马方综合征分子遗传学研究进展
李宝珠 舒晓蓉 陈仁华 王景峰
中山大学孙逸仙纪念医院，广州 510120
［摘要］马方综合征（MFS）是一种常染色体显性遗传性结缔组织病，主要累及眼、骨骼和心血管系统，严重的心血管并发症是患者的主要致死因素。研究发现，原纤维蛋白（FBN）基因家族和转化生长因子β受体（TGFBR）基因家族是MFS主要的突变基因家族。本文综述了MFS的主要突变基因家族、基因突变主要的检测方法、突变基因型与表型的相关性及对MFS诊治的未来展望。
［关键词］马方综合征；分子遗传学；基因检测；研究进展
马方综合征（Marfan syndrome，MFS）亦称为先天性中胚层发育不良、蜘蛛指征、肢体细长症、Marchesani综合征，是一种以结缔组织为基本缺陷的遗传性疾病，具有基因多态性和多种临床表征，发病率为0.2‰～0.3‰。MFS主要表现为周围结缔组织营养不良、内眼疾病、骨骼异常和心血管异常［1］，病变有时也累及皮肤、肺部及硬脑脊膜等器官［2_5］，症状主要有骨骼过长，晶状体异位，主动脉瓣反流和较严重的新生儿马方综合征等。现就MFS的突变基因家族、突变基因的检测方法、基因型与表型的相关性及后续展望作如下综述。
1 突变基因家族
现如今已发现8种涉及MFS的基因，共3843种基因突变体（表1）。目前，研究最多的和引起MFS发病的主要突变基因家族是原纤维蛋白（the origina1 fibrin，FBN）基因家族和转化生长因子β受体（transforming growth factor beta receptor，TGFBR）基因家族。
表1MFS基因突变类型
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1.1 FBN基因家族与MFS
1986年，Sakai等［6_7］发现一种作为微纤维蛋白重要组成部分的细胞外基质糖蛋白，将其命名为FBN。其在细胞外基质以聚合体形式形成微纤维蛋白，存在于骨骼、眼睛、血管壁等人体弹性和非弹性组织中。1990年，Ho11ister等［8］通过FBN单克隆抗体，发现了MFS患者微纤维蛋白系统的异常。1991年，Magenis等［9］应用原位杂交技术，成功定位并克隆了FBN基因，并首次检测到2例MFS患者的原纤维蛋白基因1 （the origina1 fibrin 1，FBN1）基因突变。
MFS患者常伴有弹性组织中无定形基质聚集和弹性纤维断裂现象，研究发现，基质原纤维蛋白_1（fibri11in_1，FBN_1）是参与这一发病机制的重要因素［6］，FBN1是最早发现、最常见且突变体最多的MFS致病基因。FBN1位于15号染色体长臂（15q15_q21.1），含有65个外显子，长230 kb，转录大小为10 kb的mRNA，翻译为2871个氨基酸的蛋白质（表2）［9］。
表2 FBN1基因的突变类型及数量
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目前为止，已发现FBN1基因突变3077种，记录于FBN1 mutations databate（http：//www.umd.be/FBN1/）。FBN1突变可发生于基因的任何区域，无明显突变热点，只有约12%的突变基因有可重现性，由此给基因筛查突变增加了难度［10］。基因分为编码区和非编码区，FBN1基因编码区突变约占总突变的80%，非编码区突变约占总突变的20%。常见编码区突变有移码突变、错义突变和无义突变，移码突变和错义突变约占编码突变的80%，无义突变约占编码突变的20%。无义突变导致的终止密码子的提前出现，使得突变转录子被一种RNA监视机制所降解，进而导致翻译的蛋白量仅为正常的50%，且翻译所得异常蛋白单体干扰正常蛋白单体的聚合［11_12］。这些无义突变可以导致MASS症状，包括近视、二尖瓣脱垂、主动脉根部膨大、骨骼皮肤异常等［13］。非编码区突变主要发生在剪接位点，保守区剪接位点突变约占20%。剪接位点突变易引起内含子内假外显子的出现、内含子保留、隐蔽剪接位点激活和外显子跳跃等剪接错误，蛋白结构域的错误和缺失会导致严重的临床病症出现［14］。
FBN1突变虽然没有区域特异性，但外显子57和65发生突变较少，外显子13、26和27发生突变较多［15］。FBN1基因突变最常见的类型是点突变，约占所有突变的73%，其中，错义突变约占59%，无义突变约占14%。FBN1的突变可引起多组织器官的病变，如心血管、颅面部、中枢神经系统、肺部、眼部、骨骼和皮肤等。
1.2 TGFBR基因家族与MFS
