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1 循環器遺伝子診療の新展開 1) 藤田大司 1) 今井靖 2) 平田恭信 1) 東京大学医学部循環器内科,2) 東京逓信病院 はじめに (Marfan syndrome;mfs) とは常染色体優性遺伝の全身結合組織疾患であり,1896 年にフランス人小児科医であるAntoine Marfanにより初めて報告された. 高身長, 長い手足などの特徴的な体格を有し, その後, 水晶体偏位や若年性大動脈瘤 解離を合併することが報告された. 全身性の結合組織の疾患として長らく理解されてきたが 1),1991 年に細胞外マトリックスのmicrofibrilの成分であるフィブリリン -1(FBN-1) の遺伝子変異が同定され, 病態に関する研究 理解が加速度的に進んできている 2). 当初は,FBN-1 変異により正常なフィブリリンの量が減りmicrofibril の強度が低下することによって全身の組織強度低下を引き起こすことが病因と考えられてきた. 近年では, フィブリリンがトランスフォーミング増殖因子 (transforming growth factor;tgf)-β の制御にかかわっていることが判明し,TGF-β 系の過剰シグナルにより組織変化を生じることが病態に関与していると考えられている. 実際,MFS 同様に若年性に上行大動脈拡大を呈する家系において,TGF-β やその受容体 1/2(TGFβR1/2), 下流のSmad3,Smad4 などの遺伝子変異が報告されている ( 図 1 ) 3) 6). の診断 MFSの診断は, 臨床表現型に基づいた診断基準で行われる.1986 年のBerlin 基準,1996 年のGhent 基準 ( 表 1) を経て, 現在は2010 年の改訂 Ghent 基準 ( 表 2) が用いられている.1996 年のGhent 基準では,1 骨格系,2 眼,3 心血管系,4 肺,5 皮膚,6 硬膜,7 家族性 遺伝性の 7 つの項目を評価し診断を得る. MFSとしての臨床特徴を網羅的に把握できる反面, 眼や心血管系などの中心的特徴を欠いてもMFSと過剰診断となってしまうこともあり, また基準が厳しく偽陰性となる例も少なくなかった. また, 未成年者の場合成長途中であり, 臨床所見が出揃っていないことなどから診断に苦慮する場合も少なくなかった.MFS の臨床像やFBN-1 変異との関連が徐々に判明するにつれて,2010 年に診断基準が改訂された. 改訂 Ghent 基準では, 眼 心血管系 家族性 / 遺伝性を重点的に評価し, そのほかの周辺症状は systemic scoreとして一括評価されるようになった. 病因となるFBN-1 変異についても定義され, 疾患の診断に遺伝子検査の占める重要性が一層増している. におけるFBN-1 変異 MFSの原因遺伝子であるFBN-1 は第 15 染色体にあり,65エクソン約 230kbからなる巨大な遺伝子である. エクソン24-32における変異は新生児マルファンの原因といわれ, 僧帽弁閉鎖不全症 重症心不全を中心とした重篤な表現型をとることが知られている. そのほかの領域に関しては, 疾患との関連が深い hot spot の報告はなく,MFS 症例においては全 65エクソンに偏りなく変異が見受けられる. 変異の種類に関しても, ナンセンス変異, ミスセンス変異, 欠損 挿入, スプラインシング異常などのいずれも報告されている. ミスセンス変異に関しては, 蛋白質のジスルフィド結合に関与するシステイン残基における変異が高い病的意義を有しているといわれている. 当初はフィブリリン量の減少や異常フィブリリン蛋白の産生により, 細胞外マトリックスの物理的強度が低下することが諸症状の原因と考えられていた. 近年は, 細 21

2 図 1 フィブリリン,TGF-βとその下流シグナル TGF-β は細胞外マトリックスにおいてlatency associated peptide(lap) とlatent TGF-β biding protein(ltbp) に結合し, 不活化されている. 種々の刺激によりTGF-β が切り離され, シグナル伝達される.Smad2/3はReceptor-regulated Smad (R-Smad) と呼ばれ,TGF-β のcanonical pathwayの主役である.smad2/3を介さない non-canonical pathwayとして,ras- Erkの系やTAK-1-JNK/P38の系などが知られている. 胞外マトリックスにおいてフィブリリンが TGF-β 前駆体と結合し, その安定化 制御に関与していることがわかってきており,TGF-β の過剰シグナルと疾患の関与が注目されている. しかし, 臨床像, 遺伝子変異ともに非常に多彩であり, それらの連関はあまり明確ではない. 