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间质性肺疾病(interstitial lung disease,ILD)的疾病谱涵盖了超过200种疾病,流行病学、发病机制、临床、影像、病理、病程、治疗方式、预后各异。已知的ILD发病因素中,常见外因包括粉尘、过敏原、烟雾、药物、放射线暴露、反流吸入、感染等,内因则涵盖自身免疫、系统性炎症与免疫机制失衡、多系统疾病累及肺,另有部分ILD原因不明。基因遗传和表观遗传异常与上述外因和内因协同促进疾病发生,在ILD的疾病进程中起重要作用。其中部分基因异常被认为是多种ILD发生的遗传背景,包括黏蛋白MUCIN5B与TOLLIP基因多态性、人类白细胞抗原(HLA)亚型等。而先天性端粒基因缺陷、粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子信号通路基因缺陷,则可分别导致肺纤维化或肺泡蛋白沉积症(PAP)的发生,并是疾病发生的首要环节。这些遗传基因异常相关ILD多为罕见病,主要发病机制为单基因致病,遗传模式多为常染色体显性或隐性遗传,少数为X连锁遗传,基因与疾病关联较强。可为新生儿、婴幼儿、儿童及青少年发病,可迁延至成人,或成人首次发病,临床表现、诊疗模式往往有别于常见ILD,早期识别有助于综合管理和改善预后,多学科讨论中临床遗传学专家的参与尤为重要。基因遗传性ILD的突变基因和临床-影像-病理表现并非一一对应,因此可采用多种分类方法,包括按照肺部影像/病理表型分类、按照基因和发病机制分类,以及按照基因-临床综合征分类。
患者常有ILD和(或)肺纤维化家族史,患者发病年龄较早、进展较快、预后较差,多在50岁以前出现肺纤维化相关的临床、影像和病理表现,疾病进展往往是主要死因。
肺部影像表现为蜂窝影、网格影、牵拉性支气管扩张、小叶内结构扭曲、肺容积缩小,可伴弥漫性磨玻璃影、小叶间隔增厚、支气管血管束增粗、肺气肿、囊状影、纵隔淋巴结肿大。影像和病理分型可为典型普通型间质性肺炎(UIP)、可能UIP、不确定型UIP、非UIP型,纤维化具体类型可为纤维化型非特异性间质性肺炎(fNSIP)、非特异性肺纤维化、胸膜肺实质弹力纤维增生症(PPFE)、纤维化型过敏性肺炎(FHP)、脱屑性间质性肺炎(DIP)等。
按照致病基因和机制,相关基因可分为端粒相关基因(TERT、TERC、TINF2、RTEL1、NAF1、PARN、NHP2、NOP10、ZCCHC8、ACD、FAM111B、POT1、WRAP53、RPA1、CTC1、STN1、DFC1)、肺泡表面活性蛋白相关基因(SFTPA1、SFTPA2、SFTPB、SFTPC、ABCA3、NKX2.1/TTF-1)、溶酶体代谢相关基因(HPS1、HPS2、HPS4、SMPD1)和其他基因(ELMOD2、PEPD、NHLRC2)等类型。端粒相关肺纤维化患者可出现相关临床综合征,包括短端粒综合征、先天性角化症和遗传性纤维化型皮肤异色症等,患者可伴有少年白发、隐源性肝硬化、血细胞减少、血液系统疾病、肌无力和肌病、肌腱挛缩、指甲营养不良、皮肤色素沉着、皮肤异色症、口腔黏膜白斑、睾丸萎缩、骨髓衰竭、免疫异常等表现。成年人肺泡表面活性蛋白相关基因突变表现为肺纤维化、非特异性肺间质病变和肺癌,儿童中可引起肺纤维化、肺泡蛋白沉积症和新生儿呼吸窘迫综合征。TTF-1突变可引起儿童特征性的脑-甲状腺-肺综合征,表现为肺间质病变、甲状腺功能减退、肌张力减退、发育迟缓、舞蹈症。赫曼斯基-普德拉克综合征(Hermansky‑Pudlak综合征,HPS)相关肺纤维化最常见AP3B1和HPS1~8基因突变,肺外表现为皮肤白化病、血小板功能障碍、出血、炎症性肠病、恶性黑色素瘤、肾功能衰竭和心肌病等,电子显微镜下可见特征性的血小板致密颗粒减少。
相关病种包括肺淋巴管平滑肌瘤病(LAM)、伯特-霍格-杜布综合征(BHDS)、埃勒斯-当洛斯综合征(EDS)、神经纤维瘤病1型、普罗特斯综合征等。