转化生长因子_β（transforming growth factor_β，TGF_β）家族介导的信息传递控制着细胞繁殖、分化和凋亡等多种程序。2004年，一个具有与MFS部分相似临床症状的患者，在排除FBN1和FBN2基因变异后，发现其家系中编码转化生长因子β受体2（transforming growth factor β receptor 2，TGFBR2）的基因染色体发生断裂［16］。具有与MFS相似的骨骼和心血管表现，且TGFBR基因家族发生突变的综合征被称为MFS 2型［17］。此类MFS具有与细胞外基质TGF_β信息传递相关的结缔组织疾病，从而导致致命的主动脉并发症。通过新型药物对MFS患者TGF_β信息传递功能进行适当调整，也许可以维持患者的健康心血管状态或者延迟致命病变［18_19］。
2 突变基因的检测方法
MFS患者症状表现呈多样性，主要表现为晶状体异位、骨骼过长、主动脉瓣反流等。目前，MFS的临床诊断依然主要依据1996年制定的Ghent诊断标准，该诊断包括对骨骼、眼部和心血管三个主要系统的诊断以及皮肤、肺和硬脑脊膜等次要系统的诊断。由于MFS发病症状与年龄密切相关，有些患者婴儿和（或）儿童时期并未表现出症状，且很多患者并不符合诊断标准，因此，MFS基因诊断在辅助临床诊断方面起到至关重要的作用。MFS检出率主要受其临床诊断正确性、基因突变类型、临床基因检测方法和水平的影响。临床基因检测MFS时，通常检测FBN1基因序列的突变情况，MFS患者FBN1基因突变检出率占73%～90%。
目前，突变基因的常用检测方法有变性高效液相色谱分析（denaturing high performance 1iquid chromatograph，DHPLC）、变性梯度凝胶电泳（denaturing gradi_ ent ge1 e1ectrophoresis，DGGE）、限制性片段长度多态性分析（restriction fragment 1ength po1ymorphism，RFLP）、构象敏感凝胶电泳（conformation sensitive ge1 e1ectrophoresis，CSGE）、单链构象多态性分析（sing1e_strand conformation po1ymorphism，SSCP）、高分辨率溶解曲线（high reso1ution me1ting cure，HRM）、多重连接探针扩增技术（mu1tip1ex 1igation_dependent probe amp1ification，MLPA）和直接测序等。
DHPLC检测具有自动化、高通量、高灵敏度、高特异性、检测速度快和价格低廉等特点，适用于基因突变的大规模筛查，检测未知单核苷酸多态性（sing1e nuc1eotide po1ymorphism，SNP）可达到95%以上。DGGE法检测对各种突变特别是点突变较敏感，检测时无需标记，并且几乎可以检测出所有突变，但无法确定突变位置，DNA片段大小限制在100～500 bp，需要专门设备检测且需要计算机对序列进行分析。RFLP法可用于证实患者的突变位点，为产前诊断提供确切诊断依据。DGGE、RFLP、CSGE和SSCP等方法的基因突变检出率为60%～90%，且检测过程相对繁琐。HRM检测无需基因序列特异性探针，不受碱基位点的局限，可以同时检出已知或未知突变与SNP，灵敏度和精确度高达100%。但是HRM需专业仪器，技术要求高，反应条件摸索费时费力。MLPA法可以用于拷贝数异常的检测。直接测序法价格相对较贵，不适合大样本基因突变筛查，但可以确定突变基因位点和类型，是突变检测的金标准。
基因cDNA序列筛查突变基因，不仅可以检测整个编码区基因突变，还可以检测基因剪接位点的突变。cDNA筛查方法检测FBN1基因突变的检出率达90%。应用CSGE、DHPLC和直接测序等方法不仅可以检测基因组DNA（genomic DNA，gDNA）中的突变基因，还可以检测导致RNA快速降解的基因。gDNA筛查方法检测FBN1基因突变的检出率达70%～93%［15］。MFS基因突变体具有多样性，作为常规检测MFS的FBN1基因外显子多、基因大、没有突变热点，给突变筛查带来难度，且突变筛查可能存在假阳性［20_21］。
3 基因型与表型的相关性
