陈吉祥 综述 黄湘华 审校

DOI：10.3969/j.issn.1006-298X.2025.06.014

［基金项目］国家自然科学基金面上项目(82270767);江苏省重点研发计划社会发展面上项目(BE2023797)

[作者单位]南京大学医学院附属金陵医院(东部战区总医院)硕士研究生(陈吉祥) 国家肾脏疾病临床医学研究中心(南京,210016)

摘 要 淀粉样变性是一类由异常蛋白质沉积导致组织和器官功能障碍的疾病,可导致多系统受累,包括周围神经、心脏、肝脏、肾脏、胃肠道、皮肤和眼睛。转甲状腺素蛋白淀粉样变性(ATTR)主要与转甲状腺素蛋白(TTR)异常有关,TTR是一种运输甲状腺素和视黄醇结合蛋白的同源四聚体蛋白,主要在肝脏和大脑脉络丛中产生。ATTR可分为突变型(ATTRv)和野生型(ATTRwt),其治疗策略主要包括减少循环中的TTR的生成及稳定TTR四聚体结构以防止其解离成单体。近年来,针对ATTR的创新疗法不断涌现,包括TTR沉默剂、TTR稳定剂以及基因编辑技术。本文将详细探讨ATTR的发病机制及治疗的最新研究进展。

关键词 转甲状腺素蛋白淀粉样变性 发病机制 沉默剂 稳定剂 基因编辑

Pathogenetic mechanism and treatment advance of transthyretin amyloidosis

CHEN Jixiang,HUANG Xianghua

National Clinical Research Center for Kidney Diseases, Jinling Hospital, Affiliated Hospital of Medical School, Nanjing University, Nanjing 210016,China

ABSTRACT Amyloidosis represents a category of diseases that stem from the deposition of aberrant proteins, subsequently giving rise to the malfunction of tissues and organs. It has the propensity to trigger multisystemic afflictions, encompassing the peripheral nerves, heart, liver, kidneys, gastrointestinal tract, skin, and eyes. Transthyretin amyloidosis (ATTR) is predominantly associated with anomalies in transthyretin (TTR). TTR is a homotetrameric protein capable of transporting thyroxine and retinolbinding protein, and it is principally generated in the liver and the choroid plexus of the brain. ATTR can be subdivided into the variant type (ATTRv) and the wild type (ATTRwt),the principal strategies for treating ATTR involve curtailing the production of TTR in the circulation as well as stabilizing the TTR tetramer structure to preclude its dissociation into monomers. In recent years, a continuous stream of innovative therapies for this ailment has emerged, comprising TTR silencers, TTR stabilizers, and gene editing techniques. This article will meticulously dissect the pathogenesis of ATTR and the latest research advancements of these therapies.

Key words transthyretin amyloidosis pathogenesis silencing agents stabilizing agents gene editing

转甲状腺素蛋白淀粉样变性(ATTR)是由突变型(ATTRv)与野生型(ATTRwt)的转甲状腺素蛋白(TTR)全身沉积引起的。其中,ATTRv是由TTR基因突变导致的罕见常染色体显性遗传疾病,常见的表型包括ATTRv多发性神经病(ATTRv-PN)和ATTRv心肌病(ATTRv-CM)。而ATTRwt的TTR基因序列正常,发病机制尚不完全清楚,可能与年龄增长、蛋白质错误折叠等因素有关,主要表现为转甲状腺素蛋白心脏淀粉样变性(ATTR-CA),其发病率随年龄增长而升高,尤其在60岁以上的男性群体中更为常见。近年来,针对ATTR的治疗策略取得了显著进展,特别是在减少循环中的TTR方面。近期的3期临床试验表明,TTR稳定剂对于ATTRwt和ATTRv患者均展现出良好的治疗效果[1-3]。此外,能够显著降低肝脏中TTR生成的基因沉默药物也可用于ATTRv的治疗[4-5]。本文将从ATTR的发病机制以及新近的ATTR治疗手段进行综述。

发病机制

TTR的结构和功能 TTR是一种可溶性同源四聚体蛋白,分子量55 kD,由127个残基富含β-折叠片层的亚基组成,主要存在于肝脏和大脑脉络丛,也可在视网膜色素上皮、胰腺中合成。其主要功能是运输血浆和脑脊液中的甲状腺素,协助转运与视黄醇结合的视黄醇结合蛋白[6]。此外,TTR还参与自噬、蛋白水解、神经再生及葡萄糖稳态等细胞过程。TTR的功能障碍与错误折叠蛋白的聚集紧密相关,导致淀粉样蛋白在细胞外沉积并引发组织损伤。

