胶原蛋白及胶原基因变异性疾病
马凡氏综合征的特征

马凡氏综合征的特征马凡氏综合征(Marfan syndrome)是一种常见的遗传性结缔组织疾病,以长而细的四肢、高而薄的身材、心血管异常和眼部疾病为特征。
该综合征是由于FBN1基因的突变引起,这是编码胶原蛋白的主要基因之一。
马凡氏综合征可以影响身体的多个系统,包括心血管系统、骨骼系统、眼部、皮肤和肺部等。
一、临床特征马凡氏综合征在不同个体之间表现出较大的变异性,因此临床表现也较为多样化。
然而,以下是马凡氏综合征最常见的临床表现。
1. 长而细的四肢:患者通常具有异常高的身高,四肢也相对较长。
手指细长,可能出现拇指与手指的横纹指纹处理。
2. 细长的身材:患者身形瘦长,具有特有的蜘蛛足(长指趾)和骨胸畸形(狭长的胸骨和窄而深的胸廓)。
3. 眼部疾病:马凡氏综合征患者常见的眼部问题包括近视、视网膜脱落、晶状体脱位和青光眼。
4. 心血管异常:大多数马凡氏综合征患者都有心血管问题,包括主动脉瘤和瓣膜脱垂,最常见的是二尖瓣脱垂。
心脏病变是马凡氏综合征患者最常致命的特征。
5. 骨骼异常:骨骼异常在马凡氏综合征患者中非常常见,包括胸骨畸形、脊柱侧弯、颈椎畸形和髋关节脱位等。
6. 皮肤:马凡氏综合征患者的皮肤通常具有较好的弹性,易于拉伸,并且较容易出现瘀斑。
7. 肺部问题:马凡氏综合征患者可能会出现气胸、肺栓塞和支气管壁扩张等呼吸系统问题。
二、诊断和遗传学马凡氏综合征的诊断通常基于临床特征的表现和家族史。
如果患者具有明显的身体特征和家族史,医生会进一步进行检查以确认诊断。
1. 家族史:马凡氏综合征大多数是遗传性的,因此家族史尤为重要。
如果存在直系亲属中有马凡氏综合征患者的情况,那么可能会有更高的易感性。
2. 心脏检查:心脏检查通常包括超声心动图、心电图和心脏磁共振成像(MRI)。
这些检查可以帮助确定是否存在心脏异常,如主动脉瘤和瓣膜脱垂。
3. 骨骼检查:骨骼X射线和骨密度测定可以评估是否存在骨骼异常,如胸骨畸形、脊柱侧弯和颈椎畸形。
马凡氏综合征动态突变

马凡氏综合征动态突变马凡氏综合征(MFS)是一种遗传性疾病,也被称为扭转型硬皮症。
它以扭曲和僵硬的肌肉、畸形和扭曲的骨骼、以及其他身体畸形为特征。
马凡氏综合征由于突变引起胶原基因的缺陷而发生。
这篇文章将讨论马凡氏综合征的动态突变。
马凡氏综合征是由于FBN1基因突变而引起的,该基因编码胶原蛋白的一种组分,它对于维持结缔组织的正常功能至关重要。
FBN1基因突变导致胶原蛋白的产生受到干扰,进而导致结缔组织的扭曲和损坏。
动态突变是指FBN1基因在不同个体中发生的不同突变类型和位置。
FBN1基因有数千个突变点,其中包括错义突变、无义突变、插入和缺失突变,这些突变会改变胶原蛋白的结构和功能。
由于FBN1基因的巨大大小和复杂性,因此马凡氏综合征的动态突变模式非常多样化。
尽管FBN1基因突变的类型和位置在不同患者中可能存在差异,但一些常见的突变点已经被发现。
其中最常见的突变是错义突变和无义突变,它们导致的氨基酸改变可能会影响胶原蛋白的稳定性和功能。
插入和缺失突变是另一类常见的突变类型,它们会导致胶原蛋白的形状发生变化。
这些突变点的分布不均匀,有些突变在胆固醇结构域中,而另一些则在胶原结构域中。
