1、湘南学院学报(医学版)2024 年 3 月(第 26 卷)第 1 期74Stargardt 病研究进展王骜1,李强2,刘旭阳3,罗小玲2,邝国平1,*(1.南华大学附属郴州市第一人民医院眼科,湖南 郴州 423000;2.深圳市人民医院眼科,广东 深圳 518020;3.厦门大学附属厦门眼科中心,福建 厦门 361016)摘 要:Stargardt 病是导致儿童失明的最普遍的遗传性原因,主要特点是中心视力下降明显,黄斑部萎缩,可见眼底“铜片”样外观。儿童最初可能会被视为功能性视力丧失而错过治疗时机。Stargardt 疾病治疗的主要目的是延缓视力损害的进展,因此,目前没有能够恢复甚至治愈的治疗
2、方案。此文就该病的发病机制和临床特点以及诊疗新进展作一综述,以期为 Stargardt 病的诊断提供思路。关键词:Stargardt 病;遗传性视网膜疾病;发病机制;ABCA4 中图分类号:R774 文献标志码:A 文章编号:1673-498X(2024)01-0074-05doi:10.16500/ki.1673-498x.2024.01.019收稿日期:2023-12-02作者简介:王骜,男,硕士在读。*通信作者:邝国平,男,主任医师,博士,E-mail:。Stargardt 病(Stargardt disease,STGD)是 隐 性 遗传性的常染色体视网膜病,还有少数是显性遗传性及X
3、染色体隐性遗传性的常染色体视网膜病,其症状于黄斑中央凹和中央凹旁区域开始,特点为双眼对称黄斑进行性萎缩 1。在 1909 年,Karl Stargardt 首次描述STGD 的特征是视网膜下脂褐质样物质沉积和双侧的中心性视力丧失。这种疾病可发生在任何年纪、性别和生物的个体,大约 10 000 人中就有 1 人患病,是最常见的遗传性视网膜疾病(inherited retinal diseases,IRD)之一 2。因为 STGD 发病人群多为 1020 岁的青少年,而且常发生于近亲结婚的后代,故而又称为青少年型遗传性黄斑变性。1 临床表现1.1 视力 STGD 最初的临床症状是视力下降、不能矫正
4、,中心视力逐渐进行性衰退,但周边的视野却始终保持正常状态。多数病人双眼视力对称性降低,并且大部分病人的最终视力在 0.1 以下 3。1.2 眼底表现 疾病早期眼底改变并不明显甚至正常,这种情况在儿童中最为明显,儿童最初可能会被视为功能性视力丧失而接受弱视治疗 4,可出现黄斑色素改变,其范围可能从微弱或不规则的色素斑点到古铜色表现外观,后期还可出现整个眼底广泛萎缩 5。另一常见表现为黄色斑点(fundus flavimaculatus,FFM),形状不一、大小不等,边界清晰,数目可逐渐增多,区域不断融合,使萎缩区不断扩大,但黄色斑点亦可于病程中自行消退 6。2 检查2.1 OCT 检查 随病程的
5、进展,可检查到黄斑区神经上皮层逐渐紊乱、变薄,甚至消失,以及显著的视网膜色素上皮层(retinal pigment epithelium,RPE)损失和视网膜外层光感受器损失 7。2.2 眼底荧光素血管造影检查STGD 早期黄斑区表现为明显的边界透见荧光或窗样缺损,而脉络膜毛细血管萎缩可与黄斑部萎缩的色素上皮合并,形成深色的脉络膜血管环 8-10。2.3 眼电生理检查眼电生理检查包括三项内容:视网膜电图、眼电图、暗适应 11。视网膜电图一般表现为正常或轻度异常,波峰出现延迟则是较为典型的异常。近期有研究显示,明视视网膜电图波幅减小,但潜伏期却有所延长 12。3 发病机制STGD 包括不同的表型
