川崎病合并冠状动脉瘤血管结构相关基因的研究进展

戚慧茹 林瑶 石琳

川崎病（KD）最早由日本Tomisaku Kawasaki医生1967年首次报道，是急性自限性血管炎症性疾病。目前，KD已经被视为全世界儿童最普遍的获得性心血管疾病病因之一，冠状动脉瘤（CAA）是KD最严重的并发症，严重影响患儿的生活质量和远期预后[1]。CAA是各种原因导致冠状动脉局灶性增大超过临近正常节段直径1.5倍的罕见心血管疾病，冠状动脉管壁的破坏、薄弱以及膨出是CAA发生的病理学基础[2-3]。丙种球蛋白与阿司匹林联合使用可以一定程度上减少CAA的发生，但其具体的发病机制和治疗机制仍不清楚[4]。大量研究证实免疫系统失衡是KD的重要病理机制，异常活化的免疫细胞和增多的炎症因子构成了KD的炎症微环境，可能在一定程度上诱导血管内皮细胞的损伤和血管壁弹性结构的破坏[5-7]。而不同遗传背景的KD患儿发病风险和治疗反应性各异，提示遗传因素在KD合并CAA的发生、进展中发挥重要作用。随着测序技术的发展，越来越多的基因被证明与KD合并CAA的发生相关，而血管结构相关基因可以通过调节血管内皮、血管基质以及信号通路等参与其中。

1 Ⅲ型纤维连接蛋白域蛋白1基因

Ⅲ型纤维连接蛋白域蛋白1（FNDC1）基因位于人类染色体6p25.3，编码保守的纤维连接蛋白Ⅲ型结构域[8]。Kim等[9]对韩国26例KD合并CAA和124例KD不合并CAA患者进行全外显子测序和关联分析，发现FNDC1基因多态性和CAA的发生显著相关。Lin等[10]对我国华南地区扩大样本的KD合并CAA和KD不合并CAA患者进行相关性分析，发现FNDC1基因（rs3003174）显著增加男性和＜60月龄的KD患者合并CAA的风险。由此可见，FNDC1基因与KD合并CAA的发生紧密相关，可能作为KD合并CAA早期识别和干预的重要靶点。

FNDC1基因参与编码的纤维连接蛋白作为重要的细胞外基质蛋白，是血管壁的重要结构蛋白，对血管壁的弹性和可塑性具有重要作用。FNDC1也被称为G蛋白信号激活剂8，参与血管内皮生长因子介导的血管生成[8]。因此，FNDC1基因作为重要的血管结构基因，与KD合并CAA的发生紧密相关。此外，FNDC1也参与多条炎症相关通路的激活，在KD的急性炎症反应中起重要作用。缺氧时，FNDC1基因在血管平滑肌细胞、内皮细胞以及心肌细胞中表达上调，发生炎症时，FNDC1作为G蛋白信号通路的重要成员参与诱导心肌细胞的凋亡[11]。FNDC1能激活鸟嘌呤核苷酸交换因子，参与淋巴细胞的趋化和肌动蛋白的多聚化[12]。因此，FNDC1可能作为重要的信号调节蛋白参与KD患儿体内淋巴细胞的异常趋化。FNDC1基因多态性或者突变可能导致血管内皮受损、血管壁基质异常甚至基质细胞异常凋亡，直接促进KD合并CAA的发生，同时也可能影响KD患儿体内的免疫状态，参与相关炎症通路的激活。