TTR基因位于18号染色体(18q11.2～q12.1)上,跨度约为7.0 kb。1974年由Kanda等人首次测序,由4个外显子和3个内含子组成,目前研究报道有140例TTR突变导致ATTRv,其中Val30Met TTR变异是欧洲最常见的致病TTR 变异,与早发性(<50岁)ATTRv-PN 或晚发性(>50岁)ATTRv-CM的发生有关,而Val112Ile和 Thr60Ala 突变通常与心脏淀粉样变性有关[7]。

淀粉样蛋白生成机制 ATTR的发病机制与蛋白质的异常折叠和聚集密切相关。正常情况下,TTR以稳定的同源四聚体形式存在;疾病状态下,TTR的正常三维结构发生改变,导致其生理功能丧失,进而形成淀粉样纤维。此过程中,TTR点突变取代了蛋白质中的单个氨基酸,致使其失去原有的四聚体结构,解离形成不稳定的单体,这些单体进一步聚集,形成具有高自聚集倾向的可溶性寡聚体。寡聚体最终以不溶性的β-折叠纤维蛋白束(锯齿形多肽链)形式沉积于末端靶器官[8-9]。在某些情况下(例如衰老)没有TTR突变的患者也可能发生TTR的解离和随后的聚集,从而导致ATTRwt的发生。因此,在临床实践中,当怀疑患者为ATTR淀粉样变性时,应进行TTR基因测序,能够有效区分ATTRv和 ATTRwt,从而为后续的精准诊断和个体化治疗提供重要依据。

环境因素和化学修饰会影响原纤维的形成过程,如低pH值、温度升高、局部蛋白水解和氧化,均可破坏蛋白质的三维结构,促使其转变为淀粉样蛋白生成状态[10]。淀粉样蛋白沉积物的常见成分,如糖胺聚糖和血清淀粉样蛋白P,亦会加速可溶性多肽整合至更稳定的原纤维中。糖胺聚糖参与淀粉样蛋白的碳水化合物修饰,从而影响原纤维的构象;而血清淀粉样蛋白P作为一种糖蛋白,可防止蛋白水解,使淀粉样蛋白原纤维具备抗降解性[11-12]。

TTR的毒性

TTR可通过压迫组织、阻塞血管、产生细胞毒性或干扰局部血液循环引发组织损伤。研究表明,当TTR在细胞外基质中的聚集达到一定程度,足以破坏相关器官的结构、完整性和功能时,便会导致疾病的出现[13]。大量TTR可直接破坏组织结构,取代正常的实质组织,并导致器官功能障碍。在TTR错误折叠和聚集的过程中,其会介导细胞毒性,导致内质网应激、细胞凋亡及细胞外信号调节激酶激活,从而破坏细胞分化。

神经毒性 TTR在神经内膜和神经内膜血管中的沉积,以及血液-神经屏障的早期破坏,是神经损伤的主要原因。所涉及的神经纤维类型可能因发病年龄的不同而有所差异。在早发型病例中,主要影响小神经纤维;而晚发型病例,则优先影响大神经纤维。在显微镜下观察,神经内膜微血管的内皮细胞形态往往呈现异常,表明血液-神经屏障已破裂,这种破坏可能使有毒的物质(如突变TTR)进入血液循环[14]。

心脏毒性 TTR在心肌内的大量沉积,致使心肌正常组织结构与功能遭到破坏丧失,进而引发进行性的双心室壁增厚和僵硬,并且会出现无代偿性心室扩张的情况,最终导致限制性肌病以及低心输出量。在疾病早期,其主要特点为孤立性舒张功能障碍,此时收缩功能尚处于正常状态;但随着病情进展,当进行性限制性生理学特征逐渐显著时,开始出现心房浸润现象,并常常导致收缩功能发生障碍[15]。

肾脏毒性 在ATTRv中,尤其是非流行地区的迟发性患者中,相关数据较少。据报道,在葡萄牙的早发型Val30Met突变携带者中,约1/3的患者出现肾脏受累,通常表现为肾病综合征和(或)进行性肾衰竭;而在散发性或晚发型ATTRv病例中,肾脏受累的发生率仅为6%[16]。值得注意的是,肾脏受累与基因突变类型有关,Val30Met突变携带者肾脏受累较为常见,而在ATTRwt患者中极为罕见[17]。

治疗进展

目前针对ATTR的治疗策略主要包括以肝移植为代表的传统疗法,以及基因沉默疗法、TTR稳定剂、基因编辑等新兴技术,这些方法旨在调控TTR的变体生成过程,使其趋于稳定状态,减少异常聚集。同时,还能通过特定方式抑制TTR的合成,从而达到缓解和治疗ATTR的目的。干扰TTR淀粉样蛋白生成的主要机制总结于图1。