病的意義に乏しい塩基多形 SNP (single nucleotide polymorphism) もかなりの頻度で散見されるため, 遺伝子診断を行う際にも注意を要する.2010 年改訂 Ghent 基準では, 病因となり得る変異について定義を試みている. 特に大動脈拡大を生じ得る遺伝子変異が重要であり, 今後データの蓄積とともに, 整合性が検証されていくことになると思 われる. FBN-1 変異によるそのほかの疾患 FBN-1 変異を有していても大動脈拡大を示さない症例も少なくない. 従来は, そのような症例もMFSとして定期的な大動脈のフォローを受けていた.2010 年の改訂 Ghent 基準では, これらの大動脈リスクの少ないMFS 亜型の分類を試みている. 水晶体偏位が主な特徴である Ectopia Lentis syndromeや, 水晶体の特徴がない代わりに骨格系の特徴と軽度の大動脈拡大と僧帽弁逸脱を有するMASS 表現型 (mitral valve prolapse; 僧帽弁逸脱,aortic dilatation; 大動脈拡 22 心臓 V o l. 4 6 N o. 1 ( )

3 表 1 Ghent 基準 (1996 年 ) 項目大基準小基準 家族歴 / 遺伝情報 骨格系 この診断基準を満たす親, 子, または同胞の存在 FBN-1 遺伝子の突然変異 (MFSを起こし得る ) の存在 明らかなMFSとの関連が確立したFBN-1 遺伝子の haplotypeが遺伝し, 存在 鳩胸 漏斗胸 上肢長/ 下肢長比の低値, 指端長 (arm span)/ 身長比 >1.05 手首サイン, 親指サイン 脊柱側彎 >20 または脊椎すべり症 肘の伸展制限 <170 内踝の内方偏位による偏平足 寛骨臼の内方への膨隆 なし 漏斗胸( 中等度 ) 関節の過可動性 高アーチ型口蓋と叢生( 混みいった歯並び ) 頭部の異常( 長頭, 頬骨低形成, 眼球陥凹, 顎骨後退, 下がり目 ) 眼 水晶体偏位 扁平角膜 眼球軸長延長 虹彩低形成または毛様体筋低形成による縮瞳減弱 心血管 Valsalva 洞を含む上行大動脈の拡大 上行大動脈の解離 僧帽弁逸脱 主肺動脈の拡大 僧帽弁輪石灰化 胸部下行大動脈または腹部大動脈の拡大または解離 肺 なし 自然気胸 肺尖ブレブ 皮膚 なし 萎縮皮膚線条 反復するヘルニアまたは瘢痕ヘルニア 硬膜腰仙部の硬膜拡張なし 2 項目で大基準陽性 + ほか 1 項目で障害あり MFS の診断骨の項目に関しては, 大基準 4 つで項目全体として大基準陽性と判定大基準 2 つ, あるいは大基準 1 + 小基準 2 で骨の臓器障害ありと判定 大,skin; 皮膚,skeleton; 骨格 ) などがあげられる. これらの一群が本当に経時的に大動脈拡大を呈さないかは今後のデータ集積が必要であるが,FBN-1 変異があるからといって必ずしも大動脈に異常が出るわけではないようである. FBN-1 以外の遺伝子変異 MFSを疑い遺伝子検査を行うと,FBN-1 以外の遺伝子変異に遭遇することも少なくない. 先述のとおり 疾患の発生にはTGF-β が深く関与しており, その系の遺伝子変異が多く報告されている.TGF-β 受容体 2 型の変異では, 著明な大動脈の拡大のほか, 脳動脈瘤, 眼間離解や二分口蓋垂などの特徴を有し,Loeys- Dietz 症候群 (LDS) と呼称されている. その後,TGF-β 受容体 1 型やTGF-β リガンド自体, またTGF-β の下流シグナルであるSmad3 の遺伝子変異も報告されている. これらの変異でも大動脈の拡張をきたすほか, 高身長 側彎などの特徴的な体格を示す. 受容体の 23

4 表 2 改訂 Ghent 基準 (2010 年 ) 以下のいずれかを満たす場合,MFSと診断する 家族歴がない場合 (1) 大動脈基部拡大 / 解離 + 水晶体偏位 (2) 大動脈基部拡大 / 解離 +FBN-1 変異 (3) 大動脈基部拡大 / 解離 + 全身スコア 7 点以上 (4) 水晶体偏位 + 大動脈基部拡大 / 解離を生じるFBN1 変異 家族歴がある場合 (5) 水晶体偏位 + 家族歴 (6) 全身スコア 7 点以上 + 家族歴 (7) 大動脈基部拡大 / 解離 + 家族歴 全身スコア 以下の項目につき加点 手首徴候陽性かつ親指徴候陽性: 3 点一方のみの場合 1 点 鳩胸:2 点漏斗胸あるいは胸郭非対称は 1 点 後足部変形:2 点偏平足のみは 1 点 気胸:2 点 硬膜拡張:2 点 寛骨臼突出症:2 点 上節下節比の低下かつ指極長/ 身長比の増大 ( 重度の側彎がない ):1 点 側彎あるいは胸腹部後彎: 1 点 肘関節伸展障害:1 点 顔貌特徴:1 点 ( 長頭, 頬骨低形成, 眼球陥凹, 下顎後退症, 眼瞼裂外下方傾斜のうち 3 つ以上陽性の場合 ) 皮膚線条:1 点 -3D 以上の近視 :1 点 僧帽弁逸脱症:1 点変異では, 原則的には細胞内でのTGF-β のシグナリングは減弱するはずであるが, 実際の症例では亢進に転じており, それが諸症状を導いていると考えられている.Smad3 変異では上行大動脈瘤と骨関節炎の合併を,Smad4 変異では上行大動脈拡大に加えて若年性ポリープおよび遺伝性出血性末梢血管拡張症を呈する. 