摘要
原发性肺动脉高压(PPH)是一种罕见但严重的进行性疾病,其特点是小肺动脉阻塞病变。PPH患者常发生骨形态发生蛋白受体II型突变(BMPR2)基因,而有些基因在激活素受体样激酶1 (ALK-1)基因,通常与遗传性出血性毛细血管扩张(HHT) 2型有关,这是一种影响多个器官的血管发育不良。本研究的目的是确定患有PPH和确认或可能患有HHT的家庭成员是否患有ALK-1突变。
ALK-1和BMPR2对来自氧化核酸的突变分析来自来自四个家族的脱氧核糖核酸,具有PPH并确认或疑似HHT。
ALK-1在所有四个家族中都发现了突变,在10号外显子中发现了3个新突变,导致了截断的蛋白质。在第四个家族中,在第8外显子中检测到一个错义突变,此前在四个独立的HHT家族中报道过。的分析BMPR2PPH和HHT的先证者均未发现外显子突变。
目前的数据显示,有10个家庭报告患有原发性肺动脉高压和遗传性出血性毛细血管扩张症2型,占已知激活素受体样激酶1突变的61个家庭的16%。这种突变可能导致原发性肺动脉高压,专家应该意识到这两种疾病之间的潜在联系。
本研究得到了美国March of Dimes (New York, NY, USA)的HHT-FY02-226 (M. Letarte)、哥伦比亚大学(New York, NY, USA)的NIH-HL60056 (J.H. Morse)和杜克大学(Durham, NC, USA)的NIH-HL49171 (D.A. Marchuk)的资助。
初级肺动脉高压(PPH)是一种罕见的疾病,估计发病率为1-2例人口1.呈现症状通常包括疲劳,厌食和呼吸急促,如果没有治疗,导致肺动脉压,右心室失效和死亡的逐步增加2.受影响的肺动脉小动脉和小动脉的特点是内膜增生、内侧肥大、同心纤维化和由血管平滑肌细胞和内皮细胞组成的丛状病变3..PPH丛状病变中可见单克隆内皮细胞增殖,继发性肺动脉高压中无4..
最近,人们发现PPH是由以下两种基因中的任何一种突变引起的:骨形态发生蛋白受体II型基因(BMPR2)5.-7.激活素受体样激酶1基因(ACVRL1或ALK-1)8.TGF - β (TGF - β)受体超家族成员。最近一篇摘要报道了一个内源性蛋白基因(嘉)患者的突变和甲醛氟胺相关的PPH9..ALK-1和嘉是与遗传性出血性毛细血管扩张症(HHT)相关的两个基因。突变ALK-1导致2型(HHT2)10那11,而在嘉负责HHT类型1 (HHT1)12.HHT是一种常染色体显性血管疾病,发病率为>1,10000人。它的特点是血管发育不良,在肺、脑和肝脏形成粘膜皮肤毛细血管扩张和动静脉畸形(AVMs)13.
到目前为止,有46个是独一无二的BMPR2有PPH家族史的患者中也有突变的报道5.-7.以及一些自发PPH的患者14.这些突变包括错义、无义和移码突变,以及剪接位点突变,发生在配体结合、跨膜、激酶和细胞质尾结构域BMPR2.ALK-1与PPH相关的突变也是不同类型的并且在整个基因中发现8..因此,两者的突变鉴定BMPR2和ALK-1基因强调了TGF-β超家族成员在维持血管完整性方面的重要性15.这也表明,这些相关信号通路的突变可能导致内皮细胞中TGF - β/骨形态发生蛋白(BMP)介导信号的调节失衡,在HHT中表现为血管扩张,在PPH中表现为血管闭塞/阻塞。最近有报道称,在各种形式的非家族性PPH中,这些相同通路的调节异常16.
在目前的研究中,ALK-1和BMPR2对4个患有PPH和已知或疑似HHT的家族进行突变分析。本文报道ALK-1并讨论了这些发现的意义。
材料和方法
研究对象
哥伦比亚长老医疗中心机构制度审查委员会(哥伦比亚大学,纽约,美国),研究所的病院研究所(多伦多,加拿大)和公爵研究所的研究伦理委员会审查和批准了所有研究和程序。大学医疗中心机构审查委员会(Duke University Medical Center,达勒姆,NC,美国)。
最初的研究小组包括从1998年到2003年1月有家族PPH(两个或更多受影响的家庭成员)或似乎散发病例的104个家庭。PPH的诊断是结合超声心动图、右心导管和肺组织学研究的结果做出的。评估和检查排除了PPH的其他原因,如人类免疫缺陷病毒感染、结缔组织疾病和使用抑制食欲的药物。在4个家庭(60、82、91和100)中,根据Curaçao标准明确诊断为HHT17.其余100个家庭的先证者不符合HHT的标准。仔细的家族史没有发现其他成员患有HHT。
心导管检查结果证实了来自四个家族的先证者诊断为PPH(家族60,91和100在位,82不在位)。他们的家谱是根据医疗记录和与家庭成员的访谈编制的,如图1所示⇓.表1中说明了临床特征,右心导管和突变分析的结果和突变分析⇓.
