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转甲状腺素蛋白淀粉样变心肌病
概述

(一)什么是淀粉样变?

1854年德国医学家Rudolf Virchow(现代病理学之父)将大脑标本中玻璃样小体进行碘染色时发现其变为淡蓝色,用硫酸处理后又变为紫罗兰色,他认为该物质是纤维素并将其命名为“淀粉样物质”(amyloid,当时Virchow认为是淀粉)。直到1859年,德国的一位病理学兼神经科医生Friedreich[神经系统的弗里德赖希共济失调(Friedreich共济失调)就是以此人命名]证明这种“淀粉样物质”中富含蛋白而缺乏碳水化合物,自此医学上认识到,这种“淀粉样物质”实际是由一类容易发生构象变化从而形成不溶性纤维的蛋白聚集形成。这些蛋白质是淀粉样原纤维的前体,故被称为前体蛋白。淀粉样变(amyloidosis)是一组由遗传、变性和感染等不同因素引起的,因蛋白质分子异常折叠形成的淀粉样物质所致的沉积综合征,往往导致多个组织损伤和器官功能障碍。目前发现有30余种前体蛋白可以导致淀粉样变,沉积的组织器官有所不同,临床表现和预后也不同。

(二)什么是转甲状腺素蛋白淀粉样变?

1939年葡萄牙Andrade医生接诊了一位来自波尔图(Oporto)小渔港的37岁女性患者,其主要表现为四肢轻瘫,尤其是下肢轻瘫,热觉和痛觉受损,伴随胃肠道功能紊乱以及括约肌功能紊乱等症状。Andrade医生和同事们了解到这种疾病在当地由来已久,被称为“足病”,且已经导致多人死亡。鉴于此,他们对这种疾病进行了临床研究,之后通过尸检发现有淀粉样物质沉积,且主要在周围神经中;该病具有家族聚集性以及地域性,故将其命名为家族性淀粉样多发周围神经病(familial amyloid polyneuropathy,FAP)。1970—1975年间由于移民潮,法国也出现了上述葡萄牙类型的FAP。1978年葡萄牙的一位神经科医生Costa首次报道在FAP患者的受累组织中鉴定出淀粉前体蛋白为前白蛋白,之后发现它并非白蛋白前体,因此将其称为转甲状腺素蛋白(transthyretin,TTR)。随后的研究将纯化的淀粉前体蛋白与正常TTR进行序列比对发现,第30位的缬氨酸(Val)被甲硫氨酸(Met)替代,也就是前体蛋白是变异的TTR。这种具有葡萄牙地域性、TTR基因突变类型为Val30Met的疾病被称为FAP Ⅰ型,也称为TTR-FAP。

TTR基因位于染色体18q12.1,有4个外显子,此后陆续报道了120多种致病突变,并呈常染色体显性遗传模式,称为遗传性或者突变性转甲状腺素蛋白淀粉样变(mutant transthyretin amyloidosis,ATTRm)。

(三)什么是转甲状腺素蛋白淀粉样变心肌病?

TTR主要在肝脏合成,通常情况下为四聚体,主要结合和转运甲状腺素和视黄醇。基因突变后合成的TTR容易解离为单体,随之进行错误折叠形成淀粉纤维,沉积到组织器官内导致淀粉样变。受累脏器及临床表现主要与突变基因相关,有些以周围神经病变为主要表现,有些以心肌病变[家族性淀粉样心肌病(familial amyloid cardiomyopathy,FAC)]为主,有些二者均有。目前认为以下四种基因突变仅或主要表现为心肌病变:Val122Ile、Thr60 Ala、Leu111Met和Ile68Leu。

此外,对80岁以上患者进行尸检时发现心脏中有淀粉样物质沉积,与患者生前心力衰竭和心律失常事件关系密切,经过鉴定为人前白蛋白(后来也改名为TTR)。鉴于既往对FAP的了解,对这些前体蛋白进行序列比对并未发现有氨基酸的替代,于是将其定义为野生型转甲状腺素蛋白淀粉样变(wild type transthyretin amyloidosis,ATTRwt),特点是多发生在65岁以上老年患者[因此也被称为老年性系统性淀粉样变(senile systemic amyloidosis,SSA)],以男性为主,主要为心脏受累[心肌病(cardiomyopathy,CM)],神经病变和其他脏器受累少见或者较轻,神经病变也多表现为双侧腕管综合征和椎管狭窄。

流行病学

在欧洲TTR-FAP的发病率具有地域性,葡萄牙和瑞典地区较为常见,患病率为1/10 000~1/1 000。在欧洲其他地区,TTR-FAP主要呈零星或散在分布,且没有固定的基因突变类型。根据THAOS(Transthyretin Amyloid Outcome Survey)研究,在转甲状腺素蛋白淀粉样变心肌病(ATTRCM)中ATTRwt占26%,ATTRm-CM更多见,其中突变类型主要是Val30Met(28%)和Ile68Leuz(8%)。在美国,ATTR-CM中ATTRwt占48%,ATTRm-CM的突变类型主要是Val122Ile占23%,Thr60Ala占11%。Val122Ile几乎只见于美国非洲裔,检出率为3%~4%。Thr60Ala在爱尔兰西北部人群中患病率为1%。

75岁以上左心室射血分数保留心力衰竭(heart failure with preserved ejection fraction,HFpEF)患者尸检资料显示,32%患者的心肌中有TTR淀粉样物质沉积。采用99mTc-双磷酸盐(99mTc-DPD)心肌核素扫描技术对60岁以上左心室壁增厚(≥12mm)的HFpEF患者筛查发现,13%的患者为野生型转甲状腺素蛋白淀粉样变心肌病(ATTRwt-CM)。