由于FBN1基因的突变广泛而复杂,因此马凡氏综合征的临床表现也会有很大的变异性。
一些患者可能表现出明显的身体畸形,如长骨骼、鸟脸、弓背等,而其他患者可能只有轻微的症状,如关节僵硬和肌肉疼痛。
动态突变可以解释为什么相同的基因突变在不同的患者中表现出不同的临床症状。
虽然马凡氏综合征的核心特征是骨骼和肌肉的扭曲和畸形,但该病还与许多其他系统的功能障碍有关。
例如,心血管系统的问题是马凡氏综合征的常见并发症之一,包括心脏瓣膜脱垂、主动脉扩张和心脏瓣膜疾病。
眼部异常也是马凡氏综合征的常见表现,包括近视、青光眼和视网膜脱离。
此外,肺部、肾脏和消化系统也可能受到影响。
动态突变的理解对于马凡氏综合征的诊断和治疗非常重要。
通过分析患者的FBN1基因,可以确定突变类型和位置,从而更好地了解患者的临床表现和并发症风险。
马凡氏综合征基因突变

马凡氏综合征基因突变马凡氏综合征(Marfan syndrome)是一种遗传性的结缔组织疾病,由于基因突变导致胶原蛋白的合成和结构异常,从而引起全身多系统的病变。
马凡氏综合征的临床表现主要涉及骨骼、眼睛、心血管系统和皮肤等多个系统。
这种疾病在全球范围内都有分布,而且不论种族和性别都有可能患上。
马凡氏综合征的发病率约为1/5000至1/10000,是一种罕见病。
它由于遗传突变所致,主要影响了胶原蛋白的形成和功能。
胶原蛋白主要存在于结缔组织中,它起着维持组织结构和功能的重要作用。
在正常情况下,胶原蛋白由三股螺旋结构组成,通过氢键相互连接在一起,形成稳定的线性结构。
而在马凡氏综合征患者中,由于基因突变导致胶原蛋白的合成和结构异常,使得其形成的三股螺旋结构不稳定,从而导致胶原蛋白的功能异常。
马凡氏综合征的主要病理特征是结构蛋白质的异常积累,尤其是胶原蛋白。
这导致了影响多个系统的病理改变。
首先,马凡氏综合征患者的骨骼系统受到严重影响。
他们通常有长而细的四肢,特别是手指和脚趾。
他们的骨骼脆弱,易于发生骨折,并且容易出现骨骺的延长或扁平足等异常。
此外,由于胸骨和肋骨异常,马凡氏综合征患者常常会出现胸骨凹陷、胸部变形或脊柱侧弯等异常。
眼睛是另一个受影响的系统。
马凡氏综合征患者通常会出现眼睛的各种问题,包括近视、角膜变形、晶状体脱位和视网膜脱落等。
这些问题可能导致视力丧失或其他眼科疾病的发生。
心血管系统是马凡氏综合征最常见和最严重的受影响系统之一。
马凡氏综合征患者通常有心脏瓣膜异常,尤其是二尖瓣和主动脉瓣的脱垂,这可能导致心脏功能不全和心脏瓣膜疾病的发生。
此外,马凡氏综合征患者易于出现主动脉瘤和主动脉夹层等心血管并发症,这些并发症可能危及生命。
皮肤是最容易观察到的受影响系统之一。
马凡氏综合征患者通常有薄而柔软的皮肤,易于出现妊娠纹和疤痕。
他们的皮肤也容易撕裂和伤害。
马凡氏综合征的诊断主要依靠临床症状和体征,以及遗传学检查。
马凡氏综合征最新研究

马凡氏综合征最新研究马凡氏综合征(Marfan syndrome,MFS)是一种遗传性疾病,主要特征为身材高大、四肢长、关节松弛、胸骨凹陷、房间隔缺损、动脉瘤等。
马凡氏综合征是由于胶原蛋白代谢异常引起的结缔组织疾病,其遗传方式为常染色体显性遗传。
近年来,对马凡氏综合征的研究取得了许多新的进展,包括马凡氏大鼠模型的建立、胶原蛋白突变的发现和治疗方法的探索等。