激活素受体样激酶1和骨形态发生蛋白受体II型基因突变分析
分析来自患者的脱氧核糖核酸(DNA)样品进行分析ALK-1两个中心都有突变。在两个家族(家族60和家族82)中,编码ALK-1通过使用开放基因自动化DNA测序系统II(可见Genetics,Inc.,Toronto,Canada)进行测序来分析基因,如前所述18.来自另外两个家族(家族91和100)的DNA样本使用BigDye终止循环测序准备反应(Applied Biosystems, Foster City, CA, USA)和ABI Prism 3100测序仪(Perkin Elmer, Wellesley, MA, USA)进行分析。Sequencher(版本4.1.4;基因编码公司,安阿伯,MI,美国)的数据分析。对序列发生变化的样品进行重新扩增和测序,以进行验证。
13个BMPR2如前所述,四个证据的外显子被测序5..
结果
Figure 1⇑说明在被分析的家庭中存在HHT和PPH。表1⇑说明四名先证者的临床特征、右心导管结果和突变。ALK-1在四个同时患有PPH和确诊或疑似HHT的家族中发现了突变。这三个新突变被预测会导致外显子10的截断,而第四个突变是先前报道的外显子8的错义突变(表1)⇑).四个证据中的任何一个都没有显示出偏振突变BMPR2基因。
家庭60.
在该家族的第10外显子中发现了一个新的复杂突变(胞嘧啶(C) -胸腺嘧啶(T)取代互补DNA碱基1450,在1450和1451碱基之间插入鸟嘌呤(G) (1450C>T, 1450_1451insG))ALK-1.它在激酶结构域中的残余物493下捕获氨基酸484在氨基酸484处取代(表1⇑).这一突变在11岁的先验者中被发现,该先验者仍然活着并接受了环氧前列醇治疗PPH。该患者也有反应性气道疾病,容易擦伤,并经历了多次自鼻子、牙龈和皮肤出血多年。未受影响的兄弟姐妹没有携带家族突变。他们的父亲有非常频繁的鼻出血病史,从未被诊断为HHT,但患有PPH,并在肺移植排斥反应后死亡,年龄36岁(图1)⇑).肺外科病理学报告描述了具有内膜增殖,内侧肥大和同心内膜纤维化和丛状病变(HEATH和Edwards VI / vi)的PPH的组织学特征。还存在与HHT相容的小肺动脉和动脉杆菌的扩张。父亲的五个兄弟姐妹都没有表现出PPH或HHT的症状,也没有携带ALK-1突变。在先证者无症状的祖母中未发现家族突变。祖父死于肺气肿,其DNA无法进行分析,祖父的两个兄弟姐妹死于胰腺癌。
家庭82
在该PPH家族中发现的无义突变为1435C>T(表1)⇑).它被检测到在外显子10ALK-1并导致精氨酸479的终止密码子。男性概念,在欧洲欧洲欧洲申申烯醇治疗,屈服于29岁的PPH。副手的父亲和祖母还携带这种突变,所有三个患者都有确诊的HHT诊断(图1⇑).先证者的妹妹也有HHT,没有PPH的症状,但她的DNA无法检测。
家庭91
在第8外显子中发现的错义突变ALK-1在这个家族中(1120C>T)导致精氨酸374的取代(表1⇑).此突变先前被描述为在四种无关的家族中的HHT的致病性突变,没有报道的PPH迹象11那19那20..先证者有HHT病史,51岁死于PPH。先证者有严重鼻出血并行鼻中隔植皮成形术;然而,由于鼻出血的严重程度,香豆素抗凝剂不得不停用。腹部超声检查结果与肝脏多发动静脉畸形一致。肝活检显示血管异常符合HHT,血管周围充血和纤维化符合右心衰。头颅CT结果正常。先证者的母亲也患有HHT,但没有详细的家族史。
家庭100.
