伴卒中和白質腦病的組織蛋白酶A相關性動脈病(CARASAL)

概述

腦血管疾病在成人中非常普遍,多和年齡、高血壓、高脂血症、糖尿病和抽煙等血管性疾病危險因素相關。而在少數患者中,卒中卻是由遺傳性腦小血管病(small vascular disease,SVD)引起,包括伴有皮質下梗死和白質腦病的常染色體顯性遺傳腦動脈病(CADASIL),伴有皮質下梗死和白質腦病的常染色體隱性遺傳腦動脈病(CARASIL),HTRA1雜合突變,膠原蛋白IVA1和IVA2缺陷,TREX-1相關性疾病以及遺傳性腦澱粉樣血管病等。對於一些家族性腦小血管病而言,其致病基因仍不明確。來自荷蘭阿姆斯特丹自由大學的Bugiani等學者對2個家系進行了報道,總結了一類顯性遺傳、成年起病的腦小血管病——伴卒中和白質腦病的組織蛋白酶A相關性動脈病(Cathepsin A-related arteriopathy with strokes and leukoencephalopathy,CARASAL),結果近日發表在Neurology雜誌上。CARASAL臨床上表現為頑固性高血壓、缺血和出血性卒中以及晚期認知功能減退三聯征,有相對特徵性的MRI和神經病理改變,基因檢測提示 CTSA突變。

臨床癥狀與實驗室檢查

多於30-50歲起病,首發癥狀有較大異質性,包括頭痛、偏頭痛、步態異常和腦卒中等。病史多提示血管疾病,如頑固性高血壓、腦卒中和短暫性腦缺血發作等。另外多數患者訴有輕微的認知功能下降。此外,CARASAL患者中非神經系統主訴也較常見,包括口乾伴吞咽困難、眼乾和肌肉痙攣。體格檢查常無殊。

實驗室檢查一般無明顯異常,多用於排除其他疾病。Sanger測序提示NOTCH3、COL4A1、COL4A2、IV3、IV3、HTRA1等其他遺傳性SVD相關基因無突變。

影像學表現

T2/FLARI序列上多表現為腦室旁和深部白質的信號改變,主要位於額頂恭弘=叶 恭弘,年輕患者病變呈局灶分佈。多不累及顳恭弘=叶 恭弘白質和顳極。此外,基底節、丘腦、內囊、外囊和腦幹(特別是腦橋和中腦紅核)可見小的多灶性信號異常。年長者中病變多融合,分佈更廣泛。DWI上部分病灶可見彌散受限。另外,隨着年紀的增長,腦梗死和腦微出血越顯著。

病理學特徵

在發現了這類臨床表現、MRI具有一定特徵性的疾病後,活檢病理便是進一步明確的手段。3名患者行腦組織活檢,大體可見輕度白質萎縮,另有白質、深部灰質、腦幹及小腦內廣泛散在分佈的小梗死。鏡下可見瀰漫的白質病變,髓鞘蒼白,軸索相對保留,部分髓鞘缺如,膠質增生,少突膠質細胞密度未見減少。腦血管存在嚴重且廣泛的動脈粥樣硬化,伴血管壁纖維化和中膜平滑肌細胞缺失。另外,對其中1名患者行全身活檢,未發現見於遺傳性血管性視網膜病、伴有視網膜病-腎病-卒中的遺傳性內皮細胞病等的全身小血管病變。

致病機制

全基因組檢測提示CARASAL患者中均存在兩種CTSA基因突變,分別是c.973C.T, p.(Arg325Cys) 和c.544G.A, p.(Gly182Arg)。CTSA基因位於染色體20q13區域,編碼的是組織蛋白酶A(cathepsin A,CathA)。而CathA是一種羧肽酶,與兩種溶酶體酶(半乳糖苷酶和唾液酸苷酶)相關,起到溶酶體穩定作用。CTSA的純合突變可導致半乳糖唾液酸貯積症(galactosialidosis),這是一種罕見的系統性溶酶體貯積症,在嬰兒期就可致命。而CTSA突變導致CARASAL的致病機理目前尚不清楚,可能與溶酶體酶功能異常和內皮素-1(endothelin-1,ET-1)的失活相關。ET-1由CathA降解,在血管收縮和少突膠質細胞前體細胞(Oligodentricyte Progenitor Cells, OPC)的成熟中發揮重要作用。假說認為當CTSA突變,導致CathA活性降低,因此ET-1增多導致血管收縮和腦組織缺氧,從而導致廣泛的白質病變和頑固性高血壓。

總結

CARASAL是一種罕見的遺傳性腦小血管病,因此對於成年起病、有家族史且影像學上存在廣泛白質腦病的SVD患者,需先排除NOTCH3,HTRA1和COL4A1/A2突變,並考慮到CARASAL的可能,通過CTSA基因檢測有助於確診。

圖1:患者F2-2(39歲)(A-D),F1-IV6(46歲)(E-H),F1-III1(67歲)(I-L)和F1-III5(69歲)(M)的軸位MRI圖像FLAIR序列;患者F1-III4(73歲)(N)的MRI圖像T1序列;患者F1-IV8(53歲)(O)的MRI圖像DWI序列;患者F1-III2(P)的MRI圖像GRE序列。頭顱MRI显示多灶或融合的白質異常,主要分佈於額頂恭弘=叶 恭弘深部和腦室旁白質(B-D,F-H,J-L),基底節、丘腦、內囊和外囊(C,G,K)。即使年齡小,腦橋也可显示多灶的T2高信號病變(A和E)。白質病變在年長患者中更廣泛(比較圖A-H和I-L)。患者F1-III5有一個位於右側額頂恭弘=叶 恭弘的大梗死灶(M)。腦室旁白質可見小的囊性梗死灶(N)。有些梗死灶尚處於急性期,DWI高信號(O)且ADC低信號(圖未显示)。基底核和丘腦可見微出血和小的出血灶(P)

圖2:患者F1-III2右側半球的前海馬層面用被用來显示髓鞘的Klüver染色(藍色)和PAS(紫色)處理,可見廣泛的白質蒼白,延展至內囊、外囊,偶可累及U形纖維。側腦室輕微擴大,提示輕度的白質萎縮。皮質和海馬不累及(A)。白質缺血灶(B,患者F1-III1) 表現為血管周圍組織擴大、稀疏,伴泡沫樣巨噬細胞(H&E)。沿側腦室分佈的小動脈表現為不均勻的血管壁纖維增生伴官腔硬化(C,H&E,患者F1-III2)。類似表現還可見於皮質下(D,EVG,患者F1-IV8),深部半球白質(E,PAS,患者F1-III2),紋狀體白質纖維束(D,PAS,患者F1-III1)和腦橋(G,Gomori三色染色,患者IV8)。注意還有血管彈性纖維確實(G,Gomori三色染色),PAS陽性物質缺失(E和F,PAS)以及不均勻的小動脈關閉纖維素樣增厚(G,Gomori三色染色)。稍大的小動脈的滋養血管(箭頭)可被完全堵塞(H,Gomori三色染色, 患者F1-III2)。SMA染色(I,患者F1-IV8)可显示血管平滑肌細胞完全退化。散發的小血管病中(J和K),小動脈提示對稱的血管壁增厚,伴向心性胞外基質沉積(J,PAS)和血管平滑肌細胞的較輕的退化(K,SMA)。標尺:(B-C)200μm;(D-K)100μm;EVG=elastic van Gieson;H&E=hematoxylin & eosin;PAS=periodic acid-Schiff;SMA=smooth muscle actin

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