Fabry病生物标志物研究进展

欧阳彦 综述 陈 楠 审校

Fabry病是一种遗传性代谢疾病，按临床表现分为三型，即经典型、肾脏型及心脏型(以迟发的肾脏病变或心脏病变为主)。既往文献报道该病罕见，发病率 1/476 000～1/117 000［1，2］。随着近年来诊断手段的提高及筛查的推广，越来越多的流行病学数据显示该病实际患病率可能远高于已有报道，如Spada等［3］报道的新生儿筛查显示患病率约为1/3 100，Hwu等［4］筛查了近172 000例新生儿发现，男性Fabry病患病率接近1/1 250。本文在总结现有诊断方法的基础上，关注目前生物标志物作为筛查性诊断方法的研究进展，以便早期诊断、症前诊断，从而早期干预。

诊断方法

1898年，Andeson［5］和Fabry［6］分别报道了Fabry病的特征性皮肤表现(血管角质瘤等)，临床医师以此确立诊断。但因其临床表现的多样性和非特异性，使诊断平均延误15年左右［7］。随着对Fabry病认识的深入，1963 年，Sweeley等［8］提出在溶酶体内神经鞘脂类物质沉积导致的微血管病变是其早期病理表现，从而开始了病理诊断方法的探索。患者肾脏、皮肤、心肌等组织中可见特征性神经酰胺三己糖苷(Gb3)小体(髓鞘样结构的致密嗜锇板层小体，其致密层有明暗带相间的超微结构特征体)，可用来明确诊断，但因其有创性不易推广。1967年，Brady等［9］首先提出Fabry病患者血中α半乳糖苷酶 A(α-Gal A)活性降低;1973 年，Desnick等［1］首创测定α-Gal A活性的诊断方法，送检样本有皮肤成纤维细胞、外周血粒细胞、血浆等。由于男性半合子患者酶活性不足正常人的10%，故酶法被视为男性患者确诊的“金标准”。随后，Chamoles等［2］在其基础上创立干纸片法，制成3 mm大小的圆形干纸片(含血样约3.6μl)，此法因其简便快速所以易于推广筛查。目前，我国已开展干纸片法对高危人群的筛查［10］。2005 年，Linthorst等［11］提出 1/3 女性杂合子患者中，因GLA基因上的特殊突变(如发生N215S突变)，其α-Gal A活性测定常在正常范围，该法可能造成漏诊。Bishop等［12］和 Kornreich等［13］先后在1986年和1989年公布GLA基因的编码DNA和染色体DNA序列(基因库X14448)后，铺平了基因诊断的道路。目前，可应用PCR技术、PCR荧光单链构象多态性分析和变性高效液相色谱法进行突变位点筛查，可用于女性杂合子患者的诊断。迄今已发现500多种GLA基因突变(大部分为错义突变，少数为无义突变和插入突变等)，但其存在检测耗时较长及对检测技术要求较高的缺陷。

所以，目前最迫切需求寻找无创、可靠、易测的生物标志物来快速诊断并评估Fabry病患者的病情。

生物诊断标志物

生物标志物作为一种可分析物，能提示某特殊疾病存在与临床表现相关的生物过程。它是在体液(如血浆或尿液)中可测得的物质，包括单一代谢产物、复杂蛋白质和聚核苷酸等。其潜在的临床应用价值在于提高疾病诊断率、监测疾病进展、评估及调整治疗。继成功发现Gaucher病特异生物标志物壳丙糖酶后，学者们开始聚焦于寻找Fabry病相应的生物标志物。既往有报道男性Fabry病患者血浆壳丙糖酶升高，但女性杂合子患者无显著升高［14］。

血浆Gb3由Fabry病的发病机制可知，Gb3是一种中性糖脂，由三己糖苷与N-酰基鞘氨醇共价结合而成，已有报道证明Gb3是Fabry病患者病变组织中的主要沉积物，2002年Mills等［15］和Boscaro等［16］先后报道通过串联质谱定量分析血浆Gb3的方法。2007年，Vedder等［17］提出检测血浆 Gb3可作为Fabry病的一项生化诊断指标，其缺点是费时，且正常范围内女性血浆Gb3浓度普遍低于男性。

尿液Gb31969年，Philippart等［18］在正常人尿沉渣中发现少量三己糖(基)神经酰胺和二己糖(基)神经酰胺，并证实在Fabry病患者尿沉渣中浓度显著增加。2005年，Kitagawa等［19］改进了 Mill等的方法，用串联质谱法证实经典型及肾脏型患者的尿液中Gb3总浓度明显高于正常对照组，即尿液Gb3测定对这两型的敏感度较高。同年，Fauler等［20］也通过高通量质谱检测证实，女性Fabry病患者尿液Gb3浓度超过正常值数倍，且男性Fabry病患者升高更明显。2011年，Paschke等［21］证实尿液Gb3总量和Gb3亚型可用于诊断女性Fabry病患者。上述研究均提示尿液Gb3是诊断女性杂合子患者相对有效的方法，可靠性优于酶法。

但有报道部分心脏型患者和(或)GLA基因特殊突变类型(如Asn215Ser)患者尿液Gb3浓度不高，且用其监测Fabry病病情进展的价值仍待商榷。已有多项研究显示血、尿Gb3不能较好地反映Fabry病的临床表现和预后［17，23，24］。如Vedder等［17］的一项队列研究显示，Fabry病患者血浆或尿液Gb3升高的水平与疾病的整体严重程度或Fabry病相关的特征性临床症状不相关，表明尿液Gb3能用于疾病诊断，但不是反映Fabry病进展的敏感指标。

