作者：郑家伟，赵泽亮，上海交通大学医学院附属第九人民医院∙口腔医学院口腔颌面-头颈肿瘤科

脉管系统病变是最常见的先天性新生儿异常。头颈部脉管畸形约占脉管系统病变的60%，大约每22名儿童中就有1名发生脉管畸形。脉管异常分为血管源性瘤和脉管畸形两大类，血管源性瘤主要是血管瘤（先天性和婴幼儿型）和其他血管肿瘤；脉管畸形是根据受影响的脉管类型命名，包括毛细血管、静脉、淋巴管、动静脉和混合畸形。大多数类型的脉管系统病变是由先天性和（或）体细胞突变引起的。深入研究突变的细胞效应，可更好地理解疾病潜在的病理生理学机制，有助于开发新的治疗方法。

1.脉管肿瘤的病因和遗传机制

1.1婴幼儿血管瘤（infantile hemangioma，IH）

IH由血管内皮细胞（endothelial cell，EC）增生引起。其典型的临床特征是：常在出生后几天至1个月内出现，早期表现为红色小斑点，随后体积迅速增大，在患儿1个月及4～5个月时快速增殖，达到其最终体积的80%。1岁以后进入自然消退过程，可持续3～8年甚至更长时间。EC异常增殖的原因尚不清楚，多个信号通路参与了EC的异常增殖及IH的生成，目前的研究主要集中于VEGF/VEGFR、NOTCH、β-drenergic、Tie-2/Angiopoietin、HIF-α、以及PI3K/Akt/mTOR等信号通路上。

血管内皮生长因子受体-1（vascular endothelial growth factor receptor-1，VEGFR-1）是VEGFR家族的成员，并与VEGF-A，VEGF-B和胎盘生长因子结合。IH起源于血管瘤干细胞（hemangioma stem cells，HemSCs），其可以形成肿瘤中3种最突出的细胞类型：内皮细胞，周细胞和脂肪细胞。在使用HemSC构建的裸鼠IH模型中，发现了VEGF-A或VEGF-B在HemSC中诱导VEGFR-1介导的ERK1/2磷酸化并促进HemSCs向内皮细胞的分化。

NOTCH3是壁细胞分化和成熟的关键调节因子，在HemSCs中表达，表明NOTCH3可能在血管瘤干细胞-壁细胞分化和病理性血管稳定中起作用。NOTCH3在增殖的IHs中的NG2+PDGFRb+血管周围HemSCs和CD31+GLUT1+血管瘤内皮细胞（hemangioma endothelial cells，HemECs）中表达，并且在消退的IH中主要限于aSMA+NG2loPDGFRblo壁细胞。在IH的小鼠模型中，NOTCH3敲低或NOTCH3抑制剂的全身表达可显着降低IH血流量、血管口径和aSMA+血管周细胞的覆盖率。因此，NOTCH3对于HemSC向壁细胞分化是必需的。

目前主要认为IH源自于CD133（+）/CD34（+）循环祖细胞和干细胞。将这种“血管瘤干细胞”注射到裸鼠体内，小鼠出现血管瘤样病变。VEGF-A信号似乎是IH形成的关键，因为HemECs中VEG-FA信号通路变化会导致IH形成。对参与EC增殖、迁移、黏附或VEGF-A调节的24个基因进行测序，发现了整合素样分子肿瘤内皮标志物8（tumor endothelial marker 8，TEM8）和VEGFR2的种系“风险因子”变异型。

TEM8的变异型可以显性-阴性方式起作用，而VEGFR2中的变异型起到功能丧失性改变的作用。突变的TEM8和VEGFR2在复合体中隔离β整合素，并负向调节β整合素活性和NFAT转录功能，导致VEGFR1表达降低。因此，隔离VEGF是不可能的，它与VEGFR2结合，激活下游信号，导致HemECs增殖。

1.2先天性血管瘤（congenital hemangioma，CH）

先天性血管瘤是一种罕见病，在出生时已经完全形成。先天性血管瘤有3种类型：快速消退型（rapidly involuting congenital hemangioma，RICH）、部分消退型（partially involuting congenital hemangioma，PICH）和非消退型（noninvoluting congenital hemangiomas，NICH）。其与婴幼儿血管瘤的不同之处在于不表达葡萄糖转运蛋白1。

