新生儿持续性肺动脉高压(persistent pulmonary hypertension of the newborn，PPHN)是由一种或多种因素导致的严重危及新生儿生命的疾病，是新生儿时期的危重症。病因主要包括呼吸窘迫综合征、胎粪吸入综合征、感染、先天性膈疝等。PPHN的发病机制仍不完全明确，神经生化、内环境、遗传等因素是目前较为公认的影响因素。近年来随着基因检测技术的迅速发展和广泛应用，越来越多的研究表明，PPHN的发生可能与一些基因的多态性和(或)突变有关。该文对可能与PPHN相关的6个基因位点的研究进展进行综述，以期为临床研究提供参考。Progress of genes related to persistent pulmonary hypertension of the newbornPersistent pulmonary hypertension of the newborn(PPHN)is a disease that seriously endangers the life of the newborn caused by one or more factors.The causes mainly include respiratory distress syndrome, meconium aspiration syndrome, infection, congenital diaphragmatic hernia, etc.The pathogenesis of PPHN is still not completely clear, and neurobiochemical, internal environment, genetics and other factors are currently recognized as influencing factors.In recent years, with the rapid development and wide application of genetic testing technology, more and more studies have shown that the occurrence of PPHN may be related to the polymorphism and/or mutation of some genes.This article reviews the research progress of six gene loci that may be related to PPHN in order to provide reference for clinical research.新生儿持续性肺动脉高压(persistent pulmonary hypertension of the newborn，PPHN)是指生后肺血管阻力持续性增高，使由胎儿型循环过渡至正常"成人"型循环发生障碍，而引起的心房和(或)动脉导管水平血液的右向左分流，临床上出现严重低氧血症等症状[1]。PPHN是多种新生儿呼吸系统疾病严重的并发症之一，可导致窒息、慢性肺病、神经发育后遗症和死亡等不良后果[2]。PPHN的致病因素较为复杂，近年来研究显示遗传因素在PPHN的发病机制中发挥重要作用。随着大规模平行测序技术的应用，PPHN遗传易感因素得到进一步研究。虽然至今对其致病基因尚无明确结论，但在患有PPHN的婴儿中发现了促肾上腺皮质激素释放因子受体1(corticotropin releasing hormone receptor 1，CRHR1)基因、氨甲酰磷酸合成酶1(carbamoyl phosphate synthetase 1，CPS1)基因、内皮素1(endothelin 1，EDN1)基因、微管蛋白酪氨酸连接酶样家族成员3(tubulin tyrosine ligase-like family member 3，TTLL3)基因、T-Box转录因子4(T-Box factor 4，TBX4)基因、内皮PAS区域蛋白1(endothelial PAS domain protein 1，EPAS1)基因的突变和(或)位点的多态性差异，提示其可能参与PPHN的发生。