6、和基因型形式,其中 1 型STGD(STGD1)最为常见,这是一种隐性的常染色体遗传病,由突变的 ABCA4 基因引起,该基因主要编码ATP 结合盒蛋白家族成员 4 13。STGD2 一词于 200575年停止使用并归于 STGD3 中。ELOVL4(STGD3)或 PROM1(STGD4)基因的常染色体显性突变会引起“Stargardt 样”疾病(即主要形式的黄斑营养不良表型,可能类似于 STGD1,但在临床、遗传和病理生理学上与“真正的”Stargardt 病表型不同),它们分别能编码超长链脂肪酸和 Prominin-1(PROM1)的 延伸 14。3.1 STGD1STGD1主要为ABC
7、A4 基因的错义和无效突变所导致 15。神经元突触膜胞外分泌调节蛋白是 ABCA4基因的编码产物,因存在于光感受器细胞外节膜盘的边缘而得名。已知神经元突触膜胞外分泌调节蛋白为一种跨膜糖蛋白,具有翻转酶的活性,而 ABCA4 突变会导致神经元突触膜胞外分泌调节蛋白酶活性紊乱,最终生成 N-亚视黄基-N-视黄醇胺(di-retinoid-pyridinium-ethanolamine,A2E)16。A2E 会 通 过 延 迟被吞噬的外段脂质成分的消化,从而增加 RPE 中未消化的物质,而且还会增加蓝光导致的细胞毒性。A2E 的辐照可以产生高活性形式的氧,超氧化物,有助于A2E 的进一步氧化,导致光
8、氧化损伤 17。由于 A2E 具有不溶性,它会聚集在 RPE 细胞中,并有形成脂褐质的趋势,脂褐质能够引起 RPE 细胞的破坏与萎缩。当RPE 细胞完全死去时,其所依赖的感光细胞将无法正常工作,从而引发 STGD1 18。3.2 STGD3STGD3 可由 ELOVL4 基因突变引发,STGD3 的致病基因位于 6q14,ELOVL4 基因编码的一种位于内质网的膜蛋白,参与超长链脂肪酸生物合成,在视网膜中的表达似乎仅限于感光细胞 19。并且 ELOVL4 对于 C26 和更长脂肪酸的产生至关重要,突变体ELOVL4 对野生型酶的显性负面影响,ELOVL4 的活性丧失会导致无法合成这些通常在感光
9、器外段中含量相对较高的超长链脂肪酸。但这些超长链脂肪酸在感光器结构和功能中的作用目前还不明确 20。脊椎动物中 ELOVL4 基因的保守程度很高,在许多种类的感光细胞上都有很高的表达,组织上也有一定的特异性。ELOVL4 基因转录的 mRNA 表达可以在脊椎动物胚胎发育早期检测到,特别是在脑部和视网膜发育形成时期 21。3.3 STGD2 与 STGD4STGD4与PROM1基因相关,PROM1也称为CD133和 AC133,作用是编码一种最初被确定为人类干细胞特异性标志物的 5 跨膜结构域蛋白,是一种膜糖蛋白,并能够提供组织依赖表达 22。在视网膜中,PROM1 蛋白通常位于外段的基部,在那
10、里它与其他对细胞外节膜盘形态发生至关重要的成分产生重要关联。最近的研究 23 表明,PROM1 能调节 RPE 中的自噬,这是一个保护 RPE 免受脂褐质积累的过程。常染色体显性遗传形式和常染色体隐性遗传形式PROM1 相关视网膜病变均有报道,其中隐性突变的常染色体导致色素性视网膜炎,其特点是外周视力丧失,而显性突变的常染色体导致其他形式的黄斑营养不良和 STGD4 24。对 STGD 家系进行系统的基因连锁测序分析,选择以常染色体显性遗传为主要遗传方式的基因组,发现这种定位于 D13S159 和 D13S158/D13S174之间的 STGD 与 3Q34 连锁,即 STGD2。但至今为止,
