放治疗性DNA[10-11]。此外，涂有不可降解聚氨酯聚合物的支架被证明可有效地将质粒DNA输送到兔髂外动脉[11]。重要的是，转基因表达不仅可以在平滑肌细胞中检测到，而且可以在巨噬细胞中检测到。通过 用DNA-聚阳离子复合物离体孵育兔颈动脉来实现外膜和内皮细胞的转染[12]。

尽管如此，转基因表达显示是短暂的，仅持续几周[12]。迄今为止，常使用腺病毒载体将治疗基因递送到脉管系统中，虽然有几种方法可以提高腺病毒载体的血管转导效率，但使用腺病毒载体的主要问题仍然是靶组织内载体引起的炎症反应强烈程度，即使使用第二代病毒构建体也是如此[13]。此外，腺病毒给药后的组织免疫应答被证明是血管系统中唯一瞬时基因过表达的主要原因之一。

腺相关病毒(AAVs)代表了基因转移到脉管系统的强大载体，因为它们与腺病毒和长期转基因表达相比具有低免疫原性[14]。到目前为止，临床前研究AAV受到脉管系统相对较低转导效率的阻碍，此外，大多数AAV血清型不能充分转导培养基中的平滑肌细胞，这在血管功能障碍的情况下是必需的[15]。

不同AAV血清型的趋向性主要取决于衣壳蛋白与细胞受体的相互作用。因此，最近的努力旨在通过直接修饰AAV衣壳表面来开发改善血管细胞转导的新策略，例如通过选择随机化AAV衣壳文库，已经报道了其他平滑肌细胞和靶向衣壳肽的内皮细胞的设计[16]。

除基因转移载体系统外，MFS本身的治疗靶标也是一个挑战。如上所述，突变的FBN-1对血管壁发挥显性负效应[17]。因此，降低突变体原纤维蛋白的表达水平可能对弹性蛋白结构具有有益作用。实际上，基于RNA的策略的靶向突变体FBN-1的反义锤头状核酶的过表达被证明成功地下调了蛋白质的沉积。然而，这种方法的效率仅在体外进行测试[18]。需要优化的血管基因转移载体以在体内进一步研究该方法。

尽管病因不同，但有几篇报道描述了基于基因疗法的腹部动脉瘤的治疗方法的可行性，这可能适用于MFS相关的动脉瘤进展。改善血管壁稳定性的直接方法是通过腺病毒转导重新引入原弹性蛋白，其在大鼠腹部动脉瘤的小鼠模型中进行测试，处理过的动物呈现重建的弹性纤维，这反过来可以为主动脉壁提供稳定性[19]。进一步的实验必须解决这种方法的长期影响。

血管炎症是与MFS相关的主动脉瘤的另一个标志。 已经在主动脉壁中检测到巨噬细胞和促炎性CD4 + T细胞的慢性浸润，且显示与疾病严重程度相关[19]。巨噬细胞是尿激酶纤溶酶原激活物(uPA)的主要来源，发现其在主动脉瘤的血管紧张素II输注模型中高度增加，uPA是通过水解纤溶酶原形成纤溶酶的MMP的活化剂之一；局部外膜腺病毒介导的纤溶酶原激活物抑制剂-1(PAI-1)的过度表达被证实通过减轻主动脉壁中的基质金属蛋白水解酶活性显着降低腹主动脉瘤夹层的发生率[20]。

总之，一方面有解决当前载体系统血管基因转移效率改进的有希望的方法，另一方面鉴定至少治疗马方患者的血管疾病的新治疗靶标。从长远来看，未来的研究可以利用有效的新型载体系统进行修复潜在的原纤维蛋白突变。

3.新的研究机会和分子发现

1991年，Dietz等[21]对MFS进行了更好的分子理解的第一步，发表了位于15号染色体(15q21.1)的FBN-1基因的第一个突变，并将其与MFS相关联。由于这种突变，使主动脉介质中形成的功能性弹性蛋白纤维和弹性蛋白稳态严重受损，此发现导致了这样的假设即主动脉介质中功能性微纤维的阈值与疾病的严重程度相关[2]。接下来的几年中，动物模型被用于阐明原纤维蛋白的分子生理学，增加TGF-β组织水平和MFS的病理生理学。

在这些分子发现的基础上，开发了治疗选择。TGF-β拮抗剂如TGF-β中和抗体或血管紧张素II1型受体阻断剂氯沙坦可以预防TGF-β信号传导的增加。最近由Sator和Forteza[22]总结的最近几年寻求药物减缓疾病进展的研究数量显著增长了。然而，尽管氯沙坦在MFS小鼠模型中预防主动脉根部生长具有显着的前景，但在人类的随机单盲对照试验中，它似乎没有任何显着的优势超过传统的β受体阻滞剂治疗[22]。此外，即使作为附加疗法也无法检测到阿替洛尔的益处，甚至开放标签研究延伸评估随机分配给氯沙坦或阿替洛尔的MFS患者的长期结果显示，治疗组之间临床事件或主动脉扩张率的存在没有差异。

