沈禹辰 王德明 范新東

上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第九人民醫(yī)院介入科，上海 200011

脈管性疾病是由于血管發(fā)育過(guò)程中的缺陷導(dǎo)致局部異常血管生成的一類疾病統(tǒng)稱[1]。1982年，Mulliken和Glowaski[2]根據(jù)血管細(xì)胞的生物學(xué)特點(diǎn)將脈管性疾病分為血管腫瘤和脈管畸形兩大類。血管腫瘤可以分為嬰幼兒血管瘤、先天性血管瘤及其他腫瘤等；而脈管畸形可以分為低流速脈管畸形（微靜脈畸形、靜脈畸形、淋巴管畸形）、高流速脈管畸形（動(dòng)靜脈瘺、動(dòng)靜脈畸形）及混合型脈管畸形等[1]。多數(shù)脈管畸形在患者出生或出生后不久即出現(xiàn)癥狀且病灶會(huì)伴隨著患者成長(zhǎng)而不斷增大[3]。

脈管性疾病可以通過(guò)遺傳發(fā)病或者由體細(xì)胞突變引起[4-6]。2002年，Vikkula等[5]發(fā)現(xiàn)局部病變的細(xì)胞中存在蛋白功能完全喪失，研究將其歸因于體細(xì)胞的“二次打擊”突變。與之不同的是，在絕大多數(shù)非遺傳性的、獨(dú)立發(fā)病的脈管畸形中，功能獲得性體細(xì)胞突變才是主要病因[7]。2009年，Limaye等[8]研究發(fā)現(xiàn)，靜脈畸形是由酪氨酸激酶受體2（tyrosine kinase receptors2，TIE2）的體細(xì)胞突變導(dǎo)致。脈管性疾病中的多數(shù)突變基因在血管生成和淋巴管生成、血管細(xì)胞生長(zhǎng)、凋亡和增殖等功能中均發(fā)揮重要作用，而這其中的許多基因同樣與腫瘤發(fā)生密切相關(guān)[9]。脈管性疾病涉及主要通路包括血管生成素/TIE2通路，磷脂酰肌醇3-激酶（phosphoinositide 3-kinase，PI3K）/蛋白激酶B（protein kinase B，AKT）/哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）通路，肝配蛋白B型受體4（ephrin type-B receptor 4，EPHB4）/鼠肉瘤病毒基因（rat sarcoma，RAS）/促分裂素原活化蛋白激酶激酶（mitogen-activated protein kinase kinase，MEK）/細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶（extracellular signal-regulated kinase，ERK）通路和轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β（transforming growth factor，TGF-β）信號(hào)通路。研究發(fā)現(xiàn)，G蛋白偶聯(lián)受體相關(guān)信號(hào)分子，如G蛋白α亞單位Q/11/14（G protein subunit alpha Q/11/14，GNAQ/GNA11/GNA14）也參與脈管性疾病的發(fā)生[9]。本文主要對(duì)脈管畸形發(fā)生發(fā)展中可能起到重要作用的信號(hào)通路及其研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 脈管畸形與PI3K/AKT/mTOR信號(hào)通路

在生理狀態(tài)下，PI3K/AKT/mTOR信號(hào)通路中配體與酪氨酸激酶受體（receptor tyrosine kinase，RTK）結(jié)合后被激活，進(jìn)而控制細(xì)胞增殖、黏附、遷移、代謝[10]。配體與RTK的結(jié)合能夠進(jìn)一步導(dǎo)致磷脂酰肌醇二磷酸的磷酸化，這一過(guò)程會(huì)招募并激活PI3K的下游基因AKT[11]。磷酸酶-張力蛋白基因（phosphatase and tensin homolog，PTEN）能夠通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合PI3K來(lái)負(fù)向調(diào)節(jié)這一過(guò)程。在脈管性疾病中，多種低流速脈管畸形（特別是靜脈畸形和淋巴管畸形）是由這條通路的激活突變所引起。

1.1 靜脈畸形與血管生成素/TIE2/PI3K/AKT/mTOR信號(hào)通路

靜脈畸形屬于低流速脈管畸形，通常發(fā)生于皮膚或黏膜，表現(xiàn)為藍(lán)色、柔軟可壓縮的包塊[12-13]。靜脈畸形的組織學(xué)特點(diǎn)是增大迂曲的靜脈樣管道，其中單層內(nèi)皮細(xì)胞被雜亂無(wú)章的細(xì)胞外基質(zhì)和平滑肌細(xì)胞包圍[13-14]。