目前已鉴定出GNAQ（guanine nucleotide binding protein）和GNA11的谷氨酰胺209（Gln209）位点的互斥和镶嵌错义突变。GNAQ编码鸟苷酸结合蛋白G（q）α，而鸟苷酸结合蛋白G（q）α是复合体中的一个可将GTP水解为GDP的亚基。据报道，80%以上的葡萄膜黑色素瘤存在相同的体细胞突变。其中，Gln209错义突变激活GTP依赖性信号，导致MAPK和（或）YAP信号传导的组成性激活，这些途径也可能参与了RICH和NICH的形成。

1.3化脓性肉芽肿（pyogenic granuloma，PG）

PG是一种常见的良性血管肿瘤，其发生于毛细血管畸形（capillary malformation，CM）已是公认的事实。PG的临床特征是：皮损以孤立性红色丘疹或息肉形式存在，可出现溃疡、出血，易引起感染，可在几周或数月时间内迅速生长，但大多数情况下很少超过1 cm。继发性PG中存在体细胞GNAQp.Arg183Gln突变，反映出潜在的CM的细胞来源。此外，在10个继发性PG中，8个出现BRAFp.Val600Glu体细胞突变，1个出现NRASp.Gln61Arg突变。

相反，孤立性PG中可检测到BRAFp.Val600Glu（3/25）或p.Gly464Glu突变或KRASp.Gly13Arg（1/25）突变。因此，推测BRAFp.Val600Glu突变是孤立性PGs的驱动因素；且在继发性PG中，是对GNAQp.Arg183Gln突变的CM背景的二次打击。另外对25个PGs的研究发现4个标本中的BRAF突变和1个标本中的KRAS突变。12例PGs由毛细血管畸形引起的，在7/12标本中显示GNAQ和BRAF的突变。总之，上调的RAS/MAPK信号似乎是PG发生的关键机制。

2.脉管畸形的病因和遗传机制

2.1毛细血管畸形（capillary malformations，CM）

CM也称为葡萄酒色斑，CM和Sturge-Weber综合征与体细胞Arg183GNAQ突变有关，这与在先天性血管瘤中发现的Gln209突变不同。如在黑色素瘤中所见，GNAQp.Gln209Leu和GNAQp.Arg183Gln在转染HEK293T细胞后诱导ERK活化，但对p.Arg183Gln的作用比对p.Gln209Leu温和。非典型CM患者有时伴有动静脉畸形（arterio-venous malformations，AVM），此类病变称为CM-AVM。快流速病变包括动静脉瘘、AVM或Parkes-Weber综合征。

CM-AVM是常染色体显性遗传，由RASA1突变引起，1/3的患者属于快流速病变。因此，大多数（70%）具有特征性的CM。约半数CM-AVM患者可鉴定出RASA1突变，该类病变称为CM-AVM。RASA1突变导致其功能丧失。在超过100个CM-AVM家族中，报道了超过40个截短突变。根据表型异质性和外显率降低（98%），假设同一基因的第二个等位基因上有一个体细胞第二突变，这些体细胞突变是非遗传性的，可导致RASA1编码的蛋白质完全缺失。这就解释了遗传性脉管畸形为何局部化、多灶性，且病灶数量随着患者年龄的增加而增多的原因（继发性遗传）。

RASA1编码RASp21蛋白激活因子1（p120RasGAP），p120RasGAP通过增强其较弱的内在GTP酶活性而使RAS失活。p120RasGAP单独或通过膜联蛋白A6募集到受体酪氨酸激酶活化的细胞膜上。p120RasGAP对于EC网络的组织，细胞生长、分化和增殖至关重要。此外，它通过与p190RhoGAP或FAK16的相互作用而参与EC运动。p120RasGAP还通过与AKT结合，保护细胞免于凋亡。因此，在CM-AVM1患者中，RAS/MAPK激活时间延长，可导致几种细胞行为的改变。

目前已经识别出第2种CM-AVM病变，称为CM-AVM2，它与CM-AVM1不同。CM-AVM2由EPHB4中的功能丧失突变引起，并且CM-AVM2患者在唇和上胸部周围具有典型的小毛细血管扩张，较少发生脑内快流速病变。EPHB4是在血管发育过程中优先在静脉EC中表达的跨膜受体，配体EphrinB2也是一种跨膜蛋白，在动脉ECs上表达。EPHB4主要通过RAS/MAPK/ERK1/2途径发挥作用，在与p120Ras-GAP相互作用时发挥抑制效应，后者是EPHB4的直接效应物。因此，EPHB4（CM-AVM2）或p120RasGAP（CM-AVM1）的功能丧失具有类似的作用—激活RAS和MAPK/ERK1/2通路。

