2022肝豆状核变性Wilson病的源起及病理特点(全文)

1、2022 肝豆状核变性 Wilson 病的源起及病理特点（全文）Wilson 病，又名肝豆状核变性，是一种常染色体隐性遗传的铜代谢障碍 性疾病，由于肝内胆汁中的铜排泄障碍， 导致铜在肝脏和大脑中过度蓄积。Wilson 病临床表现为多种体征和症状，在不到一个世纪的时间里人们逐 渐认识发展到该病病理机制的分子水平。本文将尝试针对 Wilson 病从源 起（遗传学）到发生（病理生理学） 、发展（病理学）一系列病程全貌进 行概述。01 、Wilson 病的遗传学基础Wilson 病最初是由 Wilson 教授提出为遗传性疾病，后来 Hall 教授于 1921 年证明了其确实具有遗传特性 1 ，后续研究

2、揭示其为伴常染色体隐 性遗传 2 。随后，有学者根据 Wilson 病与红细胞酯酶 -D 基因位点的联 系，将 Wilson 病基因定位在第 13 号染色体的长臂上 3 ，后来的研究进 一步证实了其在染色体中的定位 4, 5 。Menkes 病致病基因的发现，给研究 Wilson 病铜代谢缺陷的分子基础带 来一个巨大的突破。 Menkes 病是另一种罕见的铜代谢遗传病，其致病基 因产物为 ATP7A 。这是一种阳离子转运型 P 型腺苷三磷酸酶（ ATP 酶）， 参与铜在许多组织中的转运 6-8 。 铜转运 P 型 ATP 酶的发现在 Wilson病研究中引发了这么一个假设：铜和铜蓝蛋白的结合缺

3、陷、胆汁铜分泌失败和铜在肝脏中的蓄积是否与肝脏特异性铜转运体基因的突变有关？不久， Wilson 病的致病基因 ATP7B 便被科学家鉴定出来。该 3 个独立的 实验室几乎是同时完成了该特异性基因的鉴定 9-12 。ATP7B 基因位于包括 22 个外显子（第 22 外显子包含在一个罕见转录序 列中）的大约 80kb 的 DNA 区域中，编码约 7.8kb 的信使 RNA ，并且在 肝脏中高表达 13 。基因序列分析表明， ATP7B 属于一个进化高度保守并 且依赖于 ATP 的金属转运蛋白家族 14 。对 ATP7B 突变的筛选工作已使得大量疾病 （ >500 种）的特异性突变和基 因

4、多态性得到识别 15,16 。迄今为止发现的大多数突变是导致氨基酸替换 的点突变。然而，缺失、插入、错义和剪接位点突变也有报道。当在特定 人群或少数民族成员中频繁发现特定突变时，这些突变的直接分析就显得 特别有意义，可以加快诊断的速度。DNA 测序技术的进步及其广泛的可用性，直接突变分析成为检验的一种 有效选择，除此以外单体型分析（ ATP7B 周围区域的多态性分析）已被 证明对兄弟姐妹的遗传筛选是有用的。最常见的点突变，即导致从组氨酸 到谷氨酰胺（ H1069Q ）的突变，存在于近 30% 的欧洲血统的患者中。在 奥地利，有一个群体被报道有非常高的突变频率（高达65% ）17 。大多数突变集

5、中在该蛋白的几个跨膜区域周围及另一被预测与 ATP 结合有关的区域。一些证据表明，导致ATP7B蛋白表达缺失的突变可能导致出现更严重的表型，然而，并非所有研究都支持这一结论。另一项研究表明， 另一个名为APOE的基因的表达，可以改变 Wilson病的表型。铜代谢中 涉及的其他基因的多态性也可以改变疾病表型，如MURRI或COMMD1的研究所提示的18。这是一个蛋白家族的成员，该基因在贝得灵顿厚毛 犬中是导致铜中毒的责任基因，其在铜运输中的功能还不是很确定，但可 能与细胞内铜转运有关。XIAP（ X连锁凋亡抑制因子）是另一种受铜浓 度影响的蛋白，铜浓度可改变细胞凋亡的阈值19。正在进行的进一步研

6、究旨在将Wilson病的特定表型表现与ATP7B基因型及其他潜在修饰基因 的表达相关联起来。02、Wils on病的病理生理学特点铜是许多酶和蛋白质的重要辅因子，对组织贮存铁的动员是很重要的。铜 代谢的正常途径见图10T小肠铜吸收肠道非吸收铜门靜側循环组织归存铁 的动员掴蓝至白|卩肌胆道铜排泄翼铜排泄蚩白质降解非铜蓝彊白结合铜厝脏提取亠肝外铜代谢或E存尿铜排泄图 1、 Wilson 病的铜代谢和病理生理学肝细胞通过细胞表面人铜转运蛋白 （ HCTR1 ）从门静脉循环中摄取铜 20 ， 然后细胞内铜与低分子量配体相互作用，如谷胱甘肽、金属硫蛋白和 HAH121-23 ，被用作转移或储存剂。随后它

7、们被用于细胞代谢需要，结 合到分泌型糖蛋白铜蓝蛋白中，或被排泄到胆汁中。铜从肝细胞传递到胆汁对于其体内平衡至关重要，因为排泄到胆汁中的铜 要经历肠肝循环 24 。肝细胞内的铜转运到胆汁依赖于 ATP7B 功能的囊泡 通路，而 ATP7B 蛋白质一般主要存在于肝细胞的跨高尔基网络中 25 。有 趣的是，在 Menkes 病的 ATP7A 蛋白的同源研究中，观察到随着铜水平 的增加， 该蛋白的细胞内定位也随之发生改变 26 。对 ATP7B 蛋白的研究 表明， ATP7B 蛋白也会根据铜负荷重新分布到泡状室， 这可能是跟适应微 环境中的不同水平的铜有关。 据推测， 小泡通路是胆道铜排泄的关键途径。