在多數(shù)散發(fā)性靜脈畸形中，藍(lán)色橡皮皰痣樣綜合征（blue rubber bleb nevus syndrome，BRBNS）及遺傳性皮膚黏膜靜脈畸形中，均可以檢測(cè)到TIE2基因的功能獲得性突變。TIE2可以被血管生成素1（angiopoietin-1，ANGPT1）激活，而血管生成素2（angiopoietin-2，ANGPT2）則能夠通過(guò)內(nèi)環(huán)境來(lái)調(diào)節(jié)TIE2的活性[15]。配體與受體的結(jié)合導(dǎo)致受體的交叉磷酸化進(jìn)而引起TIE2的激活，這一過(guò)程最終引起PI3K/AKT/mTOR通路的活化[16]。在散發(fā)性靜脈畸形中發(fā)生頻率最高的突變基因是TIE2-L914F[17-18]。與之相反，在常染色體顯性遺傳的皮膚黏膜靜脈畸形中，最多見的突變基因是TIE2-R849W[19]。

BRBNS同樣與TIE2突變有關(guān)，患者會(huì)表現(xiàn)出多達(dá)上百個(gè)廣泛分布在皮膚和胃腸道的靜脈畸形病變，導(dǎo)致患者出現(xiàn)消耗性凝血疾病及慢性貧血[20]。病灶的數(shù)量也會(huì)隨著患者成長(zhǎng)而逐漸增加。有體外實(shí)驗(yàn)表明，所有的TIE2突變均導(dǎo)致受體不再依賴配體而發(fā)生過(guò)度磷酸化，且PI3K/AKT/mTOR信號(hào)通路發(fā)生了永久性的激活[21]。相比于雜合突變，純和突變中TIE2表現(xiàn)出更活躍的磷酸化。表達(dá)TIE2-L914F的人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞（human umbilical vein endothelial cell，HUVEC）分泌較少的血小板來(lái)源的生長(zhǎng)因子亞基（plateletderived growth factor subunit B，BPDGF-B），這是AKT依賴的叉頭盒蛋白O1（forkhead box protein O1，F(xiàn)OXO1）磷酸化所致[22]；這一結(jié)果同時(shí)也解釋了“為什么內(nèi)皮細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞之間的旁分泌作用會(huì)減少”及“為什么靜脈畸形組織中相對(duì)缺乏平滑肌細(xì)胞”。

有少部分散發(fā)性靜脈畸形存在磷脂酰肌醇-3-激酶催化亞基α（phosphatidylinositol-4, 5-bisphosphate 3-kinase catalytic subunit alpha，PIK3CA）的突變[23-24]。PIK3CA編碼PI3K的P110α催化亞基，而PI3K是TIE2的下游效應(yīng)分子。PIK3CA的突變類似于TIE2的突變，會(huì)導(dǎo)致AKT信號(hào)的激活。

在一些靜脈畸形患者中，可以檢測(cè)到PIK3CA基因突變，而且這些患者還伴有軟組織或者骨組織的過(guò)度生長(zhǎng)，因此利用PIK3CA相關(guān)過(guò)度生長(zhǎng)綜合征群（PIK3CA-related overgrowth spectrum，PROS）來(lái)對(duì)這一類疾病進(jìn)行命名[25]。然而，在某些PROS患者中相較于PIK3CA熱點(diǎn)突變，PIK3CA的非熱點(diǎn)突變似乎更加頻繁，同時(shí)在患者的組織中分布也更加廣泛，譬如巨頭-毛細(xì)血管畸形綜合征；CLOVES綜合征（先天性脂肪瘤過(guò)度生長(zhǎng)伴血管異常、表皮痣和脊柱側(cè)彎）[26]。

在體外實(shí)驗(yàn)中，與過(guò)度表達(dá)TIE2-L914F突變體的HUVEC相比，過(guò)度表達(dá)PIK3CA突變體的HUVEC檢測(cè)出較低水平的轉(zhuǎn)錄信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)劑和激活劑-1（signal transducer and activa- tor of transcription 1，STAT1）磷酸化，而檢測(cè)不到磷酸化的ERK1/2。這些結(jié)果提示無(wú)論是PIK3CA還是TIE2突變，血管生成素/TIE2/PI3K/AKT/mTOR的發(fā)生發(fā)展中起著至關(guān)重要的作用[14]。