2 基质金属蛋白酶基因

基质金属蛋白酶（MMP）基因编码锌依赖性内肽酶，可由多种细胞分泌。MMP家族包括MMP-1、2、3、8、9、12等多个成员，定位于多条染色体上[13]。张园海等[14]发现MMP-9基因启动子区的多态性与冠状动脉损伤有关，且有多项研究证实MMP-9的表达水平与KD患儿冠状动脉损害的严重程度相关，提示MMP-9可能通过破坏血管壁结构参与冠状动脉损害过程。Kim等[9]对韩国地区相关样本进行全基因组关联分析，发现MMP-8基因多态性与CAA的发生显著相关。有报道指出MMP-8在难治性KD患者中高表达，提示MMP-8可能作为潜在生物标志物识别高危的KD合并CAA患者[15]。Shimizu等[16]对111例KD合并CAA和371例KD不合并CAA患者进行MMP-1、3、7、12、13基因分型，并将关联性分析结果在200例KD患者独立队列中进行验证，发现MMP-3（rs3025058）和MMP-12（rs2276109）与CAA的发生显著相关。Ikede等[17]对92例KD合并冠状动脉损伤和44例KD不合并冠状动脉损伤的患儿进行基因多态性分析，发现MMP-13基因多态性与KD患儿合并冠状动脉损伤显著相关。MMP-3、12有弹性蛋白酶活性，而MMP-13有胶原溶解活性，参与血管壁结构的破坏以及管壁的炎症反应，在CAA的发生中起关键作用。MMP基因可能作为KD合并CAA高危患者早期筛查和早期预防的关键靶点。

MMP家族中部分成员具有弹性蛋白溶解能力，参与破坏血管壁结构和功能[13]。MMP与KD、白塞病等多种动脉瘤疾病的发生紧密相关。其中MMP-9是MMP家族中与动脉损伤关联最为密切的成员，在KD动物模型中，MMP-9能够促进血管壁弹性蛋白的降解和沉积，而阻断MMP-9则能够减轻冠状动脉管壁的炎症损伤[18]。在KD异常活化的炎症微环境作用下，炎症细胞迁移至血管损伤部位并产生MMP。其中MMP-9能够被中性粒细胞弹性蛋白酶以及纤溶酶原激活物激活，促进血管外基质的降解，破坏血管壁[19]。有研究发现MMP-9在KD合并CAA患儿体内显著上调，提示其直接参与KD患儿发病和冠状动脉损害[20]。其他MMP家族成员也具有蛋白酶活性，其基因多态性可能以相似的机制参与KD合并CAA的发生。组织金属蛋白酶抑制剂（TIMP）作为MMP的抑制剂，也被发现在KD合并CAA患儿外周血中显著上调，其中TIMP-2启动子区域基因多态性与冠状动脉损伤相关[21]。MMP和TIMP基因失调可以反映KD患者急性期异常的血管重构，同时也进一步提示MMP基因及其产物在KD合并CAA中的作用。

3 血小板内皮聚集受体1基因

血小板内皮聚集受体1（PEAR1）基因定位于人类染色体1q23.1，编码高表达于血小板和内皮细胞的跨膜蛋白[22]。Pi等[23]对74例KD合并CAA和620例KD不合并CAA患者进行PEAR1基因分型，发现rs12041331位点与KD合并CAA的风险显著相关。但在与健康人群进行比较时发现，该单核苷酸多态性（SNP）位点与KD发生无相关性。因此，PEAR1基因多态性可能作为重要的遗传因素参与KD合并CAA的发生，但其本身并不参与KD发病。

PEAR1在血小板聚集以及新生血管生成等方面具有重要功能，广泛参与血小板和内皮细胞的生理及病理活动。PEAR1与血管内皮细胞迁移和血管新生紧密相关，可以通过磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）通路影响血管内皮细胞正常功能，从而参与多种心血管疾病的发生[24]。PEAR1还能在一定程度上影响血管内皮细胞的增殖和迁移，进而影响冠状动脉管壁的完整性[25]。

4 血管紧张素转换酶和血管紧张素原基因

血管紧张素转换酶（ACE）基因定位于人类染色体17q23，编码血管紧张素Ⅰ转换酶。血管紧张素原（AGT）基因定位于人类染色体1q42～43，编码的AGT主要表达于肝细胞[26]。Takeuchi等[27]对20例KD合并CAA和16例KD不合并CAA患儿的ACE基因进行多态性分析，发现拥有2个Ⅰ等位基因的KD患儿更易合并CAA。而Liu等[28]对中国南方地区760例KD患儿和960例健康儿童AGT基因2个位点（rs699A＞G和rs5052T＞G）的多态性进行分析，发现rs5052T＞G可以增加KD合并CAA的风险。