该家族第10外显子中发现的无义突变为1385C>G,导致丝氨酸462位点截断(表1)⇑).女性先证者有与HHT相符的鼻血和毛细血管扩张。先验者有多个肺动静脉畸形:右上肺叶有一个很大的自发性血栓性动静脉畸形,左上肺叶和左下肺叶有动静脉畸形。肝右叶无强化区与血栓形成的AVMs一致。先诊者死于PPH,年龄20岁,不适合栓塞肺动静脉畸形。先证者的妹妹没有HHT的表现,也没有携带突变ALK-1基因。在先证者的患病母亲中发现了家族突变,但在母亲的三个兄弟姐妹中没有发现,他们没有出现PPH或HHT的症状(图1)⇑).HHT影响的所有其他家庭成员都有严重的流鼻血和突出的Telangiectase历史。
讨论
来自104个最初被转诊的PPH家庭BMPR2通过突变分析,鉴定出4个HHT先证者。他们符合Curaçao诊断HHT的四项标准中的三项16随着Telangiectases,严重的existaxis和Hht家族史。此外,一个证据(家庭100)已知已知肺和肝AVM,另一个(家庭91)肝AVM。所有四个证据表明肺动脉高压,其严重程度被诊断为心脏导管术和所需的ε己烯醇治疗。
这些患者在突变中有突变ALK-1基因,确认HHT2的诊断。外显子8的错义突变已经在几个HHT家族中被描述过11那19那20.在这项研究中,没有一个患者患有PPH。外显子10的三个突变是新的,包括两个无义突变和一个复杂突变,预计会导致截断的蛋白质。值得注意的是,在53例报道的突变中,有10例(19%)发生在ALK-1基因(共存在于61个家族)在PPH患者和HHT临床表现中被鉴定。在第一份关于HHT家庭PPH的报告中,有6例ALK-1发现了突变,外显子2、3、6和8各1个,外显子10各2个8..在10个已知的PPH/HHT先诊基因中总共有5个外显子10突变,这表明该蛋白的这个区域在功能上很重要,因为它的缺失可能导致肺动脉高压。
10外显子中有两个突变位于ALK‐1的保守羧基末端区域,该区域包含479-489残基,被称为非激活非下调box (NANDOR box)。20.那21.替换1435c> t导致终端密码子在位置479处,从而删除南美框。复杂突变(改变残留物484和随后的残基并导致残余物493的终止)也将改变南美盒的序列和结构。第三个外显子10突变(1385c> g)也导致截短的蛋白质缺乏该区域。用相关转化的生长因子-β(TGF-β)型受体,ALK-5的类似截断突变体获得的数据表明,该结构域在TGF-β诱导的受体信号传导中是重要的21.在ALK‐5突变体中抑制的信号包括诱导纤溶酶原激活物抑制剂‐1和纤连蛋白以及抑制母亲对十脑瘫痪的磷酸化,同源物2 (果蝇)(smad2)21.因此突变导致的NANDOR盒的截断或缺失ALK-1可能会损害其信号传导活性,产生与HHT2和PPH相关的无官能蛋白质20..
未检测到突变BMPR2HHT的四个PPH中的基因。但是,比较潜在的效果是有趣的ALK-1和BMPR2诱发PPH的突变。ALK‐1是I型受体,BMPR2是II型受体,都是丝氨酸/苏氨酸激酶,属于TGF‐β超家族。这些受体通过TGF‐β和BMP2/4分别激活,导致Smad1和Smad5的磷酸化,导致内皮细胞的增殖和迁移22.这些数据表明,TGF - β/BMP介导的内皮通路的调控对于维持肺循环血管的完整性至关重要。
临床上很难区分这两种类型的HHT。肺动静脉畸形在HHT1患者中更常见,尽管也有报道在HHT2患者中出现23-25.几份报告表明肝脏参与的患病率增加了HHT226-28..HHT2还与较低的外显率、较温和的表型和较晚的疾病发病有关。然而,最近有证据表明,患有HHT2的患者与PPH(一种严重衰弱和致命的疾病)相关,强调了对非HHT2患者进行HHT,特别是HHT2分子分析的重要性BMPR2突变来确定疾病的遗传原因。包括目前的研究,目前已知有10个家庭患有ALK-1突变和PPH和HHT2,与那个相比嘉HHT1患者的食欲抑制剂PPH突变9..他们代表了16%的家庭(61个家庭中的10个)ALK-1突变和HHT2的比例显著。
HHT很难在临床上发现,尤其是在幼儿中,如来自60岁家庭的11岁PPH患儿所示。该患儿出现频繁的鼻出血,但未出现毛细血管扩张,这通常在20至40岁之间变得明显24.此外,该家族没有HHT病史。她36岁的父亲未被诊断为HHT安踏尸体尽管有PPH,严重鼻出血病史,组织学表现符合PPH和HHT,肺丛状病变和小动脉扩张。在这种情况下,对PPH患者的HHT症状的认识在确定家族疾病及其潜在风险方面变得很重要。反过来,临床筛查已知有ALK-1突变及其一级亲属可能具有鉴定PPH标记的潜在优势,并且可能允许早期的疾病检测和干预。基于总体风险/益处考虑,多普勒超声心动图的肺动脉收缩压估计是目前检测无症状肺动脉高压的最有用的筛选工具,应在HHT2家族中考虑。
其他因素,无论是遗传还是环境因素,都可能是导致PPH发生突变的原因ALK-1或BMPR2基因。两种疾病均为常染色体显性遗传,但PPH家族有BMPR2突变显示不完全外显率,极少数HHT患者伴有ALK-1突变发展PPH。食欲抑制药物和人类免疫缺陷病毒感染是PPH的已知原因1的突变BMPR2已在Fenfluramine相关的PPH中发现29..因此,随着时间的推移,在HHT1和HHT2中,食欲抑制剂可能会成为PPH的更广泛的启动剂9..Voelkel等等。30.假设PPH就像癌症一样,需要“两次打击”。突变醚ALK-1或BMPR2基因将代表第一个“打击”,并倾向于血管变化。
未来的研究应确定有助于患有激活素受体样激酶1或骨形态发生蛋白受体类型II型突变患者患者发育初级肺动脉高压的因素。
致谢
作者希望感谢患者,他们的家人和医生谁帮助了临床方面的研究。
- 收到了2003年7月23日。
- 公认2003年10月9日。
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