图1  干扰TTR淀粉样蛋白生成的主要机制

TTR:转甲状腺素蛋白;siRNA:小干扰RNA;ASO:反义寡核苷酸

肝移植 肝移植治疗ATTR多发性神经病(ATTR-PN)始于1990年,用于抑制突变 TTR产生,是与Val30Met变异相关且病程早期遗传性ATTR年轻患者的首选治疗方法,以阻止血浆变体TTR的合成[18-19]。早期随访资料显示,移植患者血浆内的变异TTR水平有所下降,自主神经功能也得到了明显改善。然而,临床报道显示,许多TTR突变患者在接受肝移植后,出现了Val30Met以外的TTR突变,并且部分Val30Met患者还出现了心肌病和神经病变的持续进展。这意味着在成功肝移植后,ATTRwt中的TTR依然有可能以淀粉样蛋白的形式在心脏以及周围神经系统中不断沉积[20-21]。基于上述原因,考虑到肝移植手术本身存在的风险、患者术后需终身接受免疫抑制治疗,以及神经病变仍有可能继续发展等因素,肝移植已逐渐被其他治疗方案所取代。

TTR稳定剂 TTR稳定剂可通过稳定TTR的四聚体构象,防止其解离成单体,从而减少淀粉样蛋白的形成和沉积。近期的3期临床试验表明,TTR稳定剂对ATTRwt和ATTRv淀粉样变性患者均有效,其中氯苯唑酸已成为第一个被批准用于治疗ATTR心肌病(ATTR-CM)的药物。

氯苯唑酸 氯苯唑酸是一种口服TTR四聚体蛋白稳定剂,能够以高亲和力和选择性结合四聚体的2个甲状腺素结合位点[9]。在药动学上,它稳定了四聚体结构,防止其解离成单体,进而抑制了淀粉样蛋白形成的级联反应,有效延缓了ATTR的病程进展。氯苯唑酸已在欧洲及其他地区获得批准,用于治疗早发性ATTR。此外,在一项多中心、双盲、安慰剂对照的ATTR-ACT(氯苯唑酸治疗ATTR-CM临床试验)研究中,氯苯唑酸显著降低了ATTR-CM患者的死亡率和功能下降,并且显著提高患者生存率,并有效维持了其功能能力与健康相关生活质量[22]。基于这些研究的结果,氯苯唑酸获得了美国食品药品监督管理局(FDA)和欧洲药品管理局(EMA)的批准,用于治疗ATTR-CM。

二氟尼柳 二氟尼柳是一种口服非甾体抗炎药物,通过结合TTR蛋白的T4位点,抑制淀粉样蛋白原纤维的形成[23]。然而,由于其抑制环氧合酶的能力,长期使用可能带来肾功能不全和消化道出血等风险[24]。在Lohrmann等[25]的ATTR-CM患者回顾性队列研究中,证实了二氟尼柳对选定的ATTR-CM患者的安全性,并且治疗似乎能够减轻心脏生物标志物(肌钙蛋白I)的增加,同时改善心脏结构和功能的测量值,包括左心室全局纵向应变(GLS)。这些数据支持使用二氟尼柳和其他TTR稳定剂治疗的ATTR-CM患者中观察到的生存率提高。虽然许多研究也表明,二氟尼柳能够持续减缓ATTR-PN患者的神经病变进展并改善其生活质量,但是该药物目前尚未批准用于ATTR-PN患者,仍为超说明书使用,由于不可避免的胃肠道和肾脏不良反应,其长期使用在一定程度上受到限制[26]。

TTR沉默剂 TTR沉默剂包括小干扰RNA(siRNA)和反义寡核苷酸(ASO)药物,其在破坏互补信使RNA(mRNA)和抑制TTR合成方面非常有效。自开发以来,patisiran(siRNA)、vutrisiran(siRNA)和inotersen(ASO)、eplontersen(ASO)均已获准用于治疗ATTR-PN,鉴于它们能够显著减少肝脏中野生型和变异型TTR的产生,这些基因沉默药物似乎是ATTR治疗的最佳选择。

Inotersen Inotersen作为一种ASO,能够特异性地与TTR mRNA结合,进而引发其降解,从而抑制突变型和野生型TTR的合成。在一项随机、双盲、安慰剂对照的3期inotersen试验(NEURO-TTR)中,inotersen在多种疾病严重程度和突变中进行了评估,并在所有患者亚组中达到了主要终点。关于安全性问题,研究共报道3例严重血小板减少症(其中1例因并发致命性颅内出血死亡),以及3例肾小球肾炎[5]。因此,在使用inotersen时,必须监测血细胞计数和肾功能。尽管存在导致血小板减少和引发肾小球肾炎的风险,但通过恰当的监测和管理后,该药物已经得到了FDA和EMA的批准。此外,在长期的研究中,该药物展现出了持续的疗效和良好的耐受性[5]。