本文将重点介绍和探讨这些最新研究进展,以期为马凡氏综合征的防治提供科学依据。
第一部分:马凡氏综合征的遗传机制马凡氏综合征是一种遗传性疾病,其遗传方式为常染色体显性遗传。
现已发现,马凡氏综合征主要是由于胶原蛋白突变所导致。
胶原蛋白是结缔组织中重要的成分,在维持组织结构和功能方面起着重要作用。
马凡氏综合征的胶原蛋白突变主要是由于FBN1基因发生突变所致。
FBN1基因位于15号染色体上,编码胶原蛋白的一种亚型——纤维连接蛋白1(Fibrillin-1)。
FBN1基因突变会导致纤维连接蛋白1的缺陷,进而破坏组织的结构和功能。
第二部分:马凡氏大鼠模型的建立和应用为了研究马凡氏综合征的发生机制和寻找治疗方法,研究人员建立了马凡氏大鼠模型。
通过基因突变和基因编辑技术,研究人员成功地制造了马凡氏大鼠,从而模拟出人类马凡氏综合征的症状和特征。
马凡氏大鼠模型为研究马凡氏综合征提供了重要的工具,有助于研究人员进一步了解该病的发生机制和药物的研发。
第三部分:马凡氏综合征的治疗方法研究目前,马凡氏综合征尚无特效药物治疗,而主要的治疗方式是手术矫正。
然而,近年来,研究人员发现了一些有望治疗马凡氏综合征的药物和治疗方法。
例如,最新研究表明,美利奴单抗(mAb)具有治疗马凡氏综合征动脉瘤的潜力。
此外,遗传治疗也成为研究热点,通过向患者体内引入正常的FBN1基因,可以恢复胶原蛋白的功能,从而治疗马凡氏综合征。
虽然这些治疗方法还处于实验室研究阶段,但为马凡氏综合征的治疗提供了新的思路和希望。
胶原蛋白及其相关疾病

5 1 个 外显子 : I 型 胶 原 蛋 白 2链 由 C O L 1 A 2基 因 编
码, 位于 7 q 2 2 . 1 , 约 3 8 k b大 小 。C O L 3 A1基 因 位 于 2 q 3 1 , 编码 Ⅲ型胶 原蛋 白。人 Ⅳ型胶 原 蛋 白 0 【 l , 0 【 2链
1 胶原 蛋白与脑血管疾病
( Ⅳ) 和0 L 5 ( V) I , 它们 是 基 底 膜 的微 量 成 分 。 5
( V) I 链 的基 因密码定 位于含 A l p o r t 综合 征定位点 的第 1 0号染色体上 。 胶 原 蛋 白也 由 仅一氨基 酸组成 , 氨 基酸 组成 具 有 以下的特点 : 含 有大量 的甘氨酸 , 几乎 占总体 胶原 蛋 白 氨 基酸 的 1 / 3 。胶 原 蛋 白中存 在 羟脯 氨 酸 和 羟 赖 氨 酸, 而其他蛋 白质则不存在羟赖氨酸 , 也很 少有羟 脯氨
酸, 胶原蛋 白中脯 氨酸 和羟脯 氨酸 的含 量 是所 有蛋 白
脑 中风 即脑卒 中 , 是我 国仅次 于心血管 疾病 、 恶性 肿瘤 的第 三位 死亡原 因 , 每年 引起 1 5 0万人 死亡 , 更 是
导致成人 残疾 的第一位疾病 。虽 然脑 卒 中发病率 高 、
致残率 高、 经 济花 费大 , 但其 是一 种 可预 防 的疾 病 , 已 有 完善 的预防措施 , 脑 卒 中的遗 传学 研究 对卒 中的早
・
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生 物 学教 学 2 0 1 3 年( 第3 8 卷) 第4 期
