血管组 徐佳洁

脑小血管病是由脑内微小动脉、毛细血管、微静脉和小静脉病变所导致的一组临床综合征。脑白质高信号（White matter hyperintensities, WMH）是脑小血管病最常见的影像学表现之一，也是中风和认知障碍的已知危险因素，并与缺血性卒中的不良长期预后相关。

近年来，全基因组关联分析（Genome-wide associated studies, GWAS）发现了与WMH负担相关的多个常见遗传变异位点，并揭示了相关的分子信号通路，包括细胞外基质破坏、血脑屏障功能障碍、炎症反应等。最近的GWAS结果进一步强调了WMH与脑小血管病、缺血性卒中与脑出血等疾病的联系。与GWAS相比，全外显子测序（Whole-exome sequencing, WES）能全面分析编码区域的所有遗传变异，获得以往未知的罕见变异，有助于进一步探索疾病的遗传基础。目前，在一般人群中的罕见遗传变异对WMH的贡献尚不清楚。

英国生物样本库（UK Biobank, UKB）基于大规模的前瞻性队列研究，招募40-69岁的中老年人群，能够提供包括临床信息、单核苷酸多态性、WES数据以及影像数据在内的多种性状表型信息。因此，来自德国的Rainer Malik教授团队旨在利用UKB的影像数据与WES数据，全面分析一般人群中罕见遗传变异与WMH负担之间相关性，并在2021 ESOC上汇报了研究的初步结果。

研究共纳入分析16511人，通过WES发现HTRA1基因的loss-of-function突变与WMH体积增加显著相关（p=5.5×10-6）。进一步对基因的突变位点进行分析，发现与WMH体积显著相关的位点仅限于蛋白酶结构域中的罕见遗传变异（p=9.4×10-8）。在生理状态下，HTRA1编码一种丝氨酸蛋白酶，能够介导细胞外基质中的蛋白水解，并通过对LTBP-1蛋白的切割来调节TGF-β信号传导通路。前期研究发现，在HTRA1基因缺陷的小鼠以及CARASIL（伴有皮质下梗死和白质脑病的常染体隐性遗传性脑动脉病）患者的成纤维细胞中，功能缺失的HTRA1会阻止对LTBP-1蛋白的切割，进而抑制TGF-β信号通路[1]。在UKB中，罕见遗传变异携带者的WMH体积可以与比他们年长11岁的非携带者WMH体积相当，这也提示HRTA1可能与WMH进展有关。此外，相较于已确定的WMH危险因素，包括高龄、高血压、糖尿病、高BMI、吸烟等，HTRA1蛋白酶结构域罕见遗传变异的携带者对WMH的影响更大。

随后，研究对HTRA1蛋白酶结构域的罕见遗传变异进行了功能分析，发现这些变异体将导致HTRA1蛋白的活性降低，即表现为对LTBP-1蛋白的切割减少。Malik教授团队进一步发现EGFL8是HTRA1的直接底物，并且在UKB中与WMH体积显著相关（p=1.5×10-4）。免疫组化的结果表明，在人脑皮层中，EGFL8主要定位于小动脉。

最后，研究全面评估了HTRA1蛋白酶结构域的罕见遗传变异相关的疾病结局，包括先兆偏头痛等神经系统疾病，以及心脏瓣膜替换等非神经系统表型，WMH与这些疾病之间的相关性或许也值得进一步研究。

综上，研究发现了HTRA1蛋白酶的罕见遗传变异在WMH负担中的作用，并通过对其底物EGFL8的分析进一步揭示其重要性，为WMH的发生机制提供了新的见解。

参考文献：

[1] BEAUFORT N, SCHARRER E, KREMMER E, et al. Cerebral small vessel disease-related protease HtrA1 processes latent TGF-beta binding protein 1 and facilitates TGF-beta signaling [J]. Proc Natl Acad Sci U S A, 2014, 111(46): 16496-501.