虽然已明确Gb3积累是Fabry病出现临床症状的必备条件，但研究发现除了Gb3还有其他致病因素。早在1990年，Popli等［22］发现一例半合子Fabry病患者胎盘Gb3浓度显著升高。2007年，Vedder等［23］指出在脂质沉积数年后才初发临床并发症。Gb3的早期堆积和临床症状迟发的分离的现象同样见于破坏GLA基因后的小鼠。这些现象均表明Gb3积聚不会立即致病。Barbey等［24］研究发现，有症状的Fabry病患者血浆中存在一种不明确物质，能刺激血管平滑肌细胞和心肌细胞在体外增生。这种物质可能是诱发Fabry病患者左心室肥厚及血管内膜中层增厚的因素。

血、尿球形三脂酰基鞘鞍醇(lyso-Gb3) 上述令人费解的发现促使研究者复查Fabry病患者的Gb3及其代谢产物。2008年，Aerts等［25］在研究中首次发现，Fabry病患者血浆lyso-Gb3浓度显著增加。lyso-Gb3是脱乙酰基的Gb3，是一种含有极性糖基的阳离子亲水脂化合物，相对亲水性，易溶于水。研究结果表明Lyso-Gb3在血浆中的浓度超过Gb3不止一个量级。在有症状的女性Fabry病患者，当Gb3浓度在正常范围高值时，lyso-Gb3水平已明显增加。因此，血浆lyso-Gb3可作为一个Fabry病的诊断工具，尤其是女性患者。

研究发现血浆lyso-Gb3浓度和Fabry病临床表现之间具有一定联系，长时间暴露在高浓度lyso-Gb3下会对机体产生不利影响。有临床症状的Fabry病患者血浆中的lyso-Gb3能够促进Gb3在培养的细胞中积蓄，但其确切机制尚不清楚。Aerts等［25］发现lyso-Gb3能诱导平滑肌细胞在体外增生，可能与Fabry病的血管内膜中层增厚和心肌肥厚有关。2010 年，Sanchez-Niño等［26］提出 lyso-Gb3 可促进转化生长因子β1(TGF-β1)释放和巨噬细胞抑制因子受体(CD74)表达，从而导致Fabry病的肾小球病变。这些发现表明，lyso-Gb3在Fabry病的发病机制中有着致病作用。同年，Rombach等［27］研究认为lyso-Gb3是男性Fabry病患者脑血管白质病变进展的一个独立危险因素，并发现女性患者血浆lyso-Gb3浓度与疾病严重程度有关。考虑到lyso-Gb3可作为Fabry病的生物标志物，人们现致力于通过监测lyso-Gb3来观察酶替代疗法(ERT)的疗效，Togawa等［28］研究证实 Fabry病患者血浆lyso-Gb3浓度较基线值明显升高，且ERT治疗后其浓度较血Gb3下降的更明显。

lyso-Gb3的发现是Fabry病研究的一个惊喜。水溶性鞘糖脂可以自由出入细胞，并全身分布。血浆lyso-Gb3增加可作为女性杂合子患者的辅助诊断工具。而Auray-Blais等［29］报道尿lyso-Gb3或许也是一个潜在的生物标志物，但目前尚未见进一步相关报道。

1磷酸鞘氨醇(S1P)S1P是由鞘脂类骨架主链鞘氨醇衍生而来的神经鞘脂类化合物，是细胞膜鞘磷脂代谢的中间产物，血小板激活时也可释放产生。1973年，Stoffel等［30］对其合成和分解的酶学过程进行研究发现，S1P参与调节许多重要细胞进程，是一个重要的脂类信号分子。已有文献证明其作为细胞外配体与其相应受体(S1PRs，一类与多种G蛋白相耦联的受体)结合，调节细胞增生、分化、凋亡和迁移等。Pyne等［31］及 Spiegel等［32］先后提出 S1P作为细胞内第二信使来调节钙离子动态平衡，而血管、心肌组织中存在对S1P敏感的S1P受体(S1P1、S1P3、S1P5)，已有体外研究证实S1P通过大量信号传导途径促进血管平滑肌增生，故被认为是与心血管重塑相关的一个活跃的促发育生物学因素。而心脏型Fabry病患者心脏损害以左心室肥厚多见，故研究者们逐渐关注其对Fabry病的诊断特异性。2010年，Brakch等［33］提出在Fabry病患者中男性患者血浆S1P水平较健康对照组显著升高。此外，在Fabry病患者发现血浆S1P与左室射血分数具有很强的相关性，且与颈动脉内膜中层厚度(IMT)升高有关。因此S1P将为Fabry病的生物学标志物诊断提供新方向。

尿调节素测定 尿调节素(UMOD)又称Tamm-Horsfall蛋白(THP)是一种尿黏蛋白，其编码基因位于16号染色体短臂p11-p13，具有肾小管上皮保护和免疫调节功能。2002年，Branton等［34］报道Fabry病患者UMOD排泄减少，通过对受累肾脏的免疫组化分析发现，UMOD异常局限在髓袢升支粗段及远曲小管，且UMOD表达与Gb3储积程度成反比。2008 年，Vylet'al等［35］提出，UMOD 可能作为 Fabry病患者肾脏病变的生物标记物。

小结:近年来国内对Fabry病诊断认识不断提高，但仍与国际先进水平存在很大差距，导致发病率被明显低估，且漏诊和误诊病例多。因此，我们在完善现有诊断体系的同时，应启动新生儿及高危人群筛查，开展早期诊断、症前诊断，从而达到早期治疗及干预的目的。

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