2.2遗传性出血性毛细血管扩张症（hereditary hemorrhagic telangiectasia，HHT）

HHT是常染色体显性遗传病，常累及机体皮肤、眼、鼻、口、舌、指、趾、胃肠道、肺、肝及脑等；体表的毛细血管扩张常不高于皮肤表面，大小从针尖到小豌豆，颜色鲜红或紫红，压之退色。

5个基因位点与HHT有关；已鉴定出的3种基因中，90%的患者至少有1个基因发生突变。HHT1由内皮素（endothelin，ET）中的功能丧失突变引起，HHT2由激活素受体样激酶1（activin receptor-like kinase，ALK1）中的功能丧失突变引起。编码下游效应物SMAD4的MADH4功能缺失突变，导致青少年息肉病、HHT综合征，连锁研究发现染色体5q31.3至32（HHT3）和7p14（HHT4）的其他突变位点。在HHT5中，于生长、分化因子2或骨形蛋白（GDF2或BMP9）鉴定出替代位点，即ALK1的配体。这些突变基因都编码参与BMP信号通路的蛋白质。ALK1和内皮素在EC膜上表达受体复合体。

内皮素作为共同受体，增加BMP9/BMP10/ALK1信号传导，导致受体磷酸化和R-SMAD1/5/8和co-SMAD、SMAD4的激活。它们可作为转录因子，抑制EC迁移和增殖，维持静息内皮状态。此外，人脐静脉内皮细胞中ALK1缺失和BMP9/10配体阻断后，VEGF和AKT信号增强。这是由于BMP9/10调节的PTEN活性抑制丧失所引起，可导致不受抑制的PI3K/AKT信号传导。

2.3静脉异常（venous abnormalities）

2.3.1散发性静脉畸形、多灶性静脉畸形、遗传性皮肤黏膜静脉畸形和蓝色橡皮疱痣综合征

静脉畸形（venous malformations，VMs）是临床上最常见的脉管畸形之一，它是由大小不等的扩张静脉构成，是一种低流速的脉管畸形，随身体的发育呈一定速度的生长，无自愈性，不会自行消退，约40%发生于头、面颈部，其中以口腔颌面部及气道内多见。

遗传性皮肤黏膜静脉畸形（hereditary cutaneomucosal venous malformations，VMCMs）非常罕见，患者的临床特征是蓝色瘤体特征性地发生于口腔黏膜，形成突出的蓝紫色瘤体，病变很少累及内脏器官。蓝色橡皮疱痣综合征（blue rubber bleb nevus syndrome，BRBNS）可累及全身不同部位，主要累及皮肤和消化道。皮肤损害可位于体表任何部位，主要在双侧下肢和躯干，表现为暗红、暗蓝、黑色的橡皮样结节，压之退缩，松开后立即恢复原样。累及胃肠道，可引起肠套叠、穿孔和消化道出血、呕血及反复发生柏油样便，造成严重贫血，生长发育迟滞。

VMs、VMCMs和BRBNS是由编码TEK基因的内皮受体酪氨酸激酶TIE2突变引起的。突变位于细胞内酪氨酸激酶中、激酶插入点或羧基末端尾部，导致氨基酸取代或产生C端过早终止密码子。它们在不存在配体的情况下，诱导TIE2受体磷酸化。VMs中的体细胞激活突变通常作为患者的特征性病变出现，在同一等位基因上是单突变或双突变。L914F是最常见的体细胞突变，且仅在散发性VM中出现。一些散发性患者有多处病变（multiple venous malformation，MVM）。这些患者往往是第一次突变的镶嵌，紧接着它们在病变区域产生二次打击，典型的组合是Y897C-R915C。

最常见的遗传性VMCM发生的突变是R849W，其导致TIE2弱磷酸化。这需要一个体细胞的二次打击来形成病变，例如散发性MVM患者的镶嵌突变。目前已知3种TIE2配体：血管生成素1（angiopoietin，ANGPT1）、血管生成素2（ANGPT2）和血管生成素4（ANGPT4）。ANGPT1能够激活TIE2，导致受体磷酸化，而ANGPT2是TIE2活性的背景依赖性调节剂。