由FBN1基因突变与心血管表型特征相关性可知，FBN1基因突变主要引起主动脉和二尖瓣病变，如主动脉扩张、主动脉夹层、主动脉闭锁不全、二尖瓣反流和二尖瓣脱垂等。而FBN1等位基因的完全缺失并不预示着温和表型的出现，且单倍基因剂量不足也可导致典型MFS表型［22］。研究表明，MFS患者的预后取决于疾病的临床表现和治疗，而不是简单地取决于TGFBR2突变的存在与否［23］。TGFBR2基因发生突变的MFS患者临床症状表现倾向于肢体细长和具有心血管疾病，但没有眼部病症［17］。MFS表现型复杂多变，即使同一家系同一等位基因的突变，也会出现严重程度不同的表型，因此，到目前为止，通过某一特定突变基因推测其表型还不可能。由此可见，除了突变基因，MFS患者的表型还可能受环境等其他因素的影响。
4 MFS的主要致死病变及新生儿MFS
患者的致死病变主要在心血管系统，且死亡年龄与心血管病变程度有关。MFS的心血管疾病病症主要表现为二尖瓣脱垂、二尖瓣反流、主动脉根部扩张和主动脉瓣反流等，主要危及生命的心血管并发症是主动脉和主动脉夹层动脉瘤，约1/3的MFS患者有二尖瓣脱垂和（或）主动脉根部扩张的并发症［24_26］。若不提前干预治疗，病程发展快且易危及生命。
新生儿MFS病症往往表现最严重，主要包括指细长、手指屈曲性痉挛、胸部畸形、早衰面容、心脏瓣膜反流和邻近主动脉扩张等，易导致新生儿因心力衰竭致死［27_28］。FBN1基因24～32外显子突变被认为是导致新生儿MFS的主要突变基因［29］。MFS患者有正常的生育能力，因此，对家族遗传性MFS患者及家系成员进行基因检测，确定突变基因位点，对于指导患者及其家属婚育和对其后代进行产前诊断具有十分重要的意义。
5 展望
MFS的发病机制尚未清晰，其基因型和表型之间的差异表明环境等因素可能影响其表型。基因组学、后基因组学、蛋白质组学和环境基因组学的研究表明，大多数疾病由基因突变和环境因素共同影响所致。因此，通过分子生物学、遗传学和生物信息学等技术的应用，从基因、蛋白、细胞、组织、器官、家系和环境等方面进行研究，利于进一步确定MFS的发病机制和遗传特征。对MFS先证者家属进行突变基因单倍型分析和基因检测，提前对MFS患者进行干预治疗，不仅可以进行提前诊断、减缓病程发展，还可以为后续基因治疗、药物靶点治疗和组织工程修复等奠定研究基础，为临床新药应用、生物疗法和基因疗法等提供科学依据。
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Recent molecular genetics research progress in Marfan syndrome
LI Bao_zhu SHU Xiao_rong CHEN Ren_hua WANG Jing_feng
Department of Cardio1ogy，Sun Yat_Sen Memoria1 Hospita1 of Sun Yat_Sen University，Guangzhou 510120，China
Department of Cardio1ogy，Sun Yat_Sen Memoria1 Hospita1 of Sun Yat_Sen University，Guangzhou 510120，China
［Abstract］Marfan syndrome（MFS）is an autosoma1 dominant1y inherited connective tissue disorder characterized by ocu1ar，ske1eta1 manifestations and cardiovascu1ar.The severe cardiovascu1ar comp1ications are the main 1etha1 factors in patients with MFS.The study found that origina1 fibrin（FBN）and transforming growth factor beta receptor（TGFBR）gene fami1ies are the main mutations in MFS.This paper reviews the main mutant genes，detection methods of mutation，corre-1ation of genotype and phenotype，diagnosis and therapy of MFS in the future.
［Key words］Marfan syndrome；Mo1ecu1ar genetics；Gene detection；Research progress
［中图分类号］R596［文献标识码］A
［文章编号］1674-4721（2016）04（c）-0015-04
［作者简介］李宝珠（1987_），女，硕士
（收稿日期：2016_01_28 本文编辑：王红双）