本文主要对这些基因位点与PPHN的关系进行综述。促肾上腺皮质激素释放因子是中枢神经系统重要的神经递质，其通过与受体结合调节下丘脑-垂体-肾上腺(hypothalamic-pituitary-adrenal，HAP)轴，HAP轴是参与应激、适应等行为活动的重要内分泌轴，皮质醇是该轴释放的终末激素，其受体有2个亚型，CRHR1和CRHR2 [3]。促肾上腺皮质激素释放因子调节HAP轴主要通过CRHR1完成，胎儿HAP轴的成熟和胎儿皮质醇的产生是子宫内肺发育和子宫外肺转变所必需的，也是胎儿呼吸系统发育所必需的[4]。研究表明，CRHR1与呼吸系统发育密切相关[5]。Byers等[6]对88例PPHN新生儿12个基因的32个单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism，SNP)位点进行检测发现，PPHN与CRHR1的遗传变异相关(P<0.05)，且与CRHR1 rs4458044位点的关联超过了Bonferroni阈值。李粹等[7]对CRHR1位点多态性与PPHN的相关性进行了深入研究，通过检测140例患儿(PPHN组85例，对照组55例)的基因多态性发现，PPHN组CRHR1基因rs4458044位点的含C等位基因的基因型出现频率更高(P<0.05)，相较于GG基因型，该基因的CG/CC基因型与PPHN相关性更显著，且与PPHN相关临床指标辅助通气时间和最高氧合指数有关，C等位基因纯合子的患儿辅助通气用时更长，所需最高氧合指数更高，推测基因多态性会影响CRHR1基因的转录和调控，影响HAP轴调控的多种应激反应，对呼吸系统的发育产生影响。肺血管阻力升高是PPHN产生的主要原因之一，内源性一氧化氮对于调节肺血管阻力至关重要。一氧化氮由L-精氨酸产生，由尿素循环提供，CPS1是该循环的限速酶，催化该循环的第一个关键步骤[8]。早期研究表明，尿素循环酶基因的多态性与PPHN相关，在一项包括31例受试者的研究中发现，CPS1 Thr1405变体与PPHN相关[9]。Kaluarachchi等[10]对94例PPHN婴儿及其父母进行了基因分型，对6个尿素循环酶基因中的48个SNP位点的分析结果显示，CPS1基因的3个SNP位点rs41272673、rs4399666和rs2287599与PPHN均存在显著相关(均P<0.05)。Liu等[11]在国内进行了单中心队列研究以探索中、晚期早产儿和足月儿PPHN的风险基因，对74个PPHN病例和115例具有匹配基线特征的非PPHN病例进行外显子组测序发现，在CPS1中的3个SNP位点rs192759073、rs1047883和rs2229589与PPHN均显著相关(均P<0.05)，CPS1基因被鉴定为PPHN发病的风险基因(P<0.05)。El-Khazragy等[12]使用定量PCR法对150例PPHN患者和100例对照组人群进行了CPS1的基因多态性鉴定，结果显示CPS1 rs4399666位点的A/C突变和较低的血清一氧化氮水平均与特发性PPHN显著相关，且血清一氧化氮水平与特发性PPHN患者CPS1基因rs4366999位点的A/C突变明显相关(P<0.001)，该位点的突变致使血清一氧化氮水平降低。这些SNP影响了CPS1的功能效率，限制了一氧化氮的底物利用率，在CPS1功能效率降低的背景下，与分娩后新生儿应激相关的一氧化氮需求增加可能与PPHN表型有关。EDN1基因编码内皮素-1(endothelin-1，ET-1)。ET-1是有效而持久的血管收缩素，主要在内皮细胞和心肌细胞表达，在许多肺动脉高压患者血清中检测到ET-1水平升高，其已经被列为肺动脉高压的重要危险因素[13]。Mei等[14]对112例新生儿(PPHN组55例、非PPHN组57例)进行基因检测发现，PPHN与非PPHN组间EDN1 rs2070699位点的基因型分布比较差异有统计学意义(P<0.05)，在PPHN组中观察到更高的rs2070699 T等位基因频率(54.5%比27.2%，OR ＝ 3.89，95%CI：1.96 ~ 7.72，P<0.05)，且EDN1 rs2070699的T等位基因可能与PPHN风险增加、血浆ET-1水平升高和呼吸窘迫时通气时间延长相关。