興味深いことに, これらの変異では水晶体の症状は伴わず, 一連の疾患において心血管系 骨格系と水晶体では病態機序に差異があることが示唆されるが, 詳細は今後の研究結果が待たれる. また, 若年性の大動脈拡大 解離の原因遺伝子としてMYHA11 やACTA2 なども知られている. これらの変異では,MFSのように特徴的な体型は呈さないため臨床的に診断をすることは容易ではないが, 家族性が濃厚な場合には遺伝子検査を試みるべきと思われる.MYH11 変異では動脈管開存症,ACTA2 変異では動脈管開存のほか, 大動脈二尖弁や脳動脈瘤を合併することが報告されている. 臨床像がやや異なるが,Ehlers-Danlos 症候群 (EDS) も鑑別を要する疾患としてあげられる. コラーゲン異常により引き起こされる疾患群であり, 伸展しやすい皮膚や軟らかい関節が大きな特徴である. いくつかのsubtypeに分類されており,MFSと鑑別が必要となるものには, 血管型 EDS(COL3A1 変異 ), 古典的 EDS(COL5A1,COL5S2 変異 ), 後彎側彎型 EDS (PLOD1 変異 ) などがあげられる. TGFβとアンジオテンシン受容体阻害薬従来のMFSの大動脈に対しての治療法は一般の大動脈瘤 解離と同様,β 遮断薬を中心とした降圧治療と必要時の人工血管置換術であった. 最近では,MFS とTGF-β の関連が明らかになるにつれ,TGF-β を標的とした治療が試みられている. 動物実験のモデルや実際に患者群において血中のTGF-β 濃度が上昇していることが報告されている 9). 動物実験では,TGF-β 中和抗体の有効性が示されている. 実臨床においては, アンジオテンシン Ⅱ 受容体阻害薬 (angiotensin Ⅱ receptor blocker;arb) であるロサルタンの効果が注目されている.ARBはアンジオテンシン受容体 1 (AT1) を阻害することでTGF-β 活性を抑制するだけでなく,AT2を活性化することで TGF-β シグナルに抑制的に作用するものと考えられている. 動物実験レベルや少数の小児例において大動脈基部の拡大抑制効果が示されている 10)11). 現在, 大規模臨床試験が進行中であり, その結果が期待されている. 当院マルファン外来での実際東京大学マルファン外来での実際のデータを示す. 24 心臓 V o l. 4 6 N o. 1 ( )

5 表 3 Ghent 基準に基づく MFS 症例の臨床評価項目 Ghent 評価項目 12) 海外 東大マルファン外来 (%) 骨大基準 n= n= 障害あり 42.3 Smad 眼 水晶体亜脱臼心血管バルサルバ洞拡大上行大動脈解離肺気胸 肺尖ブレブ皮膚 26.3 図 2 フィブリリン異常と TGF-β 関連疾患の概念図 皮膚線条反復するヘルニア硬膜家族歴 ( 問診 ) フィブリリン異常そのものに伴う物理的脆弱性と,TGF-β シグナルの異常により引き起こされる組織変性の組み合わせにより, さまざまなスペクトラムの表現型を呈すると考えられる 年 4 月から2012 年 3 月まで,Ghent 基準および改訂 Ghent 基準に基づき 157 例の成人が MFSと診断された. 臨床表現型の陽性率を表 3 に示す. 大動脈の表現型が 9 割に上るのに対して, 水晶体偏位は約 5 割程度, 骨格系の大基準を厳密に満たすのは約 2 割程度である. 同じMFSの診断であっても, 症例ごとに臨床像は非常に多彩であることがわかる. 骨格系の特徴が乏しいが大動脈拡大が顕著な症例もあれば, 一方で, 骨格系の表現型が目立つのに大動脈拡大に乏しい症例もある. この症例間の差異に関しては, 後天的な環境要素のほか,FBN-1 変異の位置や種類, またそのTGF-β との関連の度合いによるのではないかと考えている. すなわち, フィブリリンの減少 (= 主に水晶体偏位に影響する ) と,TGF-β の過剰活性 (= 大動脈に影響する ) の両者のバランスの程度によって各症例の表現型が定まっているのではないかと思われる. そういった意味においては,fibrillinopathy, TGF-β related disordersという軸で疾患をとらえると理解しやすいものと思われる ( 図 2 ). 実際, 当院で臨床的に MFSと診断した症例のうち, FBN-1 変異が検出されるのは約 7 割前後であった. 残りの 3 割程度は, 臨床的にMFSと類似の表現型を呈するにもかかわらず, 原因がFBN-1 以外にあるものと思われる.TGFβR2 やACTA2,MYH11 などが主な候補遺伝子と思われるが, そのほかの未知の遺伝子変異がある可能性もある. 原因遺伝子によって留意すべき合併症に違いはあるものの, 大動脈拡大を中心に定期的なフォローアップが必要である点では相違ない. 詳細に評価し正確な診断を下すことも重要ではあるが必ずしも容易ではない. 広い意味で 遺伝性若年性大動脈症候群 ととらえ, 適切なフォローアップを実施していくことが実臨床上は肝要と思われる. 以上,MFSと遺伝子検査の実情について概説した. 遺伝子検査を効率よく行い, どのように実臨床に応用していくかは引き続きの課題である.ARB による大動脈拡大の予防効果が期待される中, 特に小児では早期から診断し薬物介入することが必要であり, 遺伝子検査がその際の一助になるものと思われる. 今後のデータ集積と研究の進展により, さらにMFSの診断 管理 治療について発展することを期待したい. 25