8、 然而，其他研究者认为 ATP7B 蛋白存在于小管周围区域，并随着细胞铜 的增加而直接定位于小管膜 27 。如果 ATP7B 蛋白存在于该位点， 则可直 接参与铜向胆汁的转移。无论 ATP7B 蛋白是否存在于小管膜中，还是铜 是否由小泡通过该部位输送， ATP7B 功能的缺失或降低都将导致胆汁铜排 泄减少，进而导致 Wilson 病患者肝脏中铜的蓄积 28-30 。血浆铜蓝蛋白是一种每个分子中含有 6 个铜原子的糖蛋白， 主要是在肝脏 中合成。铜被高尔基体中的载脂蛋白铜蓝蛋白和肝细胞分泌的含铜的全蛋 白质结合 31 ，用于铜蓝蛋白生物合成的新转运铜还必须穿过细胞器膜进 入蛋白质生物合成途径，这

9、一过程依赖于 ATP7B ，也就是大多数 Wilson 病患者缺失或减少的基因。在大多数 Wilson 病患者中，由于不含铜的载 脂蛋白不稳定，在体内降解较快，因此铜蓝蛋白与铜的结合被认为是导致 该蛋白的循环水平降低的原因。当铜蓄积超过细胞安全储存的容量时，可能会导致肝细胞损伤。过量铜的 毒性作用包括自由基的产生、膜和 DNA 的脂质过氧化、蛋白质合成的抑 制和细胞抗氧化剂水平的改变 32 。肝细胞坏死和凋亡都可能是由铜诱导 的细胞损伤触发的 33,34 。当铜诱导的损伤发生时，损伤、细胞死亡和肝 细胞再生能力之间的微妙平衡便会被打破，从而导致肝脏功能下降。当肝脏储存铜的能力超过其正常水平，或

10、者当肝细胞损伤导致细胞内的铜释放到循环中时，循环中非铜蓝蛋白结合的铜水平便会升高，铜的肝外沉 积正是由此发生的。而脑部正是肝外铜沉积最关键的部位，所以铜所致神 经元损伤是 Wilson 病的神经和精神表现及脑影像学特征性变化的重要原 因。03 、Wilson 病的病理学特征Wilson 病患者组织中病理变化的快慢与铜在各身体器官中累积的相对速 率息息相关。因为最初的遗传缺陷存在于肝脏中，并且由于肝脏是铜的主要储存器官，所以最早的病理表现本质上是表现在肝脏。当铜从肝脏“溢出 到其他器官时，病理表现便幵始出现在大脑、肾脏、眼睛、红细胞和关节 等部位。01、肝脏病理学宏观上，Wilson病患者早期的

11、肝脏表现可能只是轻度增大。要是不治疗, 大多数患者的肝脏病理便会向纤维化和肝硬化的方向进展。肝硬化结节转 变为混合的大结节-小结节模式，其中结节的颜色可能根据铜的积累程度而变化（见图2）。患者之间的病理改变率可有很大差异，在某些情况下，不 伴有肝硬化的脂肪变性和纤维化可能持续数十年35。图2、已确诊的肝硬化患者肝脏 Massion染色片，图中显示出纤维化的宽带，这些纤维化横跨大小不同的结节，具有不同的染色特征在微观层面上，早期铜积累的证据可能是细微的和非特异性的。用免疫组 织化学方法（如绕丹宁、二硫代草酰胺）检测铜时，可能并不能看到弥漫 性的细胞质的铜积累。铜积累的早期阶段表现与巨脂肪变性、微

12、脂肪变性和糖原核相关，这些特征可以在多种其他条件下看到（见图3） 36图3、无症状 Wils on病患者的病理切片，图中明显的微囊泡和大泡性脂肪变性和一些炎症细胞Sternlieb发现在Wilson病患者肝脏病变的早期阶段，线粒体变化在其中 发挥着重要的作用 37 0显微镜下， 肝细胞超微结构变化主要有嵴间间隙 的加宽、线粒体内外膜的扩大和分离、基质的密度和粒度增加或者由大的 空泡取代0多形性变化也可在过氧化物酶体和内质网中见到，细胞核显示 出糖原包体0随着疾病的进展，铜相关蛋白被隔离在溶酶体中，在光学显 微镜下表现为电子致密的小管周围结构，通过铜免疫组织化学可检测到相 关颗粒0如果病情未得到

13、治疗或尚未被早期诊断，则肝豆状核变性会从初始阶段进 展到中期阶段0其特点是门静脉周围炎症伴单核细胞浸润、限制性小叶板 糜烂、小叶坏死和桥接性纤维化，这些特点与许多其他原因导致的慢性活 动性肝炎难以区别0 在这个疾病阶段， 无论是微结节还是混合大结节 - 微结 节组织学模式， 部分肝硬化几乎是不可避免的0 在多达 50% 的活检标本中 可见 Mallory 体0在急性肝衰竭的患者中，其病理变化以肝细胞球囊化的实质坏死、凋亡小体、胆汁淤积和肝衰竭为主0在这些患有急性肝衰竭的患者中，肝脏有明 显的塌陷和桥接性纤维化，但是可能不存在肝硬化0铜沉积的组织化学证据可能对鉴定该疾病有帮助0然而，阴性结果也并不能排除铜过载0在肝硬化结节再生阶段，绕丹宁、二硫代草酰