11、仍没有成功鉴定出与 STGD4、STGD2 有关的易感基因 25。4 治疗目前用于治疗 STGD 的疗法的主要目的是试图延缓或阻止患者的视力丧失,仍没有任何治疗被证明可以恢复视力 26-28。现有可能恢复视力的治疗方法仍有待实验进一步证明,STGD 作为遗传性疾病,基因治疗将是未来研究的重点,本节将重点介绍 STGD 近来的一些治疗方法。4.1 分子疗法分子疗法主要是调节次级病理途径以克服ABCA4 变异诱导的代谢功能障碍,能够瞄准视觉周期中的特定时期或由 STGD 病改变的视网膜功能部分。虽然不太可能达到治愈的效果,但能够做到抑制疾病的进展并减轻症状。4.1.1 针对维生素 A 代谢和转运的
12、药物治疗 目前根据药物的作用机制,可分为两种方法:抑制类维生素 A 循环,或干预相关转运蛋白的功能,以减少有毒双类维生素 A 的形成。首选的方法是利用类维生素 A循环调节剂,靶向类维生素 A 循环的关键酶,并减缓发色团再生,例如,Emixustat 和异维 A 酸;或破坏视黄醇的转运蛋白,例如视黄醇结合蛋白 4 拮抗剂 4。4.1.2 脂褐质生成抑制剂 通过干预形成缩合化合物的化学反应可以减少有毒副产物,比如通过用氘取代维生素 A 的 C20 氢原子,增强了视黄醛-PE(视黄醛与 PE 形成的化合物)的 C20 碳-氢键的结合强度。由于 C20-H 键的断裂是维生素 A 二聚体合成的限速步骤,
13、因此氘代形式的维生素 A 形成二聚体和细胞毒性脂褐质的能力较低 29。Ma 等 30 研究表明,与以自然同位素丰度饲喂维生素 A 的对照组相比,饲喂含C20-D3-维生素 A 的饲料的 ABCA4 突变白化小鼠在 3 个月后表现出 A2E 水平下降。此外,经 C20-D3-维生素 A 治疗 6 个月后,观察到 ABCA4 突变小鼠体内脂褐素颗粒水平下降,一年后,与未治疗的动物相比,视网膜功能改善 30。另一项研究 31 表明,给予 C20-D3-王骜,李强,刘旭阳,等:Stargardt 病研究进展湘南学院学报(医学版)2024 年 3 月(第 26 卷)第 1 期76维生素 A 可使失调的补
14、体系统正常化,而不会损害视网膜功能,但进一步的试验尚未公布任何结果。4.1.3 神经保护 输送到眼睛中的神经营养剂,特别是输送到玻璃体或视网膜下腔的神经营养剂,可以保护感光细胞和 RPE 细胞 32。这些因子包括神经胶质细胞源性神经营养因子、睫状神经营养因子、脑源性神经营养因子、成纤维细胞和晶状体上皮源性生长因子、色素上皮源性因子、X 连锁凋亡抑制剂、促红细胞生成素及其衍生物、血红素加氧酶 1、超氧化物歧化酶和过氧化氢酶、合成胆汁酸、孕酮和多巴胺等。在这些因素中,睫状神经营养因子具有最快的治疗视网膜变性的临床试验轨迹 33。4.2 基因治疗基因治疗的普遍目标是将治疗性核酸引入靶细胞,方法可分为
15、:(1)基因置换,将致病基因的功能拷贝引入受影响的细胞,而不解决突变本身,并且通常适用于引起的疾病通过功能丧失突变 34;(2)基因编辑,利用高度特异性的核酸酶来修复内源性受影响等位基因中的致病突变,目的是恢复野生型 DNA 序列和功能性蛋白质表达 31;(3)剪接调节,通过施用反义寡核苷酸或专门的小分子来诱导交替剪接的转录本。根据需要靶向选定的剪接基序,可以恢复由于突变而被破坏的阅读框,或者可以在前mRNA 剪接过程中去除携带致病突变的外显子,以产生功能性蛋白质。4.2.1 基因替代疗法 基因替代疗法是通过对患者自身基因结构或功能错乱的替代或纠正,从而达到延缓细胞凋亡和维持生物机能的目的。目
