RNF213基因相关脑血管病研究进展

周宏宇，索阅，陈玮琪，王拥军

中国人群中约40%的缺血性卒中是由颅内大动脉狭窄/闭塞（intracranial major artery stenosis／occlusion，ICASO）所致。对缺血性卒中伴颅内动脉狭窄患者采用强化药物治疗，控制血管疾病危险因素，进行积极康复训练计划，一年卒中复发率仍高达12．2%[1]。烟雾病（moyamoya disease）是一种罕见的慢性狭窄闭塞性血管病，与遗传和环境因素密切相关。多项国内外研究表明，ICASO与烟雾病在种族人群和受累血管分布特点上具有相似性。有专家提出假说，鉴于目前ICASO诊断手段有限，ICASO人群中可能混杂烟雾病患者，从而影响了整体疾病特征。2011年，Kamada等[2]报道环指蛋白213（ring finger protein 213，RNF213）基因为首个烟雾病易感基因。次年Miyawaki等[3]提出假设ICASO可能与烟雾病具有相似遗传背景，并证实RNF213基因与ICASO有相关性。随后研究发现，大动脉粥样硬化性缺血性卒中、颅内动脉瘤也与该基因有关。这为疾病诊断和治疗带来了新思路。RNF213基因相关脑血管病可能具有相似的遗传背景、病理基础及疾病衍变过程，使用传统治疗方式不一定有很好的效果。为进一步认识RNF213基因相关脑血管病，现将RNF213基因相关脑血管病的研究进展综述如下。

1 RNF213基因结构

RNF213基因位于17号染色体长臂q25．3区域，共含有72个外显子，编码一个591kDa的蛋白。该蛋白又称为神秘蛋白，定位于细胞内，形成较大的环形低聚物[4]。其含有C3HC4型环指结构域，具有成熟的泛素连接酶功能，参与介导蛋白质-蛋白质相互作用，通过泛素共价修饰底物蛋白，刺激细胞内生物学过程，如蛋白酶体蛋白降解，进一步参与多种生理功能[5]。此外，该蛋白还含有两个相同的、具有ATP酶活性的AAA结构域[4]，可催化蛋白质去折叠，使其变性降解[6]。两者间有约为110个氨基酸的长螺旋区域[4]，对ATP酶结构域机械活性具有重要的作用[7]。

2 RNF213基因相关脑血管病临床研究进展

2．1 烟雾病

2．1．1 烟雾病遗传易感性 烟雾病是一种慢性闭塞性脑血管病，其特征是双侧颈内动脉末端、大脑前动脉和中动脉起始端进行性狭窄或闭塞，伴有侧支循环建立，形成烟雾样血管。1969年由日本学者Suzuki和Takaku首次报道[8]。影像学提示烟雾样血管，但有头颈部放射治疗、自身免疫性疾病、神经纤维瘤病等已知病因，称为烟雾病综合征。烟雾病常见临床症状为缺血性卒中、TIA、脑出血、癫痫发作和智力发育障碍等[9]。烟雾病具有明显的种族差异，流行病学资料提示，烟雾病在东亚人群中的发病率远高于西方国家，且亚洲人群中成人烟雾病出血率（42%）高于西方[10]。文献报道，日本烟雾病患者一级亲属患病比例为10%，在美国有家族史的烟雾病患者比例为6%，提示烟雾病具有家族遗传性[9]。2006年，Mineharu等[11]对日本15个高度聚集的烟雾病家庭遗传分析发现，家族性烟雾病以常染色体显性遗传方式遗传，具有不完全外显性，证实遗传因素在烟雾病发生、发展中的作用。

2．1．2RNF213基因与烟雾病相关性 2010年，Kamada等[2]报道RNF213为首个烟雾病易感基因。该研究对72例日本烟雾病患者与45例对照者进行785 720个单核苷酸多态性全基因组关联研究，结果发现RNF213基因与烟雾病的发病风险有很强的相关性。进一步分析显示，95%烟雾病家族病例、73%非家族性烟雾病病例和1．4%对照组中，存在先证者突变p．R4810K，该突变极大地增加了烟雾病风险。2011年，Liu等[12]对日本8个患有烟雾病的三代家庭进行全基因组连锁分析，也证实p．R4810K与烟雾病的遗传易感性有关。2012年，Wu等[13]对170例中国汉族烟雾病患者和507例对照组进行RNF213基因突变分析发现，中国人群中烟雾病也与p．R4810K有关，且缺血型烟雾病更为显著。