临床表现
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诊断
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治疗

(一)肝脏移植

图1 转甲状腺素蛋白淀粉样变心肌病的诊断流程

TTR主要在肝脏中合成,因此肝脏移植可以抑制突变TTR的合成。1993年《柳叶刀》杂志上首次报道4例Val30Met突变的TTR患者肝移植(liver transplantation,LTX)术后1~2年的疗效。之后陆续报道显示LTX确实可以使一些患者的症状改善,淀粉样蛋白负荷降低,然而接下来几年的随诊分析发现,对于存在非Val30Met突变、营养不良以及长期和晚期患者的结果并不理想,主要问题是移植后心脏情况进展恶化。FAP世界移植注册研究纳入1 900多例进行LTX的FAP患者并随访20年,结果显示所有突变患者的生存率为55.3%,早发Val30Met突变患者的15年生存率可以达80%。营养状况良好、发病较早、疾病持续时间短以及Val30Met突变与低死亡率相关。供体肝脏生成的野生型TTR会继续沉积在已经有淀粉样变的心肌内,特别是非Val30Met突变患者,因此针对这些患者存在肝脏移植后心脏病变进展的问题,需要进行肝脏/心脏联合移植。

LTX对于晚期、病程较长及非Val30Met突变患者效果较差,但对早期的Val30Met突变效果良好。由于近期多个治疗ATTR的药物问世,这就需要临床医师关注并思考不同情况患者肝移植的合适时机。

(二)转甲状腺素蛋白四聚体稳定剂

TTR四聚体有2个甲状腺素结合囊,可通过小分子与其结合,达到稳定结构、防止解离的作用。体外进行筛选试验时发现了一种苯并 𫫇 𫫇唑类小分子药物氯苯唑酸(tafamidis),在变性和生理条件情况下,都能以剂量依赖的方式有效地与TTR结合囊结合并稳定四聚体。2018年公布的ATTR-ACT研究中,441例ATTR-CM患者(包括ATTRm和ATTRwt)随机接受了氯苯唑酸80mg或者20mg及安慰剂治疗,随访至30个月时,治疗组全因死亡率明显低于安慰剂组(29.5% vs. 42.9%),同时该药耐受性好,副作用并未多于安慰剂组。

(三)基因疗法

反义疗法是遗传疾病或感染的一种治疗形式,当已知特定的基因序列是疾病的原因时,可能通过合成一条核酸链(DNA、RNA或化学类似物),与致病基因产生的信使RNA(mRNA)结合,从而将该基因“关闭”,达到治疗目的。干扰TTR的mRNA,即可抑制突变及野生型TTR的内源性合成。反义疗法中主要包括反义寡核苷酸和小干扰RNA。

1.反义寡核苷酸(antisense oligonucleotide,ASO)

是与靶基因mRNA互补的一段单链DNA或RNA序列,通常由十几到几十个碱基组成,通过化学合成的方式生产,对其进行化学修饰后,可以通过一定方式进入细胞,与靶目标(mRNA)结合,起到特异性地抑制靶基因表达的作用。Inotersen通过与编码TTR蛋白的mRNA相结合,导致mRNA的降解,从而抑制TTR蛋白(野生型和突变型)的合成。该药物为水溶性物质,可以溶解在盐水中,每周皮下注射1次。在2018年公布的NEURO-TTR研究中,与安慰剂相比,Inotersen可以改善Ⅰ级和Ⅱ级FAP患者的神经系统功能和生活质量。目前在ATTR-CM患者中开展了Ⅲ期临床试验,评价该药物治疗24个月后,与对照组相比血中脑钠肽、超声心动图和临床事件的差别。

2.干扰小 RNA(small interfering RNA,siRNA)

1998年Mello与Fire在Nature期刊上发表了有关RNA干扰法的概念,并因此在2006年获得诺贝尔生理学或医学奖。siRNA是一种双链RNA,以序列特异方式与靶基因的mRNA结合,通过酶降解起到“敲除”的作用。针对TTR的siRNA可以与野生和突变的TTR mRNA结合,抑制TTR合成。包装在脂质纳米粒中的siRNA——patisiran可以通过静脉注射给药,并在FAP患者中进行了APOLLO研究,与安慰剂相比,可改善这些患者的神经病变、生活质量、日常生活活动能力、步行能力以及营养状况等。此外,在CM患者(占研究患者总数的56%)中进行的亚组分析显示,patisiran能够显著改善心脏结构和功能。通过采用GalNAc-siRNAs技术将patisiran改为皮下注射,可使其具有更好的稳定性和肝脏靶向性。

(四)其他

所有淀粉样纤维中均含有血清淀粉样蛋白P组分(serum amyloid P component,SAP),它能够识别淀粉样沉积物中错误折叠的多肽结构,与其结合后能够防止后者的清除,起到稳定和促进淀粉样变的作用。目前正在进行CPHPC与抗SAP的免疫球蛋白G(immunoglobulin G,IgG)抗体复合物的Ⅱ期临床研究。PRX004是针对单体特异表位和错误折叠TTR的单克隆抗体,目前正在进行Ⅰ~Ⅱ期临床研究。

预后
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预防

对ATTR的认识和诊治经历了漫长的30年,其中有病理学家、生物学家、化学家、制药专家以及医生等共同的努力。在罕见病的诊治过程中,人类也在逐渐揭开一些常见疾病(例如HFpEF)的面纱。基因治疗可能是迄今为止人类研发的最复杂的“药物”,希望通过基因治疗能够解决一些至今让医学界束手无策的疾病。

来源
罕见病学,第1版,978-7-117-30572-3
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