16、前应用于递送治疗性物质的载体主要有病毒和非病毒两种基因替代疗法载体平台,其中最常用的是腺病毒、腺相关病毒和慢病毒。与病毒系统不同,非病毒递送方法涉及使用单纯 DNA,或与化学物质(如阳离子脂质、肽、聚合物和纳米颗粒),或物理化学方法(如电穿孔、离子电渗疗法和显微注射)结合使用 35。4.2.2 基因编辑疗法 与基因替代疗法相比,基因编辑技术利用可编程核酸酶,针对突变基因,以求恢复野生型序列,包括锌指核酸酶 36、成簇规则间隔的短回文重复序列相关核酸酶、转录激活因子样效应核酸酶 37、大范围核酸酶 38-39。现在成簇规则间隔的短回文重复序列相关核酸酶的最新发展彻底改变了生物技术和生物医学的各个
17、领域。自 1990 年代初首次使用以来,高度特异性的核酸内切酶平台已被开发用于通过引入 DNA 双链断裂(DNA double stand breaks,DSB)、单链断裂(nicks)31 或碱基编辑 40 来实现精确的基因组编辑。4.2.3 剪接调解疗法 反义寡核苷酸(antisense oligonu-cleotide,AON)介导的剪接调制作为一种克服几种特定致病突变的治疗方法正受到越来越多的关注。根据Watson-Crick 碱基配对原理,AON 是短的(850 个核苷酸)单链核酸或核酸类似物,能与靶序列互补 41,从而能够防止强制外显子跳跃或深内含子过早剪接位点的剪接以预防产生有毒
18、蛋白质。现在 AON 的使用范围已扩大到调用各种机制来修改 mRNA 水平的基因表达,包括:诱导外显子跳跃以绕过无义突变和导致阅读框移位的突变;阻断异常激活的神秘剪接位点;阻止位于外显子附近的剪接消音器,以增强外显子识别 42。4.3 细胞替代、神经调节和仿生视觉4.3.1 视网膜色素上皮和光感受器移植术 由于供体细胞资源极度缺乏和移植后安全问题,RPE 和感光细胞移植作为治疗方法的发展受到限制。但近几十年研制出的多功能干细胞,在治疗视网膜退行性疾病方面大有可为。在 ABCA4 相关视网膜变性中,黄斑部视网膜神经上皮和 RPE 细胞的死亡是由脂褐素的沉积导致。细胞替代疗法可对抗这些细胞的退化
19、43。目前,对抗细胞替代疗法的这些细胞退化,主要通过干细胞的输送来实现干细胞进入人体后分化成所需细胞;或者在给药前先在体外分化成 RPE 细胞后再进行细胞输送。目前,进行临床试验的有希望的细胞移植方法主要依赖于两种供体细胞来源,即人类胚胎干细胞和体细胞重编程诱导多能干细胞 44。4.3.2 光遗传学 对于光感受器几乎完全丧失的患者,从其他治疗中获益的机会很小。在这种情况下,光遗传学可以提供另一种治疗方法 45。光遗传学一般认为,通过将光敏蛋白基因引入细胞膜,对那些本质上对光不敏感的视网膜内神经元进行人工光敏化,可使其暂时免受视网膜疾病的原发性损害。目前的光遗传学工具包含动物视蛋白和微生物视蛋白
20、两个不同的家族 46。5 总结与展望STGD 目前没有能够恢复甚至治愈的治疗方案,一旦确诊,就是渐进性的,不可逆的。本综述中讨论的一些潜在的治疗策略,如基因治疗、基于细胞的治疗方案和药物,已经显示出巨大的前景。现在来看,基因治疗开启了治疗视网膜退行性疾病的新大门。随着各项研究的深入和临床试验的开展,未来还是有望出现针对 STGD 的有效治疗方法。参考文献:1 Sears A E,Bernstein P S,Cideciyan A V,et al.Towards treatment of stargardt disease:workshop organized and sponsored by
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