2．1．3RNF213基因突变与烟雾病的剂量效应Miyatake等[14]发现p．R4810K突变纯合子烟雾病患病率明显高于杂合子和野生型，且纯合子发病年龄明显早于杂合子或野生型。首发症状为脑梗死和大脑后动脉狭窄/闭塞，是烟雾病预后不良的常见因素。在p．R4810K突变纯合子中，这两个临床症状的发生率也明显高于杂合子和野生型。以上均提示p．R4810K对烟雾病临床表型的影响作用具有剂量效应。

2．1．4RNF213基因突变的种族差异性 2011年，Liu等[12]报道p．R4810K与东亚人群烟雾病密切相关，其中日本和韩国人群的人群归因风险大于中国人群，但在入组的高加索烟雾病和对照组中未发现该位点突变，提示p．R4810K突变具有种族差异性。Cecchi等[15]对86例生活在美国来自不同种族的烟雾病患者进行RNF213外显子测序发现，56%（9/16）亚洲裔烟雾病患者携带RNF213p．R4810K突变，但在任何欧美或西班牙裔家庭中均未发现，再次证实该位点发病存在人种区别。此外，对不同种族烟雾病患者进行单核苷酸多态性分析发现，日本和韩国人群RNF213突变位点主要集中于p．R4810K；中国人群p．R4810K突变率相对低，且存在多个其他单核苷酸突变位点；欧美人群p．R4810K突变罕见，以散发性非p．R4810K位点为主[12，15]，以上均进一步表明不同人群烟雾病患者基因遗传谱的差异。鉴于目前西方国家烟雾病基因研究报道相对较少，RNF213基因突变种族间差异是否能从本质上解释烟雾病发病率差异性，仍有待进一步研究与分析。

2．2 颅内大动脉狭窄/闭塞

2．2．1 颅内大动脉狭窄/闭塞遗传易感性ICASO是亚洲人群常见的脑血管病之一。在中国缺血性卒中患者中，颅内颈动脉狭窄患病率远高于颅外颈动脉狭窄（46．6%vs14．0%），但在白种人中颅外颈动脉狭窄是最常见的血管病变，提示ICASO发病具有种族差异性[16]。2013年，Pu等[17]报道中国人群中北方地区ICASO发病率较南方高（50．22%vs41．88%），说明存在地区差异。这些报道均提示ICASO的发生发展与遗传因素相关。此外，颅内动脉狭窄在青年卒中更常见，以前循环为主，大脑中动脉发病率最高[18]。ICASO与烟雾病在人群分布、受累血管分布等临床特点方面相似，引发新假说：烟雾病是否为ICASO混杂因素，以至于ICASO在东亚人群中高发，且以前循环为主。

2．2．2RNF213基因与颅内大动脉狭窄/闭塞相关性 2012年，Miyawaki等[3]对41例ICASO患者、48例烟雾病患者和25例对照组进行p．R4810K变异发生率分析发现，ICASO也与p．R4810K变异体有关，提示在ICASO人群中可能存在特定亚群，携带p．R4810K突变，发生颅内动脉狭窄的机制与烟雾病相似，但程度较轻。此后，Park等[19]在韩国人群中、Xue等[20]在中国人群中也分别证实了p．R4810K与ICASO的相关性。与烟雾病流行病学特征相似，中国ICASO患者RNF213p．R4810K携带率明显低于日本或韩国，且经种族亚组分析得出日本和韩国人群的风险显著高于中国人群，遗传异质性较明显[21-22]。

2．3 大动脉粥样硬化性缺血性卒中 缺血性卒中是中国最常见的卒中亚型。大动脉粥样硬化是其主要病因[23]。2019年1月，日本的Okazaki等[24]首次报道RNF213p．R4810K增加大动脉粥样硬化性缺血性卒中的发病风险。根据TOAST分型分析，p．R4810K突变只与大动脉粥样硬化性有相关性。变异携带者卒中发作平均年龄低于非携带者，女性比例高，颅内前循环狭窄发生率更高。同年6月，Okazaki团队[25]再次报道携带p．R4810K突变大动脉粥样硬化性缺血性卒中患者的临床表型特征。该研究纳入70例早发性（20～60岁）大动脉粥样硬化性缺血性卒中患者，其中携带p．R4810K突变17例，未携带53例，除外烟雾病。结果发现，p．R4810K变异在女性中更常见，所有变异携带者前循环均出现狭窄，变异携带者烟雾病家族史更常见，35%M1段或A1段狭窄患者携带p．R4810K变异。结合2018年Liu等[26]报道一例罕见的动脉粥样硬化烟雾综合征患者，其同时携带RNF213p．R4810K和p．T1727M突变，给予了抗血小板和他汀类药物治疗，但在随访中患者仍持续新增烟雾血管，且伴有左侧大脑中动脉偏心性变化加剧。对于动脉粥样硬化性颅内动脉狭窄患者，在携带RNF213基因突变的遗传背景下，传统抗血小板及降脂治疗不一定能有效控制疾病进展。