有一种病叫马凡氏综合征

有一种病叫马凡氏综合征马凡氏综合征(Marfan syndrome)是一种常见的遗传性结缔组织疾病,病因是由于胶原蛋白突变导致的。
它最早是由法国儿科医生安东尼·贝纳迪勒·马凡(Antoine Marfan)在20世纪初首次描述的,并以其名字命名。
马凡氏综合征在全球范围内都有发病,不分种族和性别。
它的主要特征是身材高大、骨骼畸形、皮肤弹性降低以及眼部、心脏和血管异常等。
下面将详细介绍马凡氏综合征的病因、症状和治疗方法。
一、病因马凡氏综合征是由于FBN1基因突变导致的。
FBN1基因位于第15号染色体上,编码胶原蛋白纤维连接蛋白1(fibrillin-1)。
胶原蛋白纤维连接蛋白1是一种在结缔组织中常见的蛋白质,它的主要作用是支持和维持组织的结构。
马凡氏综合征患者的FBN1基因发生突变,导致胶原蛋白纤维连接蛋白1的功能异常。
正常情况下,胶原纤维连接蛋白1会与其他蛋白质结合形成弹力纤维,提供组织的弹性。
但是在马凡氏综合征患者中,这些纤维变得容易断裂,导致结缔组织受损,引发病症。
二、症状1. 身材高大:马凡氏综合征患者通常身材高大,个子超过正常人群的平均身高。
2. 骨骼畸形:马凡氏综合征患者的骨骼存在畸形,主要表现为肢体异常长、指骨纤维化、胸骨鸡胸或漏斗胸等。
3. 眼部异常:马凡氏综合征患者常见的眼部异常包括近视、晶状体脱位、玻璃体积血或视网膜脱离等。
4. 心血管异常:马凡氏综合征患者最常见的并发症是心血管疾病,如主动脉瘤、主动脉弓延长、二尖瓣脱垂等。
5. 皮肤异常:马凡氏综合征患者的皮肤弹性降低,易发生牵拉皮病和妊娠纹。
由于马凡氏综合征患者症状的多样性,临床上往往需要结合相关的体格检查、家族史以及基因检测结果来做出诊断。
三、治疗方法马凡氏综合征目前无法治愈,治疗主要是针对症状进行控制和预防并发症的发生。
具体的治疗方法包括:1. 药物治疗:对于马凡氏综合征患者的心血管病变,常规的药物治疗包括β受体阻滞剂、血管紧张素转换酶抑制剂等,以减轻心脏负担,并预防主动脉瘤的发生。
马凡氏综合征遗传规则

马凡氏综合征遗传规则马凡氏综合征(Marfan Syndrome)是一种遗传性结缔组织疾病,它主要影响眼睛、心脏、血管和骨骼等组织器官。
这种疾病是由于胶原蛋白突变引起的,在全球范围内非常罕见,预计每1万人口中可能有2-3人会患上这种疾病。
马凡氏综合征遗传规则与疾病的发病机制密切相关,本文将探讨该疾病的遗传规律及其对后代的影响。
马凡氏综合征主要由FBN1基因突变引起,该基因位于人体第15号染色体长臂上。
FBN1基因编码胶原蛋白的一种亚型,这种亚型在结缔组织中起着关键作用,包括血管壁、皮肤、骨骼和心脏等部位。
FBN1基因突变导致胶原纤维形态和功能异常,进而引起马凡氏综合征的各种症状。
马凡氏综合征可以通过遗传方式传递给下一代。
根据遗传学原理,马凡氏综合征可以分为两种类型:常染色体显性遗传和新突变。
常染色体显性遗传是指由已经患有马凡氏综合征的父母传递给子女。
对于马凡氏综合征患者,他们的每个子女都有50%的概率继承该疾病。
这是因为患者在其体细胞中包含一个携带有FBN1突变的染色体,当其生育子女时,该突变的染色体有50%的机会传递给下一代。