Patisiran Patisiran是首个针对ATTR开发的siRNA疗法,针对所有突变型和野生型TTR mRNA的3’非翻译区内的遗传保守序列,从而降低TTR的血清水平。Patisiran脂质纳米颗粒,可将其引导至肝脏,该疗法在2018年获得了FDA和欧盟委员会(EC)的批准,用于治疗ATTR-PN,patisiran的批准为医疗需求未得到满足的 ATTR 患者带来了新的希望,并预示着RNA干扰治疗领域的新时代[27-28]。一项多中心、国际、随机、双盲、安慰剂对照的3期临床试验的结果表明,patisiran显著改善了ATTRv患者的神经病变,对感觉运动和自主神经中均有疗效[4]。还有证据表明,patisiran改善了ATTRv的心脏表现,如超声心动图测量的心脏结构和功能有所改善,且N-末端B型利钠肽前体(NT-proBNP)水平降低[4]。

Vutrisiran Vutrisiran作为第二代siRNA药物,可精准靶向并沉默特定mRNA,进而有效阻断TTR的生成。与第一代GalNAc-siRNA偶联物revusiran相比,vutrisiran展现出了更高的代谢稳定性。这使得vutrisiran能够以较小剂量通过皮下注射的方式,在更长的给药间隔内实现治疗,从而显著增强了药物的效力与持久性[29]。在一项全球、随机、开放标签的3期临床试验中,成功达到了主要和次要终点。研究结果显示,相较于安慰剂组,vutrisiran在改善神经病变损伤、提升生活质量、增强身体机能以及改善营养状况等多个维度,均呈现出了显著的积极效果[30]。

Eplontersen Eplontersen是一种配体偶联的ASO,能够特异性结合野生型和变体型TTR mRNA,导致其降解,进而减少TTR的产生和淀粉样蛋白的沉积[31]。在一项开放标签、单组的3期临床试验(NEURO-TTRansform)中,对eplontersen治疗组和NEURO-TTR安慰剂治疗组进行了对比,该研究达到了主要终点,结果显示,相较于安慰剂,eplontersen能够显著改善ATTRv-PN患者的神经病变进展状况和健康相关生活质量[32]。Eplontersen作为首个获批用于治疗成人ATTRv-PN的药物,其给药方式简便易行,患者可通过操作自动注射器完成给药,极大提高了治疗的便利性和患者依从性。该药物于2023-12-21获FDA批准上市,推荐剂量为每月一次45 mg皮下注射,为ATTRv-PN患者带来了新的治疗希望[31]。

基因编辑 目前,CRISPR-Cas9是针对ATTR最为常用的基因编辑工具,通过敲除产生错误折叠的TTR基因,进而减少或阻滞TTR的产生。NTLA-2001是一种基于CRISPR-Cas9的基因组编辑疗法,由脂质纳米颗粒介导的递送系统进行运输。目前,已开展了1期临床研究,对单次递增剂量的NTLA-2001在ATTR-PN中的安全性和药效学影响进行了评估,结果显示除治疗相关的不良反应外,未报道其他不良反应事件[33]。然而,由于样本量较小,还需要更多的研究来进一步评估。当下,一项针对ATTRv-PN和ATTR-CM患者的两部分开放标签、单剂量、1期多中心研究正在推进当中,旨在评估NTLA-2001的长期安全性和有效性。

小结:对ATTR的发病机制认识的进步促进了治疗药物的研发。现有治疗药物包括TTR稳定剂和TTR沉默剂两大类,TTR稳定剂如氯苯唑酸和二氟尼柳,能稳定TTR蛋白的四聚体结构,减少淀粉样蛋白沉积,在ATTR-CM和ATTR-PN治疗中效果显著。另一方面,TTR沉默剂对ATTRwt和ATTRv均显示出良好的疗效,这些药物通过降低肝脏中野生型和变异型TTR的产生,显著减少了淀粉样蛋白的沉积,被认为是ATTR治疗的最佳选择之一。此外,基因编辑技术,如CRISPR-Cas9系统通过敲除产生错误折叠的TTR基因,减少或阻滞TTR的产生,为ATTR治疗提供了新的可能性。随着未来研究的不断深入,我们期待能够开发出更多创新、有效的治疗策略,以进一步改善患者的生活质量和预后。

参考文献

【引用本文】陈吉祥、黄湘华 . 转甲状腺素蛋白淀粉样变性的发病机制及治疗进展[J]. 肾脏病与透析肾移植杂志, 2025, 34(6): 575-579.

CHEN Jixiang, HUANG Xianghua. Pathogenetic mechanism and treatment advance of transthyretin amyloidosis[J]. Chinese Journal of Nephrology, Dialysis & Transplantation, 2025, 34(6): 575-579.