在EC中，配体结合引起TIE2的多聚化及交叉磷酸化，不仅会引起经典PI3K/AKT途径的激活，也会导致MAPK途径激活。在VM中，PI3K/AKT/mTOR信号传导似乎是主要的下游信号传导机制。通过鉴定编码磷脂酰肌醇-4，5-二磷酸3-激酶催化亚基α（p110alpha）的PIK3CA突变，更加证实了这一点。p110alpha是PI3K复合体的重要组成部分，存在于半数缺乏TIE2突变的VM中。

PIK3CA突变形式的过表达也可激活AKT并破坏特征性的EC单层形态，导致细胞外基质纤维连接蛋白缺失，ANGPT2和PDGF-B表达下调。BRBN病变还包含TEK中的点突变，导致受体的配体非依赖性激活。大多数患者具有体细胞TEK双突变（T1105N-T1106P、Y897F-R915L），并诱导PI3K/AKT信号传导。在BRBN的远中端病变中，鉴定出相同的双突变，尽管在血液中未检测到突变的痕迹。因此，暂时被限制的循环细胞活动，可能参与诱导新病变的形成。

2.3.2过度角化性皮肤毛细血管静脉畸形（hyper-keratotic cutaneous capillary venous malformation，HC-CVM）

过度角化性皮肤毛细血管静脉畸形是与先天性脑海绵状血管畸形（cerebral cavernous malformation，CCM）相关的最常见的皮肤病变，临床表现为皮肤的蓝色变色，或从浅表病变向外辐射的几个曲折血管。与CCM1一样，具有CCM的HC-CVM患者在KRIT1中有先天性功能丧失突变。KRIT1与CCM2和CCM3相互作用，以形成调节MAP3K3功能的复合体。CCM复合功能的丧失，可激活MAP3K3信号传导及其靶基因KLF2、KLF4、RHO和ADAMTS。

2.3.3疣状静脉畸形（verrucous venous malformations）

疣状静脉畸形是一种罕见的先天性血管畸形，表现为血管丘疹、斑块或结节，其特征是血管增生和从真皮到皮下组织的扩张，以及表皮的增殖反应。疣状静脉畸形在临床上与HCCVM相似，与MAP3K3中的体细胞激活突变有关，提示其生物学功能障碍类似于HCCVMs。MAP3K3是MAP3K家族丝氨酸/苏氨酸激酶的成员，似乎也是血管生成素1/TIE2信号传导的下游靶点，但其与ERK信号传导途径有关。

2.3.4球形细胞静脉畸形（glomuvenous malformations，GVM）

GVM属于低流量血管畸形，大多为散发，少数为遗传性，为常染色体显性遗传。GVM病灶表面存在密集的紫红色丘疹样，边界清晰“小血疱”。GVM与散发性VM和VMCM不同，但小的病变在临床上难以区分。肾小球蛋白功能缺失（GLMN/FAP68）导致异常分化的血管平滑肌细胞（vascular smooth muscle cells，vSMCs）出现，称为“血管球细胞”，位于扩张的静脉管腔周围。GVM是先天性脉管异常，其中报道的体细胞二次打击数量最多，大多数是体细胞染色体改变（获得性单亲等位基因组），在异质组织中难以鉴定。

肾小球蛋白似乎在EC和vSMC中表达，它与未磷酸化的肝细胞生长因子受体c-Met相互作用，但在与配体（肝细胞生长因子）结合后释放，导致肾小球蛋白磷酸化，触发包括p70S6K在内的PI3K下游靶标激活。此外，肾小球蛋白与Cul7相互作用，形成Skp1-Cul1-Fbox样复合体，通过泛素化作用于蛋白质降解。一些研究表明，肾小球蛋白通过与转化生长因子（transforming growth factor，TGF）β信号相互作用，改变vSMCs表型。肾小球蛋白与FK506结合蛋白12结合，通过TGF-βI型受体（TβRI）而抑制TGF-β信号。

2.4淋巴管畸形（lymphatic malformations，LMs）

淋巴管畸形约占小儿良性肿瘤的6%，可发生于任何年龄，最常见于幼年儿童，成人少见。舌、耳、颊黏膜为好发区域，可形成巨舌症或巨耳症，累及黏膜的病变可发现许多小圆形疱状突起。淋巴管畸形由PIK3CA中的体细胞突变引起。虽然相同的突变可以导致LM和VM，但它们的细胞起源有所不同：淋巴ECs与静脉ECs。PIK3CA中的突变可以增强其与细胞膜的结合和（或）激活其激酶，导致AKT/mTOR级联激活，AKT/mTOR级联调节细胞生长、增殖和迁移。