因此,有马凡氏综合征的患者婚后要接受遗传咨询,以了解该疾病对子女的风险,以及可能采取的预防措施。
与常染色体显性遗传不同,新突变是指马凡氏综合征患者的父母并未患有该疾病,而是由患者自身的FBN1基因发生新的突变引起的。
在这种情况下,马凡氏综合征患者的子女继承该疾病的风险较低。
根据统计数据,发生新突变的概率大约是25-30%。
除了这两种类型的遗传方式外,马凡氏综合征还具有一些变异和不完全外显的特征。
这意味着即使某个人携带了FBN1突变,他或她也不一定会展示出明显的马凡氏综合征症状。
因此,在一些情况下,马凡氏综合征的发病风险可能被低估了。
对于马凡氏综合征的患者和其家人来说,基因检测是非常重要的。
一旦确诊为马凡氏综合征,患者和家人可以采取一系列的预防和护理措施,以减轻疾病的影响。
胶原蛋白基因的致病机制

胶原蛋白基因的致病机制
胶原蛋白是人体中最丰富的蛋白质之一,它在细胞外基质中起着支撑和结构作用。
胶原蛋白由不同类型的蛋白质组成,其中由COL1A1和COL1A2基因编码的胶原蛋白I是最常见和重要的类型。
某些突变或异常可导致胶原蛋白基因的致病性变化,从而引发一系列疾病或症状。
以下是胶原蛋白基因变异的一些致病机制:
1.遗传突变导致结构异常: 遗传突变可能导致COL1A1和COL1A2基因编码的蛋白质结构发生异常,使得胶原蛋白的组装、折叠或交联过程发生问题,导致异常的胶原纤维形成。
2.影响细胞外基质组织的稳定性: 胶原蛋白是细胞外基质中重要的组成部分,突变可能影响胶原蛋白与其他细胞外分子相互作用,降低组织的稳定性和强度。
3.结缔组织疾病的发生: 胶原蛋白基因突变可能导致多种结缔组织疾病,如骨质疏松症、Ⅰ型胶原病、骨关节炎等。
这些疾病通常与骨骼、关节、皮肤和其他结缔组织的异常相关。
4.影响器官结构和功能: 胶原蛋白是人体中多种器官结构的重要组成部分,突变可能导致器官结构异常或功能受损,如血管壁的脆弱性增加、皮肤弹性减少等。
5.其他影响: 胶原蛋白基因变异也可能与其他疾病如心血管疾病、肌肉和关节疾病等有关。
胶原蛋白基因变异导致的疾病表现多种多样,严重程度也有所不同。
针对特定疾病的治疗方法通常依赖于症状的严重程度和致病机制的具体情况。
对于某些疾病,治疗可能会包括症状管理、药物治疗以
及物理治疗等多种方式。
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胶原蛋白及胶原基因变异性疾病资料来源:琪乐美胶原蛋白胶原是多种结缔组织的主要成分,维持着组织和器官的完整结构,并与人体早期发育、器官形成、细胞间的连接、细胞趋化、血小板凝集以及膜的通透性等功能密切相关。
胶原产生过多或过少、以及胶原结构的缺陷都可导致疾病。
所有胶原分子都是由3条α链组成的三股螺旋结构,某些胶原的3条α链是相同的,某些胶原的3条α链则完全不同。
目前已经鉴定出19个类型、30多种不同基因结构的α链,每条α链都是由重复的2Gly2X2Y2序列组成,其分子式是(Gly2X2Y)n。
甘氨酸(Gly)占氨基酸总数的1/3,它的固定位置限制了三股螺旋结构。
X、Y代表着甘氨酸以外的其他氨基酸,其中以脯氨酸和羟脯氨酸为最多。
一、I型胶原基因变异性疾病目前发现编码Ⅰ型胶原2种α链的COL1A1和COL1A2基因可以发生100多种突变,其中最主要的突变见于先天性成骨不全。