6 文献 1)McKUSICK VA : The cardiovascular aspects of Marfan s syndrome : a heritable disorder of connective tissue. Circulation 1955 ; 11 : )Dietz HC, Cutting GR, Pyeritz RE, et al : Marfan syndrome caused by a recurrent de novo missense mutation in the fibrillin gene. Nature 1991 ; 352 : )Mizuguchi T, Collod-Beroud G, Akiyama T, et al : Heterozygous TGFBR2 mutations in Marfan syndrome. Nat Genet 2004 ; 36 : )Lindsay ME, Schepers D, Bolar NA, et al : Loss-of-function mutations in TGFB2 cause a syndromic presentation of thoracic aortic aneurysm. Nat Genet 2012 ; 44 : )van de Laar IM, Oldenburg RA, Pals G, et al : Mutations in SMAD3 cause a syndromic form of aortic aneurysms and dissections with early-onset osteoarthritis. Nat Genet 2011 ; 43 : )Teekakirikul P, Milewicz DM, Miller DT, et al : Thoracic aortic disease in two patients with juvenile polyposis syndrome and SMAD4 mutations. Am J Med Genet A 2013 ; 161 : )De Paepe A, Devereux RB, Dietz HC, et al : Revised diagnostic criteria for the Marfan syndrome. Am J Med Genet 1996 ; 62 : )Loeys BL, Dietz HC, Braverman AC, et al : The revised Ghent nosology for the Marfan syndrome. J Med Genet 2010 ; 47 : )Matt P, Schoenhoff F, Habashi J, et al : Circulating transforming growth factor-beta in Marfan syndrome. Circulation 2009 ; 120 : )Habashi JP, Judge DP, Holm TM, et al : Losartan, an AT1 antagonist, prevents aortic aneurysm in a mouse model of Marfan syndrome. Science 2006 ; 312 : )Brooke BS, Habashi JP, Judge DP, et al : Angiotensin Ⅱ Blockade and Aortic-Root Dilatation in Marfan s Syndrome. N Engl J Med 2008 ; 358 : )Faivre L, Collod-Beroud G, Loeys BL, et al : Effect of mutation type and location on clinical outcome in 1,013 probands with marfan syndrome or related phenotypes and FBN1 mutations : An international study. Am J Hum Genet 2007 ; 81 : 心臓 V o l. 4 6 N o. 1 ( )

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