2.5动静脉畸形（arteriovenous malformations，AVM）

动静脉畸形被视为最危险的脉管异常，并表现为红色、温暖、有搏动感的皮肤病变。从AVM培养的内皮细胞显示出的活性活力的增加和细胞凋亡的减少，表明存在固有的细胞缺陷。AVM形成的遗传学机制目前尚不清楚。目前已知的是TGF转录信号的紊乱参与了AVM的形成，但仅限于HHT中的AVM。

3.针对病因的潜在治疗思路

迄今为止，破坏或去除异常脉管仍然是治疗脉管肿瘤和畸形的主要方法。遗传病因（先天性或体细胞突变）检测，开辟了用于理解病变潜在分子机制的新领域。大多数遗传缺陷直接改变细胞内信号活性，随后改变各种下游活动。即使所有下游效应尚不清楚，对显性信号的鉴定也会为开发治疗这些疾病的新方法提供新思路。由VEGF-A信号通路变化引起的疾病（如IH），可受益于β受体阻滞剂，如阿替洛尔等。

对参与EC增殖、迁移、黏附或VEGF-A调节的24个基因进行测序，发现了整合素样分子肿瘤内皮标志物8（TEM8）和VEGFR2的种系“风险因子”变异型。体外研究发现，VEGFR2与β2肾上腺素受体形成的复合体可能是普萘洛尔等β受体阻滞剂成功治疗IH的关键位点。由PI3K/AKT/mTOR通路持续激活引起的病变（例如VMCM、MVM、VM、BRBN和LM）可受益于mTOR抑制剂，如雷帕霉素。通过将TIE2-L914F突变的人脐静脉内皮细胞注射到裸鼠皮下，已经建立了VM活体模型，雷帕霉素可阻止VM生长。

体外研究发现，雷帕霉素显著减少突变TIE2诱导的AKT信号。更重要的是，在一项前瞻性临床试验中，6例接受雷帕霉素治疗的患者，服药期间疼痛、出血、病变大小和血管内凝血病减少。今后应开展更多大样本临床随机对照试验，以明确雷帕霉素的治疗效果。RAS/BRAF/MAPK/ERK途径起主要作用导致的病变（例如CM、CMAVM1和2、PG、NICH、RICH和疣状静脉畸形）可能需要另一种抑制剂。

BRAF抑制剂（维罗非尼）或MEK抑制剂（曲美替尼）已被用于治疗BRAF突变的转移性黑素瘤，不妨尝试开展针对上述脉管异常的治疗试验。因为许多激酶抑制剂对几种细胞内蛋白质具有不同的亲和力，且在信号传导途径之间发生多次串扰，所以需要大量研究来明确其最有效的方式。在HHT中，受体突变导致BMP信号减少，反过来导致血管生成反应增加。因此，这些患者可以从抗血管生成药物中受益，例如贝伐单抗。然而，ALK活性降低也会导致PTEN磷酸化和失活增加，随后出现PI3K/AKT活化。因此，雷帕霉素和其他PI3K/AKT抑制剂可能被证明有效。一般的血管生成抑制剂，如沙利度胺或贝伐单抗，也可能是有用的。无论表达的潜在原因如何，它们都可以抑制VEGF的作用，例如可减少HHT患者的鼻出血。GVM的病理生理学机制尚不清楚，如果早期数据是真实的，除了调节mTOR外，TGF-β途径也可作为一个治疗靶点。

综上所述，EC内信号通路中的关键蛋白的几个突变，已被证实在脉管异常的发病中起着主要作用，今后需要通过体外和体内实验揭示其确切的分子机制。为了研究抗肿瘤药物的老药新用，迫切需要脉管异常的活体模型。因此，在经过伦理评估后，可在入选的病例进行临床前试验，这是为脉管异常患者开发新的有效治疗手段的先决条件。

来源：郑家伟,赵泽亮.血管瘤和脉管畸形的遗传学研究进展[J].口腔疾病防治,2019,27(12):749-756.

(本网站所有内容，凡注明来源为“医脉通”，版权均归医脉通所有，未经授权，任何媒体、网站或个人不得转载，否则将追究法律责任，授权转载时须注明“来源：医脉通”。本网注明来源为其他媒体的内容为转载，转载仅作观点分享，版权归原作者所有，如有侵犯版权，请及时联系我们。)