1.2 淋巴管畸形與PIK3CA基因突變

淋巴管疾病分為淋巴管畸形和淋巴水腫。淋巴管畸形可以獨(dú)立發(fā)生或伴綜合征發(fā)生，如PROS。淋巴管畸形既可以發(fā)生于外周也可以發(fā)生于中樞神經(jīng)系統(tǒng)，后者構(gòu)成一組復(fù)雜的淋巴管疾病，如Gorham-Stout病、卡波西樣淋巴管瘤病等。部分淋巴管畸形和靜脈畸形類似，存在PIK3CA的體細(xì)胞熱點(diǎn)突變[27]。PIK3CA的熱點(diǎn)突變可增加雜合狀態(tài)下的致死率，這也解釋了“為什么尚未出現(xiàn)有關(guān)遺傳隔離的淋巴管畸形的報(bào)道”[28]。

基因突變方式及發(fā)生突變的時(shí)間至關(guān)重要。在小鼠發(fā)育的過(guò)程中，PIK3CAH1047R突變的發(fā)生時(shí)間決定了淋巴管畸形的類型。如果突變發(fā)生在小鼠胚胎早期，則會(huì)形成大的巨囊性淋巴管畸形；如果突變發(fā)生在小鼠出生后，則導(dǎo)致淋巴管過(guò)度增殖，從而形成微囊性淋巴管畸形[29]。

1.3 動(dòng)靜脈畸形與PI3K/AKT/mTOR信號(hào)通路

1.3.1PTEN錯(cuò)構(gòu)瘤腫瘤綜合征

磷酸酶張力蛋白同源物（phosphatase and tensin homolog，PTEN）錯(cuò)構(gòu)瘤腫瘤綜合征（PTEN hamartoma tumor syndrome，PHTS）現(xiàn)已被用于描述一系列疾病，如Cowden綜合征、Bannayan-Riley-Ruvalcaba綜合征等[30]。在PHTS中，PTEN因突變導(dǎo)致功能喪失表現(xiàn)為常染色體顯性遺傳[31]。PHTS患者通常有巨頭、脂肪瘤、乳頭狀瘤等癥狀，并伴有非典型皮膚和深層軟組織血管病變，有時(shí)也可表現(xiàn)為高流速血管病變。由于PTEN具有抑制PI3K/AKT/mTOR通路的作用，其突變導(dǎo)致功能喪失使該通路激活。此外，鑒于PTEN是一種重要的腫瘤抑制基因，因此，PHTS患者患腫瘤的風(fēng)險(xiǎn)顯著增高[9]。

1.3.2 遺傳性出血性毛細(xì)血管擴(kuò)張癥

遺傳性出血性毛細(xì)血管擴(kuò)張癥（hereditary hemorrhagic telangiectasia，HHT）是一種常染色體顯性遺傳病[32]?；颊弑憩F(xiàn)為多發(fā)的皮膚病變或毛細(xì)血管擴(kuò)張，通常與內(nèi)部的動(dòng)靜脈畸形相關(guān)。這些癥狀可出現(xiàn)在中樞神經(jīng)系統(tǒng)、肺部、肝臟及其他內(nèi)臟。此外，三分之一的患者在十周歲前發(fā)生過(guò)反復(fù)的鼻出血并導(dǎo)致貧血[33]。在之后的生長(zhǎng)發(fā)育階段，患者的面部、口腔黏膜和手部會(huì)出現(xiàn)特征性的皮膚毛細(xì)血管擴(kuò)張[32]。

HHT1型患者發(fā)生了內(nèi)皮素因突變失去功能，而HHT2型患者發(fā)生了激活素受體樣激酶1（activin receptorlike kinase 1，ALK1）功能失去突變[34]。青少年息肉病/HHT的發(fā)生是由于編碼SMAD4蛋白的母親抵抗生長(zhǎng)因子同源物-4（mothers against decapentaplegic homolog 4，MADH4）基因發(fā)生突變導(dǎo)致功能喪失[35]。HHT3型患者的基因突變位點(diǎn)在染色體5q31.3-32，而HHT4型患者的突變位于染色體7p14位點(diǎn)[36-37]。

2 脈管性疾病與RAS/RAF/MEK/ERK信號(hào)通路

MEK信號(hào)通路在細(xì)胞分化、增殖、凋亡和應(yīng)激反應(yīng)中起到重要作用。RAS/快速增長(zhǎng)型纖維肉瘤（rapidly accelerated fibrosarcoma，RAF）/MEK/ERK信號(hào)通路受生長(zhǎng)因子、細(xì)胞因子及G蛋白偶聯(lián)受體的配體誘導(dǎo)，使RAS發(fā)生鳥嘌呤核苷三磷酸到胞嘧啶核苷三磷酸的置換而被激活。RAF與RAS結(jié)合后表現(xiàn)出絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶活性并激活MEK，后者通過(guò)磷酸化激活ERK。最終，ERK二聚體化并易位至細(xì)胞核內(nèi)以調(diào)節(jié)靶蛋白的活性[38]。