先天性成骨不全以脆弱易折的骨骼、蓝色巩膜(由于巩膜过度透明,则显示出内衬的蓝色眼脉络膜)及耳聋(耳硬化所致)为其特点。
临床上分3个类型,胎儿型最为严重,患儿多于出生后很快死亡,或死于宫内。
婴儿型比较常见,出生后即可有骨折,4~5岁后骨折次数频繁。
少年型是最轻的一型,出生时可见骨折,但至儿童时则反复出现骨折。
单个碱基的取代是突变的主要形式,最常发生的是COL1A1或COL1A2上甘氨酸的密码子被其他氨基酸的密码子所取代,而甘氨酸是三股螺旋中每条α链上的最本质的氨基酸。
当其被取代时,就会导致疾病的发生。
除取代单个碱基外,其他突变还包括插入、缺失、DNA剪接缺陷及COL1A1无效等位基因的出现。
每个成骨不全的家族有自己固定的缺陷,但也有人报道,曾在不同的家族出现了同一突变,而同一家族中也可出现Ⅰ型胶原基因的不同突变。
如果由于缺陷链的存在影响了三股螺旋的折叠,那么未折叠的分子将在纤维母细胞内发生堆积,然后被降解。
如果缺陷的α链已经形成了三股螺旋,螺旋中缺陷的分子可以扭曲,进而妨碍正常胶原纤维的形成,影响纤维的形态。
由于Ⅰ型胶原分子有2条α1(Ⅰ)链和1条α2(Ⅰ)链,因此发生在α2(Ⅰ)链COL1A2的突变要比发生在α1(Ⅰ)链COL1A1相类似突变的后果温和。
α链上甘氨酸被替代的位置以及其他突变发生的位置在很大程度上决定着突变的后果。
由于三股螺旋结构的形成是从C端朝向N端,因此在多数情况下靠近三股螺旋片段C末端的突变,比发生在N端附近的突变更为严重。
Ehlers2Dahlos综合征(EDS)是Ⅰ型胶原基因突变和(或)胶原合成酶活性缺陷导致的疾病,临床分10个亚型。
其特征是关节伸展过度,皮肤变薄、脆弱、弹性差,并有其他结缔组织受损的表现,可出现不同部位的憩室或腹股沟疝等。
EDS ⅦA和ⅦB型是COL1A1(ⅦA型)或COL1A2(ⅦB型)突变,是由于I 型前胶原分子中前α1(Ⅰ)或前α2(Ⅰ)mRNA在加工过程中外显子6或外显子6的一部分出现跳跃。
外显子6编码的序列包括前胶原N2蛋白酶作用的断裂部位。
因此,外显子6的突变能阻止N端前多肽的断裂,使I型胶原丧失正常结构,出现一系列临床症状。
EDSⅦC型是由于N2蛋白酶活性的缺陷而阻断了Ⅰ型前胶原裂解过程。
以指(跖)细长、晶体脱位和心血管系统异常(以主动脉病变最多见,严重时可出现夹层动脉瘤)为其主要特征的Marfan综合征是由于α2(Ⅰ)链2Gly2X2Y三联体中精氨酸在Y的位置上代替了谷氨酸。
骨质疏松症是骨生成缺陷的一种类型,也是I型胶原基因突变性疾病。
骨生成缺陷的临床分型变异很大,有的在出生前后发生死亡,有的患者临床表现则极其轻微。
因此,在临床上很难将骨生成缺陷患者从有骨质疏松症和骨折史的家族中筛选出来。
第一个证明骨质疏松患者Ⅰ型胶原基因突变的证据是1位来自有隐性遗传的骨生成缺陷患者的父母,前α2(Ⅰ)链C端多肽的COL1A2基因密码序列有4bp 缺陷,这4bp的缺陷改变了前多肽最后33个氨基酸的结构。
患者的父母是第三代表兄妹突变杂合携带者,患者从父母遗传了同样的缺陷。
其父母没有任何骨生成缺陷的临床表现,但是两者都有早期出现(30岁左右)骨质疏松的X线证据。