2．4 颅内动脉瘤

2．4．1 颅内动脉瘤遗传易感性 颅内动脉瘤是脑血管病理性扩张导致的瘤样凸起，常发生于大血管近端分叉处，易破裂引发颅内出血。动脉瘤性蛛网膜下腔出血死亡率高达20%～50%[27]。既往文献报道，部分颅内动脉瘤具有家族聚集性，且家族性动脉瘤破裂更早，在破裂时通常更大[28]。研究发现，颅内动脉瘤与一些遗传性疾病相关，如常染色体显性遗传性多囊肾病、神经纤维瘤病Ⅰ型、马凡氏综合征、多发性内分泌肿瘤Ⅰ型、弹性假黄瘤等[29]。

2．4．2RNF213基因与颅内动脉瘤相关性 2015年，Fukushima等[30]报道一例携带p．R4810K突变的症状性颈内动脉闭塞患者，吻合术治疗后出现两次新生动脉瘤。2016年，Zhou等[31]在对法裔加拿大人颅内动脉瘤家族队列研究中，使用外显子测序，发现RNF213基因变异增加颅内动脉瘤风险负担，证明RNF213突变也可能是法裔加拿大人颅内动脉瘤的危险因素。但目前该方向研究较少，存在局限性，需进一步开展相关研究。

3 基因多态性对RNF213蛋白功能影响

3．1 诱导有丝分裂异常 2013年，Hitomi等[32]通过诱导Hela细胞RNF213p．R4810K过度表达，发现携带变异体细胞有丝分裂时间延长4倍。进一步耗尽有丝分裂停止缺陷2蛋白（mitotic arrest deficiency 2，MAD2），去除纺锤体检查点，并不能缩短有丝分裂时间。已知MAD2与RNF213在细胞内共定位，免疫沉淀显示存在RNF213/MAD2复合物。p．R4810K突变型比野生型更容易与MAD2形成复合物。突变型成纤维细胞在分裂过程中MAD2失同步定位更频繁，血管内皮细胞从分裂早期到中期时间更长，RNF213基因突变诱导多能干细胞有丝分裂失败率更高。证实RNF213基因突变诱导有丝分裂异常，增加了基因组不稳定风险，影响血管形成过程。

3．2 参与血管重构 Sonobe等[33]发现RNF213-/-型小鼠和野生型小鼠在正常生存环境下生长至64周龄，两者MRA结果、Willis环的解剖结构、血管壁厚/薄度无显著差异。然而Elastica-Masson染色显示，RNF213-/-型小鼠结扎术后血管内膜和内侧层明显较野生型薄，提示缺乏RNF213基因小鼠不会自发产生烟雾病，表明RNF213功能丧失不能充分诱导烟雾病，影响RNF213-/-型血管重构可能有其他因素参与。次年该团队再次发表研究，在对RNF213-/-型小鼠及野生型小鼠进行颈总动脉结扎后第1天和第7天，分别对两组小鼠检测血管内MMP-9的表达，发现RNF213-/-型小鼠MMP-9表达明显高于野生型小鼠。RNF213-/-型小鼠在第14天时血管壁明显变薄[34]。提示RNF213基因诱导血管重构与MMP-9表达有关，同时可能存在其他通路效应。2015年，Ito等[35]报道，在股动脉结扎后3～28 d，RNF213-/-型小鼠的血流恢复和血管重构显著改善，提示RNF213基因在慢性缺血病理性血管网络发育中有潜在作用。

4 RNF213基因相关脑血管病潜在治疗方案

4．1 基因水平治疗 微小RNA（microRNA，miRNA）是一种非编码RNA，通过与特定mRNA 3’-非翻译区（3’-untranslated region，3’-UTR）结合调节基因表达。血清miRNA的表达特征具有疾病诊断和预后价值[36]。Dai等[37]对烟雾病患者和对照组的血清样本进行全基因组miRNA阵列分析，证实血清miR-106b、miR-130a、miR-126和miR-125a-3p在烟雾病患者中失调。同时RNF213基因是烟雾病16个差异表达的血清miRNA的潜在治疗靶点。针对血清miRNA调节RNF213表达是一种潜在的治疗策略，值得进一步研究。