2.1 靜脈畸形與MAP3K3基因突變

疣狀靜脈畸形是一種罕見的、非遺傳的脈管畸形，表現(xiàn)為突起的、深紅色病變，且隨著時(shí)間的推移會(huì)出現(xiàn)過(guò)度角化[39-40]。促分裂素原活化蛋白激酶激酶激酶-3（mitogenactivated protein kinase kinase kinase 3，MAP3K3） 是 促 分裂素原活化蛋白激酶激酶激酶（mitogen-activated protein kinase kinase kinase，MAP3K）絲氨酸/蘇氨酸激酶家族的一員，在疣狀靜脈畸形中已經(jīng)檢測(cè)出了MAP3K3的體細(xì)胞突變[39]。MAP3K3不但在ERK信號(hào)通路中發(fā)揮作用，同時(shí)參與AKT/mTOR的信號(hào)傳導(dǎo)[39]。

2.2 淋巴管畸形與RAS/RAF/MEK/ERK信號(hào)通路

Gorham-Stout病是一種復(fù)雜的淋巴管畸形，通常為散發(fā)?；颊叩墓趋乐酗@示出不規(guī)則的淋巴管，這種畸形淋巴管與骨溶解有關(guān)，最終導(dǎo)致骨骼完全喪失[41]。在1例Gorham-Stout病患者中，檢測(cè)到Kirsten大鼠肉瘤病毒癌基因同源物（Kirsten rat sarcoma viral oncogene homolog，KRAS）基因的體細(xì)胞激活突變[42]。

卡波西樣淋巴管瘤病是一種具有侵襲性的淋巴管疾病，可以發(fā)生于機(jī)體多個(gè)部位和器官中。文獻(xiàn)顯示，共11個(gè)卡波西樣淋巴管瘤病組織中，有10個(gè)檢測(cè)出神經(jīng)母細(xì)胞瘤RAS病毒致癌基因同源物（neuroblastoma RAS viral oncogene homolog，NRAS）的p.Q61R位點(diǎn)突變體激活細(xì)胞[43]。以上研究表明，RAS/RAF/MEK/ERK信號(hào)通路在Gorham-Stout病和卡波西樣淋巴管瘤病的進(jìn)展中起到重要的作用。

2.3 微靜脈畸形與RAS/RAF/MEK/ERK信號(hào)通路

0.3%的新生兒在出生時(shí)即患有微靜脈畸形（葡萄酒色斑）[16]。微靜脈畸形通常具有散發(fā)性，病灶區(qū)平坦，顏色為紅色至紫色[44]。微靜脈畸形患者中可檢測(cè)到GNAQ的體細(xì)胞激活突變[45]。有研究表明，GNAQ突變的人胚胎腎細(xì)胞293T可導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)ERK信號(hào)的激活[45]。

微靜脈畸形-動(dòng)靜脈畸形（capillary malformationarteriovenous malformation，CM-AVM）作為一種常染色體顯性遺傳病，表現(xiàn)為微小、多局灶、紅色至棕褐色的微靜脈畸形病灶，通常隨機(jī)分布于機(jī)體[46]。CM-AVM伴有高流速脈管畸形，如動(dòng)靜脈瘺即動(dòng)靜脈畸形[47]。CMAVM1型由RASA1基因突變所致[48]。RASA1編碼鳥嘌呤核苷三磷酸酶激活蛋白-1（GTPase Activating Protein 1，p120RasGAP），受體酪氨酸激酶激活后，p120RasGAP被募集到細(xì)胞膜，抑制RAS/MAPK/ERK信號(hào)通路并調(diào)節(jié)細(xì)胞生長(zhǎng)、分化和增殖[9]。2型與CM-AVM1型稍有不同，其患者表現(xiàn)出唇部和上胸部的毛細(xì)血管擴(kuò)張及少許病例會(huì)出現(xiàn)顱內(nèi)的高流速血管病變[49]。CM-AVM2型是由EPHB4基因突變導(dǎo)致功能喪失引起[49]。EPHB4是一種跨膜受體，在靜脈發(fā)育過(guò)程中的內(nèi)皮細(xì)胞上表達(dá)。EPHB4的配體是肝配蛋白-B2（ephrin B2，EFNB2），能夠在動(dòng)脈的內(nèi)皮細(xì)胞中被檢測(cè)到EFNB2的存在[50]。EPHB4通過(guò)與p120RasGAP相互作用而抑制RAS/RAF/MAPK/ERK信號(hào)通路，CM-AVM2型患者缺失了這種抑制作用而引起了RAS/RAF/MAPK/ERK通路的激活[49,50]。