尽管SMAD蛋白被鉴定为TGF-β1依赖性途径中的关键信号转导物，但已显示SMAD蛋白和其他转录因子如活化蛋白-1(AP-1)参与TGF-β1信号传导[1]。 靶向AP-1活性为治疗与MFS相关的血管表型提供了新的潜在策略，因为AP-1中和寡脱氧核苷酸(ODN)在MFS的小鼠模型中降低了MMP2和MMP9活性巨噬细胞浸润和主动脉弹性溶解[23]。有趣的是，他汀类药物也可以抑制AP-1的活化，这可以解释马方小鼠已经证实的治疗效果以及对胸部动脉瘤患者有积极作用的回顾性试验，此外大鼠的初步研究结果表明，多西环素作为MMP2和MMP9的非特异性抑制剂可以减少主动脉根部肿大[24]。

miR-29家族的microRNA在主动脉发育中显着上调，据报道，在马方小鼠动脉瘤形成的早期过程中，microRNA 和升高的aomiR-29brta参与主动脉根部的细胞外基质重构；miRNA是小的内源性单链非编码RNA分子，通过与mRNA内靶序列部分或完全的互补结合来抑制基因表达，在产前给予这些小鼠miR-29b抑制剂导致动脉瘤减少，MMP活性降低和弹性蛋白分解减少[25]。相比之下，一旦动脉瘤已经发展，miR-29b阻断并未减缓主动脉生长，miR-29家族通过与结构蛋白的基因靶点如弹性蛋白，胶原蛋白，原纤维蛋白-1和普遍存在的MMP结合，参与细胞外基质的重组，但miR-29b的确切调节仍然未知[26]。已知白藜芦醇是一种来自红葡萄酒的抗氧化多酚，可增强sirtuin-1活性并延长寿命，同时可以抑制马方小鼠模型中主动脉根部扩张事件的发生，这些作用是基于促进弹性蛋白完整性和平滑肌细胞存活，涉及主动脉中miR-29b的下调[27]。因此，白藜芦醇可能是MFS患者的一种新型干预策略。除miR-29b外，还发现其他几种miRNA与人腹主动脉瘤有关。除了与腹部动脉瘤的关联外，最近的一项研究表明，几种有希望的miRNA和mRNA作为Marfan患者外周血样本中未来预后相关生物标志物的候选者，所有这些都与参与心血管疾病发病机制的基因相关，并显示出在MFS中被上调[28]。

MFS中另一个新兴的分子靶标是mTOR(雷帕霉素的机制靶标)信号家族，发现其可以被miR-29过表达激活，是一种高度保守的信号通路，能够控制几乎每个哺乳动物细胞的细胞周期，蛋白质增殖和凋亡[29]。使用氯化钙诱导的大鼠胸主动脉瘤模型中，雷帕霉素抑制动脉瘤的形成，通过mTOR介导的促炎介质(如癌症)的下调，但TNF-α，IL-6，IL-1β和MMP2 / MMP9水平与对照组相似，但导致这种有益效果的确切途径仍然未知[30]。第一个无偏移的蛋白质组学筛选将整联蛋白组成的变化与哺乳动物雷帕霉素靶标雷帕霉素(Rictor)信号通路中雷帕霉素非依赖性组分的TGF-β依赖性激活联系起来，以改善马方小鼠动脉瘤的发展；Rictor是雷帕霉素非依赖性mTOR复合物2的一部分，也在细胞骨架细胞内的组织中起作用。同时表明Rictor是一种新型非经典TGF-β效应因子，其活化在MFS小鼠中具有依赖性，因为尽管TGF-β刺激不断，但它仅在疾病晚期出现；发现TGF-β诱导的Rictor活化受到β3-整联蛋白和玻连蛋白等其他因子表达的调节[30]。

最近，氧化应激和NADPH氧化酶的NOX家族成为MFS研究的焦点，已经研究了活性氧(ROS)在主动脉瘤发病机制中的作用。已经证实，在MFS中观察到的主动脉病变部分是由于在平滑肌细胞和巨噬细胞中检测到的大量ROS，这被证明是由NADPH氧化酶-4活化介导的TGF-β信号传导增加引起的，有趣的是，NOX4被AP-1转录调节，用中和诱饵ODN处理马方主动脉平滑肌细胞导致ROS积累减少[23]。涉及来自MFS患者的主动脉或培养的血管平滑肌细胞以及缺乏NOX4的马方小鼠模型的模型显示，确实NOX4对MFS中的主动脉扩张和主动脉中膜的结构组织的进展，内皮功能和VSMC表型调节具有影响[31]。

综上，目前关于MFS的治疗主要还是以预防为主，对于有家族史的患者更应该密切监测相关指征，预防危及生命的并发症发生，随着医学的进步基因疗法的实现在未来可期，但是目前我们能做的就是做到，早发现，早诊断，早预防，早干预，改善患者的预后。