LAM可为散发或与结节性硬化症(TSC)相关,致病基因为结节性硬化症复合物1/2(TSC1、TSC2)。LAM和TSC-LAM主要见于女性,影像学表现为双肺弥漫薄壁圆形或类圆形囊腔,直径2~60 mm,形状相对规则,分布均匀,常见气胸和乳糜胸,TSC-LAM可出现多发微小结节。LAM和TSC-LAM都可合并肾错构瘤,TSC-LAM还可能合并癫痫、智力障碍、脑内结节钙化、脑实质异常、肾外错构瘤、皮下结节、皮疹、色素脱失斑、鲨鱼皮斑、指甲纤维瘤、骨硬化、牙釉质中央凹陷等肺外表现。LAM和TSC患者血清血管内皮细胞生长因子-D(VEGF‑D)水平显著升高。
BHDS与FLCN基因突变有关,肺部囊状影数量常少于LAM,直径相对较大,大小不等,形状常不规则,多分布于中下肺胸膜下和纵隔胸膜周边,可合并气胸,或以气胸为首发表现,肺外特征表现为皮肤纤维滤泡瘤、肾肿瘤。
EDS中血管型与肺关系较为密切,可出现肺部多发薄壁囊腔、复发性自发性气胸和血气胸、肺大疱、肺泡出血、肺部结节,病变可反复复发、此起彼伏。肺外表现包括关节松弛度显著增加、皮肤松弛度增加、瘢痕体质、皮肤易于擦伤、关节易脱位、动脉瘤等。
神经纤维瘤病1型与NF1基因突变有关,肺部表现为上肺为主的多发薄壁大囊腔、下肺弥漫性纤维,肺外表现包括咖啡牛奶斑、腋窝和腹股沟雀斑、多发性皮肤神经纤维瘤、视神经胶质瘤和骨病变等。
普罗特斯综合征(Proteus syndrome)与AKT1基因突变有关,胸部表现为肺多发囊状影、肺气肿、肺内钙化、胸壁软组织增生,肺外特征为双侧躯干及肢体不对称生长、骨骼异常、脑回状结缔组织痣、表皮痣、不规则脂肪组织、血管畸形、早发特征性肿瘤等。
细丝蛋白基因(FLNA)患者肺部表现包括肺囊性病变、肺气肿、肺大疱、小叶间隔增厚、弥漫性磨玻璃影和肺动脉高压等,伴有脑室周围结节状灰质异位、心血管疾病、骨骼发育不良、血液病和假性肠梗阻等肺外表现。酪氨酰tRNA合成酶基因(YARS)缺陷可能引起弥漫性囊性肺病。
与基因遗传直接关联的遗传性/先天性肺泡蛋白沉积症,基因异常可归为三类,包括前述的肺泡表面活性蛋白相关基因缺陷(SFTPB、SFTPC、ABCA3、NKX2.1/TTF-1)、粒细胞‑巨噬细胞集落刺激因子受体基因缺陷(CSF2RA和CSF2RB)和其他基因。CSF2RA/CSF2RB突变引起遗传性肺泡蛋白沉积症,占成人全部病例的2%~4%,临床表现、影像学和病理特征类似自身免疫性PAP。甲硫氨酰、苯丙胺酰tRNA合成酶基因(MARS、FARS)缺陷也可能引起PAP,可伴肝硬化。腺苷脱氨酶(ADA)缺陷可引起肺泡蛋白沉积症,伴有NK细胞减低、骨缺损、认知障碍。STAT5B、ADA1、ADA2、IRF8、OAS1、CCR2和RAB5B等基因突变,都可能通过调控GM-CSF信号传递、内质网应激或肺泡巨噬细胞的数量和功能,导致遗传性PAP的发生。此外,端粒缺陷相关血液病、先天性免疫异常可能引起继发性肺泡蛋白沉积症。
遗传性代谢病相关ILD均为罕见病,包括溶酶体脂质代谢障碍(戈谢病、尼曼-皮克病、法布里病)、氨基酸代谢障碍(赖氨酸尿蛋白不耐受症)、钙磷代谢障碍(肺泡微石症)等。
戈谢病系基因缺陷引起溶酶体β‑葡萄糖基神经酰胺酶活性缺乏,葡萄糖基神经酰胺在组织中沉积致病。患者可无明显症状,也可出现致死性神经症状,常见肝脾肿大、贫血、血小板减少、骨质疏松、溶骨性病变。CT表现为肺间质浸润,呈弥漫性或片状磨玻璃影,或弥漫性网状浸润,小叶间隔增厚。其病理学特征是肝、脾和骨髓中的戈谢细胞胞浆呈褶皱纸样外观,直径 20~100 μm,过碘酸雪夫染色阳性。
尼曼‑皮克病A型和B型与SMPD1基因突变相关(酸性鞘磷脂酶缺乏症),C型与NPC1或NPC2基因突变相关,鞘磷脂和胆固醇广泛沉积,常伴肝脾肿大、神经系统发育障碍、血脂异常。肺部病变的特征是内源性类脂性肺炎,HRCT典型表现为磨玻璃影和小叶间隔增厚,可伴有网格影、小结节影和纤维化。肺泡灌洗液中可见含有脂质成分的尼曼‑皮克细胞。