4．2 靶向药物治疗 在血管生成途径中，血管生成因子和抗血管生成因子对内皮细胞发挥影响。Kobayashi等[38]发现干扰素-β可通过启动子中的信号转导子和转录激活子X上调RNF213基因表达，介导干扰素-β抗血管生成活性。进一步研究提示，p．R4810K突变、AAA结构域中Walker B序列突变可通过降低ATP酶活性，稳定低聚物，抑制血管生成。而损伤AAA结构域中Walker A序列，不会抑制血管生成。低氧实验表明，p．R4810K突变小鼠血管生成能力较低，更容易受到脑缺氧的攻击。提示对RNF213蛋白不同结构域的调控，可能对血管形成发挥相反的作用。据此，与Walker A序列结合的ATP特异性抑制剂是一种有前景的、在缺氧条件下可提高低氧耐受性的脑血管病治疗候选药物。

4．3 免疫机制调控 Ohkubo等[39]报道促炎细胞因子干扰素G和TNF A在体外和体内都协同激活RNF213基因的转录。AKT途径和PKR途径化学抑制剂显著抑制内皮细胞RNF213转录激活，破坏其血管生成潜能，表明RNF213及其上游途径协同组织血管生成过程。RNF213基因敲除引发细胞周期促进基因内源性表达显著下降，使细胞增殖和血管生成能力减低，提示该基因通过调节下游途径影响细胞增殖过程，且内皮细胞比来自其他组织的细胞更容易受到RNF213基因的细胞生长调控功能的影响。RNF213基因与血管形成过程密切相关，能响应来自环境的炎症信号，以获得相应的基因表达。该基因不同位点突变或上下游通路的调控可能产生完全相反的作用机制，为烟雾病、ICASO等脑血管病的免疫治疗提供新思路。

5 RNF213基因相关脑血管病研究局限及展望

RNF213基因与烟雾病、ICASO、颅内动脉瘤等脑血管病密切相关。利用RNF213基因分型对脑血管病划分出新亚组，为分析相关脑血管病的发病机制、临床表型和治疗方案等提供了新的思路。但当前，国内外关于RNF213基因相关脑血管病的研究仍有许多不足：①数据可靠性不足：目前数据多来源于单中心、小样本量研究，信息可靠性有限，需进一步完善大样本量、多中心临床随机对照研究以验证。②存在种族偏倚：基于烟雾病、ICASO在东亚人群中发病率相对高，RNF213基因有关研究以亚洲人群为主，欧洲人群较少，且目前研究提示RNF213与白种人烟雾病患者相关性低。有必要对西方国家人群烟雾病、颅内外动脉狭窄的遗传背景开展研究。③病种局限：当前对RNF213基因相关脑血管病研究以烟雾病、ICASO为主。既往文献报道提示，RNF213基因突变具有临床表型多样性。考虑到脑血管病种类多，发病率高，且具有一定的遗传倾向，进一步探讨其他脑血管病与RNF213基因相关性可能有一定意义。④缺乏长期随访：以烟雾病为例，RNF213基因相关脑血管病存在慢性进行性加重，但当前研究以横断面分析为主，缺乏远期随访观察。对RNF213基因突变患者进行长期随访能帮助认识RNF213突变临床表型的衍变形式。⑤缺乏病理结果：当前RNF213基因相关脑血管研究以临床表型和流行病学特征分析为主，缺乏对疾病本质病理生理过程的认识。通过构建疾病模型等方式，对病理生理机制开展研究，不仅能检验存在部分ICASO为早期烟雾病的假说，也有利于防治。⑥RNF213基因功能尚未清楚：目前国内外文献报道RNF213基因对血管生成调控可能存在双向作用，但具体作用形式尚不明确。研究RNF213基因调控机制对烟雾病、ICASO等疾病的治疗具有重要意义。

综上所述，目前的研究已提示RNF213基因与烟雾病、ICASO等脑血管病有关，且两种疾病存在人群分布、受累血管分布的相似性，但仍有很多问题尚未解决。对RNF213基因相关脑血管病的研究，可能为脑血管病防治提供新的方向，值得关注。

【点睛】RNF213基因与烟雾病、颅内大动脉狭窄/闭塞等脑血管病有关，对RNF213基因相关脑血管病的研究，可能为脑血管病防治提供新的方向。