ET-1通过与相应受体结合收缩肺血管，升高肺血管压力，进而影响胎儿型循环过渡至正常"成人"型循环的过程，可能导致PPHN的发生[15]。而EDN1基因位点具体如何导致肺动脉高压尚未阐明，可能与单倍体数量不足、功能蛋白表达下调等有关[16]。TTLL3基因催化ATP依赖性酪氨酸连接到α-微管蛋白的C端，聚合成微管。微管蛋白的去酪氨酸化/酪氨酸化循环对于调节细胞中长寿命微管的机械稳定性很重要，该循环的异常与血压的增高有关，还可能与肺动脉压力的升高存在关联[17]。Wang等[18]在PPHN患者中进行全外显子组测序以筛选遗传相关因素，发现TTLL3基因的p.E317K、p.P777S突变与PPHN相关。TTLL3可以将甘氨酸和谷氨酸连接到微管蛋白C-末端，其对纤毛、鞭毛、纺锤体、神经元突起和血小板中微管的生物发生和稳定性至关重要[19]。因此，推测TTLL3突变通过调节微管蛋白，进而对肺动脉压力产生影响，其具体机制有待进一步研究。TBX4基因位于17号染色体q23.2，属于T-box基因家族，该基因家族在胚胎发生过程中以独特的时间和空间模式表达，参与了胚胎发育过程的调控[20]。有动物模型研究显示，TBX4基因的缺失会导致下肢、骨盆、呼吸系统的发育缺陷，影响早期胚胎的血管形成[21]。随着研究的进展，Zhu等[22]在儿童肺动脉高压队列中检出TBX4基因的突变，而在成人肺高压中则极为罕见，考虑可能是由于TBX4基因突变者其肺动脉高压发病年龄更早，或早期病死率高，难以存活至成年。Galambos等[23]对19例包括PPHN在内的肺动脉高压儿童临床数据和肺部组织学形态分析发现，7例患儿的组织学表现为远端肺部发育异常和肺动脉高压重塑，TBX4基因突变和17q23缺失可能是发育性肺疾病的基础。研究发现，TBX4变异与1例患者的严重临床表型相关[11]。TBX4对气道分支的发展和肺纤维化的调节很重要，该基因的变异可能通过影响转化生长因子β信号通路而导致肺动脉高压[24]。转化生长因子β1是细胞生长、炎症和凋亡的重要调节剂，可以促进内皮细胞和平滑肌细胞的增殖和迁移，引起血管重构[25]。近期有研究表明，血清BNP、转化生长因子β1、VEGF水平均与PPHN病情严重程度呈正相关[26]。因此，TBX4基因的变异可能影响转化生长因子β1的功能并导致肺动脉高压。EPAS1基因位于染色体2(2p21)的短臂上，编码内皮含PAS结构域的蛋白1，也称为缺氧诱导因子2α(hypoxia induced factor-2α，HIF-2α)。这种蛋白是缺氧诱导因子蛋白复合物的一个亚单位，在身体适应不断变化的氧气水平的能力中起着至关重要的作用[27]。HIF-2α是低氧诱导的肺动脉高压形成的主要介质，其功能可通过增加ET-1的表达和伴随的血管舒张素受体信号减少来诱导肺动脉高压[28]。Nakwan等[29]利用SNP分析45例PPHN婴儿和294例对照受试者发现，17个SNP位点与PPHN显著相关(P<0.05)。经Bonferroni校正后，只有位于EPAS1基因1号内含子区域的rs17034984 TC/TT基因型在PPHN患儿与对照受试者间存在明显差异(P＝0.000 14)，其中2例PPHN患儿的肺组织中发现HIF-2α蛋白，提示EPAS1基因的rs17034984可能是遗传易感性与PPHN相关的位点，具有显性模型的TC/TT基因型可能是PPHN的预测因子，推测该基因可能通过与胎儿不同氧水平相关的肺血管重塑与PPHN相关。然而，仍需要进一步研究EPAS1基因与PPHN的病理生理机制。目前，PPHN仍是一种没有最佳预防或治疗策略的综合征。虽然对于该综合征的治疗方法逐步更新，但尚未有药物能够完全治愈PPHN，其仍是全球新生儿发病和死亡的重要原因之一。随着科技的发展，为更好地了解PPHN发生发展的机制，医学工作者不断对其遗传学领域进行探索，为未来PPHN临床诊疗开辟了道路。对于PPHN的遗传学领域的研究目前仍面临开展难度大、机制尚不清楚、表观遗传学研究不足等若干问题，但其依然有着广阔的发展前景；继续深入探索对于PPHN的预防、药物研发、治愈率提高以及生育指导具有重要意义。
来源：国际儿科学杂志
作者：戚靖 田执梁
单位：哈尔滨医科大学附属第二医院儿内科