Spotila等于1991年发现某些出现骨质疏松的患者有氨基酸替代突变,α2(Ⅰ)链三股螺旋片段中619位氨基酸位置上的甘氨酸被丝氨酸所替代,或α1(Ⅰ)链三股螺旋结构的第43位甘氨酸被半胱氨酸所替代。
此外,Ⅰ型胶原突变导致骨质疏松的其他例子还有COL1A2内含子9中11bp缺失,使α2(Ⅰ)mRNA在形成过程中出现外显子9的跳跃现象。
α1(Ⅰ)链三股螺旋片段19位甘氨酸被半胱氨酸替代的患者也可出现关节过度伸展,还可出现脊椎骨质疏松、脊柱侧凸以及强直性脊柱炎。
X或Y位置上的取代要比甘氨酸位置上被取代的后果温和得多,常常不引起骨生成缺陷,而仅仅是引起骨生成减少及骨质疏松等。
二、Ⅱ型胶原基因变异性疾病Ⅱ型胶原是软骨的主要成分,Ⅱ型胶原的突变可以导致严重的软骨发育异常。
但有关Ⅱ型胶原基因突变的研究不如I型胶原基因突变的研究那么深,其原因就是因为体外传代培养软骨细胞受到一定限制。
Ⅱ型胶原基因所有突变都是杂合性突变,包括甘氨酸密码子的取代、插入、缺失,另外还可出现单个碱基的取代和缺失。
目前发现具有Ⅰ型胶原突变的骨生成缺陷者,也常有Ⅱ型胶原突变的软骨发育不良,此谓异因同效效应。
Ⅱ型胶原突变不仅仅是出现软骨发育不良,也可出现骨关节病。
在某些骨关节病家族中已经发现骨关节病的连锁基因COL2A1,并且在某些发生骨关节病的COL2A1基因中发现杂合的单个突变碱基,突变是由半胱氨酸密码子在519位氨基酸位置上取代了精氨酸密码子。
突变未改变甘氨酸位置上的氨基酸,但改变了Y位置上的氨基酸。
前面已经讨论到X和Y位置上氨基酸被取代的后果要比甘氨酸被取代的后果温和,这就可以解释为什么骨关节病患者病情较软骨发育不良患者轻。
虽然已经有很多资料表明Ⅱ型胶原突变者有发生骨关节病的倾向,但是否能将其作为预测骨关节病的标志,还需要做更多的工作。
值得强调的是Ⅱ型胶原不是软骨的惟一胶原,Ⅸ型和Ⅺ型胶原的突变也是某些骨关节病患者的发病因素。
三、Ⅲ型胶原基因变异性疾病Ⅲ型胶原和Ⅰ型胶原分布相类似,但不存在于骨和肌腱纤维中。
血管壁、皮肤和肠壁都是Ⅲ型胶原比较丰富的组织。
Ⅲ型胶原突变主要见于Ⅳ型EDS和动脉瘤患者。
Ⅳ型EDS是该综合征中最严重的一型,有时能并发大动脉和肠壁破裂。
目前已经鉴定的突变类型有20种,包括不同单个碱基的替代、缺失以及mRNA 剪接缺陷。
一般来说,前述I型胶原的突变类型也是Ⅳ型EDS中Ⅲ型胶原的突变类型。
在Ⅳ型EDS中,大动脉破裂是Ⅲ型胶原突变的典型后果。
Kontusaari 等最早报道了动脉瘤患者家族成员中Ⅲ型胶原突变的证据,发现该家族成员中Ⅲ型胶原619位甘氨酸被精氨酸所取代。
此后,Kuivaniemi等、Deak等、Majamaa等以及Liu等也分别发现其他多发大动脉瘤、包括脑动脉瘤患者的家族中存在着Ⅲ型胶原结构和Ⅲ型胶原合成的异常。
虽然动脉硬化和高血压可以加速主动脉瘤的发生,但目前研究已表明主动脉瘤的根本发病因素是Ⅲ型胶原遗传缺陷性疾病。
有人认为COL3A1基因的突变可以作为主动脉瘤的遗传易感标志。
除此之外,值得强调的是除Ⅲ型胶原外,动脉壁还含有其他重要蛋白质,如弹性硬蛋白、原纤维纤丝。
因此,除Ⅲ型胶原基因突变外,动脉瘤也可以由弹性硬蛋白、原纤维纤丝蛋白的基因突变而导致。