法布里病系α‑半乳糖苷酶A基因突变,导致神经鞘氨醇三己糖苷异常堆积,肺部表现为弥漫性肺泡出血伴肾衰竭。
赖氨酸尿蛋白不耐受症(LPI)的突变基因SLC7A7编码y+LAT‑1蛋白,患者在婴儿期出现发育不良、生长迟缓、肝脾肿大、肌肉紧张和骨质疏松。肺部常表现为 PAP,可伴肺泡出血和非特异性ILD。
肺泡微石症与编码磷酸盐协同转运蛋白的SLC34A2基因突变有关,HRCT特征性表现为双肺弥漫性细砂粒样钙化,呈“暴风雪”样外观,胸膜下为著,可有磨玻璃影、小结节、肺大疱和肺纤维化等。
原发性免疫缺陷病分为十个大类,囊括超过400种基因突变,病种和致病突变数量还在不断增加。前述疾病中一部分也可归入原发性免疫缺陷病的范畴。免疫功能异常是原发性免疫缺陷病患者的突出特征,易合并严重、持续、反复、难治性和少见病原体肺部感染,可伴有反复上呼吸道感染、肺外感染、肝脾肿大、慢性腹泻、发育迟缓、多系统肉芽肿等肺外表现,以及免疫球蛋白异常减低/升高、淋巴亚群失衡、血细胞异常、自身抗体阳性、血液病、疫苗接种后抗体生成缺陷等实验室检查异常。相关ILD表现为肉芽肿性间质性病变、淋巴细胞性间质性肺炎、机化性肺炎、继发性肺泡蛋白沉积症、肺泡出血综合征、细支气管炎,或非特异性的网格影、小叶间隔增厚、磨玻璃影、肺结节、支气管扩张等。普通变异型免疫缺陷病(CVID)特征性的肺部表现为肉芽肿性淋巴细胞性间质性肺病(GLILD)。自身免疫性淋巴细胞增生综合征、慢性肉芽肿病的肺部表现为肉芽肿性疾病、感染、自身免疫病、纵隔淋巴结肿大,可伴有肺纤维化。Blau综合征又称为早发结节病,由NOD2/CARD15基因突变引起,表现为结节病样肉芽肿、葡萄膜炎、肉芽肿性滑膜炎、屈曲指、皮疹、脑神经病、克罗恩病。
I型干扰素病和自身炎症综合征可引起多种ILD表现。STING相关血管炎系STING/TMEM173基因缺陷引起,表现为反复发热、系统性炎症、肺纤维化和 ILD,自身抗体、抗心磷脂抗体、ANCA可为阳性。COPA综合征系COPA基因突变引起COP1蛋白α亚基功能障碍,引起ILD、肺泡出血和关节炎,自身抗体和ANCA阳性率可达60%。MonoMAC综合征由GATA2基因突变引起,表现为单核吞噬细胞数量减少、免疫功能障碍、反复感染、血液系统疾病,因巨噬细胞功能障碍和感染继发PAP。STAT3基因功能获得型突变(gain-of-function)可引起淋巴细胞性间质性肺炎、肺部肉芽肿性炎或其他间质性肺炎,并伴有1型糖尿病或多系统自身免疫病;STAT3基因功能丧失型突变(loss-of-function)可以引起经典型高IgE综合征(Job综合征),血IgE水平显著升高并伴有多系统异常,肺部可表现为多发空洞、支气管扩张、反复和多发感染、曲霉球等。VEXAS综合征由UBA1等基因突变介导,多系统自身炎症反应为特征,可合并慢性肺间质病变。ITCH基因缺陷可引起早发ILD、内分泌异常、慢性腹泻、肝炎、自身免疫病、发育迟缓、特殊面容。
肺遗传性出血性毛细血管扩张症相关基因突变包括ENG、ACVRLl、SMAD4和BMP9等。肺部特征包括肺动静脉畸形、弥漫性毛细血管扩张、肺动脉高压和肺泡出血,常有家族遗传史。家族性肺静脉闭塞症(PVOD)/肺毛细血管瘤病(PCH)与EIF2AK4等位基因突变有关,心肺功能不全和肺动脉高压表现突出,典型影像特征为小叶间隔增厚、小叶中央型磨玻璃影、肺动脉扩张、心脏增大、胸腔积液、叶间裂积液,可有肺纤维化。家族性低钙尿性高钙血症由钙敏感受体基因CASR突变引起,属常染色体显性遗传病。特征是家族性高钙血症伴低钙尿、粒细胞功能障碍和ILD;肺部表现为肉芽肿性肺病,多核巨细胞和单核细胞在肺泡和肺间质内浸润,肉芽肿形成良好、边界清楚,可出现蜂窝肺和肺纤维化。
未完待续……
本文由中国医学论坛报社呼吸与危重症编委会、华中科技大学同济医学院附属协和医院马万里教授组稿
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