畸形最早由奥地利医师Hans Chiari 在1891 年描述并命名,按照Chiari 畸形的解剖形态特将其分为4 型:I型为小脑扁桃体以及小脑蚓部疝入椎管内,但第四脑室保持在枕骨大孔以上;II型为第四脑室疝入椎管内;II型在I型或Ⅱ型的基础上,合并脊柱裂、脊膜膨出;IV型为小脑发育不全。其中以I型最为常见。过去,该疾病曾被认为是少见病,但是随着磁共振检查(MRI)的广泛应用,更多症状隐匿的患者被诊治和报道。20世纪末,Leslie等运用核磁共振检查,对美国北加利福尼亚20岁以下青少年做了一次随机抽样调查,在5248名青少年样本中,发现有55名患有Chiari畸形,发病率为1%。2003年,一项流行病学研究结果显示美国约有215,000名Chiari I型畸形患者。虽然国内尚无Chiari I型畸形患者的流行病学资料,但是由于庞大的人口基数,估计罹患该疾病的患者可达千万。
近年来大量研究显示Chiari I型畸形具有很强的遗传倾向。Milhorat等对364名患者进行了家系调查,发现43名患者的近亲中至少还有一名以上的Chiari I型畸形患者。此外,文献报道中已有至少23个Chiari I型畸形家族。Chiari I型畸形患者的孪生兄弟/姐妹的发病几率明显增高,同卵双生同胞几乎100%发病。Chiari I型患者还多伴发其它明确的遗传性疾病,比如Klippel-Feil综合征等。因此,在基因组水平寻找Chiari I型畸形的疾病易感基因,并最终阐明该病的病因和发病机制,已成为Chiari I型畸形研究的热点。揭露Chiari I型畸形的基因背景,不仅对该疾病的诊断和治疗有着推动作用,对更好的了解其它类型的枕颈部发育畸形也是有积极意义的。
近年来,科研人员对这方面做了有益的探索。Clare等认为Hox基因家族的Mhox基因调控枕骨的发育,在小鼠的Hox2.3基因变异可以导致枕骨发育不良,出现类似Chiari畸形的表型。Gripp等发现原癌基因HARS与Chiari畸形相关,HARS基因变异使细胞生长和增殖紊乱,导致脑和脊髓组织的过度生长,临床有报道此基因变异出现Chiari畸形的后颅凹发育缺陷、脊髓空洞、脑室扩大和小脑扁桃体下疝,并伴有巨头综合征。Wojcik等认为基因Suz12多梳蛋白表达异常可以导致脊柱裂、小脑及脑干畸形和脑积水,研究人员利用敲除Suz12杂合子成功建立了小鼠的Chiari畸形模型。
尤其引人注意的是Boyles等对一批Chiari畸形患者及其家属的MRI作了研究,发现颅骨结构异常引起的后颅窝相对减小具有显著的遗传性(0.955, P=0.003),这一发现极大地支持了后颅凹容积减小的理论及其背后的基因遗传学基础。另外,对Boyles等还对23个家庭的71例Chiari畸形患者进行了全基因组连锁检测,测定了10000多个SNPs,以期界定是否与CMI的发生发展有关。结果显示,在15号染色体上有两个SNP的LOD值达到了3.3。多点测定发现存在一段13 CM的区域((15q21.1-22.3),其LOD值超过1。有趣的是,这段区域恰好包括一个生物学上可能与CMI高度有关的基因fibrillin-1(FBN1)。
至今发现的FBN1基因突变已经有600多种,分布于整个FBN1基因,其中62种基因突变重复出现。根据迄今为止对FBN1基因及Fib-1蛋白的研究成果,已经基本明确其基因和蛋白的结构和功能。FBN1基因全长约235kb,由65个外显子构成,定位于15q21.1。其mRNA包含9663个核苷酸,由5'端非翻译区、开放读码框架和3'非翻译区组成,长度分别为134、8613和916个核苷酸。Fib-1蛋白由成纤维细胞和平滑肌细胞合成,由2871个氨基酸组成。该蛋白含有三种富含半胱氨酸的重复基序:第一种为类表皮生长因子基序;第二种为潜在的转化生长因子β1结合蛋白基序;第三种重复基序是Fib基序,是FBN1所特有的一种杂交基序,由EGF基序和TB基序融合而成。FBN1是构成细胞外微纤维(直径10~12nm)的主要蛋白之一,而微纤维可以作为弹性蛋白沉积及弹性纤维形成的股价,在组织中提供弹性支持作用,因此FBN1基因可以影响微纤维的结构和功能。该基因已被证实与马凡综合征和ShprintzenCGoldberg综合征高度相关,而Chiari畸形恰恰是许多伴随畸形的综合征尤其是ShprintzenCGoldberg综合征的特征性表现。但由于并非所有的ShprintzenCGoldberg综合征患者都伴随Chiari及畸形,也并非所有的Goldberg综合征患者都与FBN1有关,因此,位于15q21.1的FBN1基因的SNP究竟在Chiari畸形的发生发展中起多大的作用,仍然不甚明确。但无论如何,FBN1是一个值得探索的基因,也是值得在Chiari畸形患者及其家属细胞中深入考究并统计分析的基因。
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