四、Ⅳ型胶原基因变异性疾病Ⅳ型胶原仅存在于基底膜,人们在20年前就已知道Ⅳ型胶原是由2条α1(Ⅳ)和1条α2(Ⅳ)组成,近年发现Ⅳ型胶原分子中还存在α3(Ⅳ)、α4(Ⅳ)和α5(Ⅳ),它们是基底膜的微量成分。
α5(Ⅳ)链的基因密码定位于含Alport综合征定位点的第10对染色体上。
Alport综合征是肾脏遗传性疾病,又称遗传性肾炎,是由于COL4A5基因突变而导致,特点是慢性进行性肾功能衰竭,高频感应性耳聋和眼病变,如球形或圆锥形晶状体、色素性视网膜炎、黑蒙和高度近视等。
该综合征仅见于男性,女性携带突变基因者不发病。
在Alport综合征的家族成员中已经发现50多种形式的COL4A5突变基因,包括基因序列异常、缺失、插入和单个碱基的替代等形式。
除此之外,目前人们还在探索是否还有Ⅳ型胶原基因的其他突变形式而导致的其他遗传性肾脏疾病。
五、Ⅶ型胶原基因变异性疾病Ⅶ型胶原是锚状纤维的主要成分,位于表皮的基底膜和真皮的乳头层,参与保持皮肤的附属器形成。
锚状纤维异常的证据最初是发现某些皮肤松解症患者存在锚状纤维形态异常或数量减少。
后来人们又发现了皮肤松解症的显性和隐性遗传连锁基因COL7A1,通过对皮肤松解症家族成员的研究,证明COL7A1基因突变可以导致皮肤松解症,突变形式是纯合的单个碱基的替代,α1(Ⅶ)链C末端一个高度保守区域中蛋氨酸密码被赖氨酸密码所取代。
但近来Christina等又先后报道,皮肤松解症家族成员中有COL7A1基因外显子91和外显子73中的甘氨酸被精氨酸所替代的现象。
六、其他胶原基因变异利用转基因鼠研究突变胶原基因序列,使人们进一步认识某些人类疾病是否是由于胶原基因突变而致,并可以进一步观察突变胶原基因的序列。
表达部分缺陷COL9A1基因的转基因鼠,可以发展为伴有轻度骨质疏松的骨关节病,因此说突变的Ⅸ型胶原基因和突变的Ⅱ型胶原基因一样可以引起骨质疏松和骨关节病。
表达截断的Ⅹ型胶原基因的转基因鼠可以出现脊柱干骺端发育异常,表明相应的人类疾病似乎是由于COL10A1突变所致。
七、胶原合成酶活性的缺陷胶原合成涉及到翻译后修饰,该过程至少需要8种特异性酶。
目前已经发现其中3种酶的缺陷,这3种酶是Lysyl羟化酶、前胶原N蛋白酶和Lysyl氧化酶。
多数Ⅳ型EDS有Lysyl羟化酶活性异常,临床表现为皮肤柔软、弹力过度、关节过度伸展、脊柱侧弯、脊柱后突、瘢痕形成差、肌张力减退、视网膜剥离、眼球脆弱可发生自然破裂等。
在Lysyl羟化酶反应中形成的羟赖氨酸有2个重要功能:(1)它是碳水化合物的附着点;(2)保持胶原分子的稳定性。
因此,Lysyl羟化酶活性缺陷将导致结缔组织疾病。
Ⅶ型EDS是由于前胶原N端前多肽裂解异常,其中A、B2型是由于COL1A2的突变,从而妨碍了前多肽裂解。
EDSⅦC型则未发现有I型胶原的异常,裂解是由于I型前胶原N蛋白酶活性的缺陷。
Ⅸ型EDS和Menkes综合征是X连锁隐性遗传性疾病。
主要特征是Lysyl 羟化酶活性缺陷所导致的铜代谢异常。
其临床表现是膀胱憩室、腹股沟疝、皮肤松弛和皮肤伸展过度以及伴有枕骨角外生骨疣的骨骼异常。
人们目前在30多种胶原基因中仅鉴定出上述6种突变的胶原基因,这说明有关胶原基因变异的研究还是刚刚开始,还会有更多的胶原基因变异性疾病需要人们去探索、去认识。