2.4 動(dòng)靜脈畸形與RAS/RAF/MEK/ERK信號(hào)通路

動(dòng)靜脈畸形是所有脈管畸形中最具侵襲性的一種，因?yàn)槠湓诎l(fā)展的過(guò)程中常破壞鄰近組織或重要結(jié)構(gòu)。通過(guò)介入栓塞或手術(shù)切除很難完全清除動(dòng)靜脈畸形病灶，殘余的病變通常會(huì)導(dǎo)致動(dòng)靜脈畸形的再通甚至惡化。通常動(dòng)靜脈畸形可以發(fā)生于機(jī)體的任何部位，包括外周結(jié)構(gòu)、內(nèi)臟器官甚至中樞神經(jīng)系統(tǒng)。

Couto等[51]在一些外周及顱外的動(dòng)靜脈畸形病例中確定了促分裂素原活化蛋白激酶激酶-1（mitogen-activated protein kinase kinase 1，MAP2K1）基因的突變。MEK1的體細(xì)胞突變激活了RAS/MAPK信號(hào)通路。此外，Nikolaev等[52]發(fā)現(xiàn)KRAS的體細(xì)胞突變導(dǎo)致了腦動(dòng)靜脈畸形的發(fā)生。從腦動(dòng)靜脈畸形病灶區(qū)分離出的內(nèi)皮細(xì)胞不但表現(xiàn)出遷移能力的增強(qiáng)，而且細(xì)胞內(nèi)ERK水平顯著提高，血管生成相關(guān)的NOTCH信號(hào)通路的表達(dá)水平也隨之升高。Al-Olabi等[53]在動(dòng)靜脈畸形患者中檢測(cè)出KRAS、B-Raf原癌基因（B-Raf proto-oncogene，BRAF） 及MAP2K1的 基 因 突變，再次驗(yàn)證了RAS/RAF/MEK/ERK信號(hào)通路在動(dòng)靜脈畸形中的重要作用。

2.5 腦海綿狀血管瘤與RAS/RAF/MEK/ERK信號(hào)通路

腦海綿狀血管瘤（cerebral cavernous malformation，CCM）既可以常染色體顯性方式遺傳也可以散發(fā)，其主要發(fā)生在腦部，有時(shí)也發(fā)生于脊髓[54]。腦海綿狀血管瘤蛋白-1）、腦海綿狀血管瘤蛋白-2及程序性細(xì)胞死亡因子-10（programmed cell death 10，PDCD10）的突變導(dǎo)致功能喪失分別導(dǎo)致了CCM1型、CCM2型及CCM3型的發(fā)生[55-56]。腦海綿狀血管瘤蛋白-1在δ樣經(jīng)典NOTCH配體（delta-like canonical notch ligand，DLL）和4-NOTCH信號(hào)傳導(dǎo)中起作用，激活A(yù)KT并抑制ERK活性，這或許可以解釋“為什么腦海綿狀血管瘤蛋白-1突變的患者ERK磷酸化水平會(huì)升高”[57]。3種CCM蛋白可以共同組成一個(gè)復(fù)合物，其中由腦海綿狀血管瘤蛋白-2來(lái)連接腦海綿狀血管瘤蛋白-1和PDCD10[58]。另有研究表明，該復(fù)合物的失活能夠誘導(dǎo)MAP3K3信號(hào)的激活[59]。此外，CCM4型的突變位點(diǎn)確定為染色體3q26.3-27.2[60]。

3 小結(jié)

雖然脈管性疾病治療方式比較多，但硬化治療、介入栓塞、手術(shù)切除、激光治療等傳統(tǒng)治療方式對(duì)病灶范圍大，累及范圍廣的脈管畸形無(wú)法獲得滿意療效。而且患者有時(shí)發(fā)生嚴(yán)重的并發(fā)癥或者重要生理結(jié)構(gòu)的破壞及術(shù)后生活質(zhì)量改善不明顯。近年來(lái)，由于分子遺傳學(xué)的快速發(fā)展，在脈管畸形的信號(hào)通路及脈管畸形的病理生理機(jī)制方面已經(jīng)取得了實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展，靶向藥物的出現(xiàn)更是為脈管畸形治療提供了新的方法。如廣泛應(yīng)用于腫瘤治療的雷帕霉素是一種mTOR抑制劑，已有研究表明，一些范圍較大或合并綜合征（Klippel-Trenaunay綜合征）的靜脈畸形患者，經(jīng)過(guò)雷帕霉素的治療后3個(gè)月疼痛顯著減輕，病灶隨之減小，生活質(zhì)量也有顯著提升。進(jìn)一步證明了靶向藥物治療脈管畸形的有效性。