伴皮质下梗死和白质脑病的常染色体隐性遗传性脑动脉病(cerebral autosomal recessive arteriopathy with subcortical infarcts and leukoencephalopathy，CARASIL)是一种临床上以脱发、反复卒中发作、进行性认知水平下降以及颈椎、腰椎退行性变为主要特征的常染色体隐性遗传性疾病。目前我国亦开展了CARASIL的相关研究，并先后报道了几个家系的临床特点及HtrA丝氨酸蛋白酶1(HTRA1)新突变位点；但与国际同类研究比较，在报道的CARASIL家系数量及基因诊断方面，均存在一定差距。我们就CARASIL相关临床特点、基因研究现状及应对策略进行探讨、阐述。

一、CARASIL的主要临床特点

该病于1965年由日本学者首先报道，患者多于10余岁出现脱发，20-30岁出现步态异常，20-40岁出现急性腰痛，30岁左右出现情绪改变及进行性认知损害，病程5-20年。影像学表现为脑白质疏松和腔隙性脑梗死，头颅MRI可见大脑白质广泛T2高信号，基底节、脑桥及大脑脚可见小的散在T2高信号，病灶常逐渐融合，胼胝体可见萎缩，与伴皮质下梗死和白质脑病的常染色体显性遗传性脑动脉病(cerebral autosomal dominant arteriopathy with subcortical infarcts and leukoeneephalopathy，CADASIL)患者头颅MRI表现类似。但与CADASIL不同的是，CARASIL颈椎、腰椎MRI可见椎体和椎间盘退行性改变。在病理上，CARASIL表现与非遗传性缺血性小血管病类似，即小动脉出现动脉粥样硬化伴内膜增厚和胶原纤维沉积、平滑肌缺乏、中膜中层玻璃样变性。目前遗传学研究表明，该病发病与HTRA1编码基因突变相关。该病临床诊断基于常染色体隐性遗传方式、临床表现及神经影像改变等，确诊依靠基因诊断。

二、CARASIL相关HTRAl基因突变位点及蛋白功能研究

目前国内外已报道CARASIL相关HTRA1基因7个突变位点，分别位于HTRA1基因第2号外显子(p.V175E)、第3号外显子(p.A252T)、第4号外显子(p.R274Q、p.G295R、p.V297M和p.R302X)和第6号外显子(p.R370X和p.L364P)。其中我国内地2个研究小组报道了2个新突变位点：济南军区总医院Wang等在1个CARASIL家系的2例患者中发现HTRAl基因第6号外显子纯合、错义突变c.T1091C(p.L364P)；北京大学第一医院李务荣等在1例CARASIL患者中发现HTRA1基因第2号外显子纯合、错义突变c.T524A(p.V175E)。此外，日本、西班牙又报道了CARASIL相关HTRAl基因的5个突变位点。其中，2009年Hara等通过对6个日本CARASIL家系进行连锁分析，确定连锁部位为10q25.3-q26.2，此后又对上述6个CARASIL家系先证者进行备选基因(HTRAl基因)测序研究，首次发现CARASIL发病与HTRAl基因突变相关；并确认了2个错义突变c.G754A(p.A252T)、c.G889A(p.V297M)及2个无义突变c.C904T(R302X)、c.C1108T(p.R370X)。此后，Nishimoto等在1个日本CARASIL家系中发现HTRAl基因错义突变c.G821A(p.R274Q)；Mendioroz等在1个西班牙白种人CARASIL家系中也发现相关HTRAl基因错义突变c.C883A(p.G295R)。

上述研究中，有2个小组对CARASIL相关HTRAl基因新突变进行了功能研究。Hara等发现突变p.A252T、p.V297M及R302X均可导致相应HTRA1蛋白活性水平下降，而突变R370X导致相应的蛋白产物缺失。这些均可导致转化生长因子-β家族转导的信号异常升高，从而容易使血管形成纤维化。Nishimoto等在研究中也发现，HTRA1基因新突变(p.R274Q)通过降低HTRAl蛋白活性水平来使转化生长因子-β家族信号异常升高，从而诱发该病的发生。这说明HTRA1基因突变在CARASIL发病过程中起到非常重要的作用。

三、CARASIL基因诊断策略

1. 候选基因筛查：对于拟进行基因诊断的CARASIL家系先证者(患者)及家属(父母、子女等)需进行HTRA1基因全部外显子(外显子1-9)检测。应选择双向测序等可靠方法。对于测序发现的变异，首先经相关数据库 (http://www.ensembl.org)等查询，再确认为已知变异或新变异。对于已知变异(相关突变、多态等)，可直接得出相关结论。对于未知变异，经限制性酶切等其他方法验证后，要考虑为多态或致病性突变，应进行群体频率分析，对于群体频率≥1％的变异，一般认为是多态，对于<1％的变异，考虑为突变的可能性更大。此外，对于考虑突变的变异，还要进行编码氨基酸性质分析、氨基酸保守度分析、家系传递分析等，以初步确认新突变。