ACE和AGT基因编码的血管紧张素Ⅰ转换酶和AGT均是肾素-血管紧张素系统的重要组成部分。其中AGT经过肾素催化生成血管紧张素Ⅰ，后者又在ACE的作用下生成血管紧张素Ⅱ，参与对血压的调节。同时，血管紧张素Ⅱ还能刺激血管平滑肌细胞增殖并导致其过度肥大，可能参与KD合并CAA的发生[29]。有研究显示AGT基因突变与血管损伤显著相关。与持久性高血压相似，KD也是血管损伤性疾病，而持久性高血压与CAA的形成相关[28]。

5 转化生长因子β信号通路相关基因

转化生长因子βⅡ型受体（TGFBR2）基因定位于人类染色体3p24.1，编码转化生长因子β（TGF-β）的受体。类固醇受体共激活剂-1（SRC-1）基因定位于人类染色体2p23.3，编码的SRC-1能够作为人信号转导分子（SMAD）3的转录共激活因子，同时促进TGF-β介导的转录。其中TGFBR2、转化生长因子βⅠ型受体（TGFBR1）、TGF-β和其下游SMAD基因编码的蛋白共同构成TGF-β信号通路[30]。Choi等[31]对105例KD患儿进行全基因组关联研究，发现TGFBR2的1个SNP位点（rs1495592）与患儿发生冠状动脉损伤的风险相关。史翠平[32]对35例KD患儿（其中14例并发冠状动脉损害）的TGFBR）基因多态性进行关联分析，再次确认了rs1495592这一位点可能与KD患儿冠状动脉损伤发病风险相关。Chen等[33]对48例KD合并CAA的患儿进行基因多态性分析，发现SRC-1基因的4个SNP位点与患儿CAA的形成相关。Shimizu等[30]对欧洲和美国的771例KD患者的转化生长因子β2（TGFB2）、TGFBR2和SMAD3基因进行变异分析，发现这3个基因均与KD合并CAA显著相关。

TGF-β信号通路参与调节细胞生长和分化[30]，其中TGFBR2与多种动脉瘤相关疾病的发生紧密相关，其基因突变会导致平滑肌细胞收缩蛋白在平滑肌细胞和肌成纤维细胞中表达下降，造成血管壁功能的缺陷，从而促进动脉瘤相关疾病的发生。如果能够使突变的TGF-β信号通路正常传导，可以在一定程度上改善平滑肌细胞收缩蛋白的降低，则可阻止动脉瘤的发生[34]。SMAD3基因还参与调节性T细胞的生成，其基因多态性或基因突变除了直接影响TGF-β信号通路参与KD合并CAA的发生以外，也可能间接参与KD患者体内异常的免疫活化过程[30]。

6 弹性蛋白基因

弹性蛋白（ELN）基因定位于人类染色体7q11.23，编码的弹性蛋白是血管壁的重要结构蛋白，维持血管壁的弹性[35]。Nabower等[36]报道了1例同时患有KD合并CAA和威廉斯综合征的患儿。威廉斯综合征是人类7号染色体部分基因缺失导致的遗传病，其中明确的缺失基因有ELN基因。ELN基因异常导致ELN缺失，在KD的冠状动脉血管炎症微环境下，更容易发生CAA。然而，目前尚无对KD患儿ELN基因多态性的系统研究，相关研究仅停留在蛋白水平。Lau等[37]发现ELN的异常降解易导致典型的KD血管损伤表现。ELN异常降解也是血管瘤的基本组织病理表现，且易导致血管壁薄弱，引起动脉瘤性疾病中的血管重构。但ELN基因能否成为KD合并CAA的预警信号仍待进一步研究。

7 小结

血管结构相关基因在KD合并CAA的发病机制中起到重要作用，目前已发现多个相关基因及其多态性参与CAA的发病。血管重构是CAA发生的直接原因，而在KD的炎症背景下，异常活化的免疫细胞和增多的炎症因子促进血管内皮细胞和血管壁结构功能的失调。血管结构相关基因可能通过上下游相关通路与免疫基因的相互作用，共同参与KD合并CAA的发病[38]。