2. 新突变的功能分析及功能研究：(1)应用生物信息学工具对新突变基因进行功能分析。相关软件众多，仅举例说明。例如：应用Polyphen-2在线软件(http://geneics.bwh.harvard.edu/pph2/)就新突变基因是否可导致病理性损害进行预测，进一步判断新突变基因是否为该疾病的致病原因；应用MODELLER等软件进行相关蛋白的三级结构预测，查看突变基因是否影响相应蛋白空间结构，从而进一步推测其相应蛋白功能的改变。此外，应用蛋白质二级结构及疏水性等特性的预测软件，也有助于这些新突变基因所致蛋白功能变化的研究。目前我们也观察了1个CARASIL家系，发现其HTRAl基因第4号外显子上存在1个新型错义突变，经上述生物信息学软件分析，我们发现该突变基因导致HTRAl蛋白空间构型改变，从而判断该突变导致HTRAl蛋白酶功能变化。因此，推测该错义突变为CARASIL遗传学病因之一(相关论文待发表)。(2)应用细胞模型、动物模型，研究新突变基因所导致的mRNA及蛋白功能的改变。即将新突变基因转入细胞或动物模型，通过体外、体内实验，在mRNA、蛋白表达水平，观察其突变基因与野生型基因的差异，进一步揭示其发病机制。由于CARASIL血管病理与非遗传性脑小血管病血管病理极为相似，因此，探讨CARASIL致病的分子生物学机制，将有助于进一步明确小血管病的发病机制。今后，在我国CARASIL研究中，应致力于加强新突变的功能研究，即从HTRA1基因转录、翻译、蛋白调控等不同环节，通过对HTRA1蛋白活性和转化生长因子-β家族信号等检测来进一步揭示其发病机制。

3. 基因型-临床表型相关性分析：Hara等研究表明，HTRA1基因不同突变类型(错义突变、无义突变)及不同突变部位(不同外显子)所导致的HTRA1蛋白活性及转化生长因子-β家族信号失控的程度均不相同。而Hara等和Nishimoto等的研究也表明，伴有HTRA1基因第3号外显子突变(p.A252T)或第4号外显子突变(p.R274Q)的患者未见有脱发症状。李务荣等报道伴有HTRA1基因第2号外显子突变(p.V175E)的CARASIL家系患者具有明显的偏头痛及尿便潴留症状。这些症状在以往的病例中没有报道。Mendioroz等报道1个伴有HTRA1基因突变(p.G295R)的白种人家系，先证者母亲(携带杂合突变)具有不典型的白质脑病表现。Dewan等和Yang等研究表明，HTRA1基因单核苷酸多态性与某些类型的年龄相关的黄斑变性发病有关。这些杂合携带者的临床表现是杂合基因所致还是与年龄相关的老化现象有关尚不清楚。这可能提示基因型与其临床表型二者之间存在密切的关系。将这些临床特点与相应基因型做对照，并不断积累、分析，相信会进一步明确CARASIL相应基因型-临床表型关系，进一步明确临床表型基因功能区，有利于缩小其基因检测范围，为临床诊断打下良好的基础。

四、今后应重视CARASIL的临床及基因诊断

目前我国在CARASIL研究中，多数以CARASlL家系的临床诊断为主，作为确诊依据的基因诊断尚未广泛开展。与国外同类研究相比较，报道的家系在数量上及基因诊断方面均尚显不足。为了缩小这些差距，我们在今后应重视CARASIL的临床及基因诊断。

1. 应重视CARASIL的临床诊断：我国人口众多，但已报道的CARASIL家系与日本等亚洲地区相比较，数量较少。可能的主要原因之一，为专科医生对本病认识不足，尤其年轻医生往往对本病患者容易忽视，甚至造成一定数量的CARASIL患者在门诊被漏诊和误诊。因而，提高专业人员对本病认识，重视CARASIL的临床诊断，是提高我国CARASIL临床诊治水平的首要条件。

2. 应重视CARASIL的基因诊断：对于临床拟诊CARASIL的病例、家系要及时进行基因诊断，目前由于CARASIL相关发病基因检测技术的广泛开展，为临床基因诊断中的基因突变筛查提供了良好的基础条件，这样从分子生物学角度诊断CARASIL，就可以减少临床误诊和漏诊率，提高对该病的l临床确诊率。

3. 应重视突变位点的功能分析与研究：对于有条件的医院要对CARASIL进行相关基因突变位点的功能分析与研究，明确我国CARASIL患者的发病机制，为将来治疗本病打下良好的理论基础。

综上所述，重视CARASIL的临床诊断、完善CARASIL基因诊断策略，进一步加强相关基因突变的功能研究，对于本病的诊断与治疗将起到至关重要的作用。CARASIL的基因诊断不仅为临床诊断提供确诊依据、降低误诊及漏诊率，而且还将在临床遗传咨询以及提高患者的生活质量等诸多方面起到重要作用。

中华神经科杂志  2013年4月第46卷第4期

作者：何志义（中国医科大学附属第一医院神经内科）