【佳學基因檢測】特發(fā)性肺纖維化基因解碼、基因檢測

【佳學基因檢測】特發(fā)性肺纖維化基因解碼、基因檢測

 

導讀：

佳學基因通過基因解碼技術揭示導致特發(fā)性肺纖維化的致病基因。從家族性間質性肺炎入手，逐漸進入特發(fā)性肺炎的致病基因鑒定領域。與表面活性劑功能障礙和端粒生物學相關的基因的基因突變是特發(fā)性肺纖維化的發(fā)病原因。全基因組關聯研究也確定了一些常見的基因變異可以增加疾病的風險。這些變異導致的病例是所有病例的三分之一。這些基因序列變化或者是基因突變改變了宿主防御，端粒維持，和上皮屏障功能的基因功能。特發(fā)性肺纖維化致病基因鑒定的結果指導了該病的基因檢測。
 

一、特發(fā)性肺纖維化基因檢測總述

特發(fā)性肺纖維化是特發(fā)性間質性肺炎最常見的類型。雖然這種疾病被認為是罕見的，但其發(fā)生頻率與胃癌、腦癌和睪丸癌相似。特發(fā)性肺纖維化的發(fā)病率隨著時間的推移而上升，估計每年每10萬人中有2.8至18例。特發(fā)性肺纖維化在男性中更為常見，在50歲以下的人群中更為少見（診斷時的中位年齡約為65歲）。盡管病程多變且有些不可預測，但確診后的中位生存時間為2-4年。

特發(fā)性肺纖維化基因檢測是對英文疾病名稱為 idiopathic pulmonary fibrosis簡稱為IPF的疾病進行的各種基因檢測的總稱。ICD編碼為I27.003。該病又稱為隱源性致纖維化性肺泡炎( cryptogenic fibrosingalveolitis，CFA) ， 是一種慢性炎癥性間質性肺疾病，以 普 通 型 間 質 性 肺 炎( usual interstitialpneumonia，UIP) 為特征性病理改變，主要表現為成纖維細胞灶( fibroblastic foci) 的出現，導致大量細胞外基質( extracellular matrix，ECM) 沉積，膠原積聚，肺泡結構破壞，最終導致正常肺組織結構的破壞，是一種慢性進行性不可逆轉、也是最常見的一種致命性肺疾病。臨床表現為進行性呼吸困難并伴有刺激性干咳，肺功能為限制性通氣障礙，病情一般持續(xù)惡化，最終因呼吸衰竭而死亡。流行病學研究顯示，IPF發(fā)病率呈不斷上升趨勢，目前約為16. 3/100，000，且3年內急性惡化發(fā)生率為20. 7%。佳學基因正在不斷揭示該病的發(fā)病原因。
 

二、什么樣的人應當做特發(fā)性肺纖維化基因檢測、基因解碼

約15%的IPF病例呈急性，經過常因上呼吸道感染就診而發(fā)現進行性呼吸困難加重，多于6個月內死于呼吸循環(huán)衰竭。絕大數IPF為慢性型(可能尚有介于中間的亞急性型)，雖稱慢性平均生存時間也只有3.2年。慢性型似乎并非急性型演變而來，確切關系尚不了解。

1.主要癥狀

（1）呼吸困難勞力性呼吸困難并進行性加重、呼吸淺速可有鼻翼搧動和輔助肌參與呼吸，但大多沒有端坐呼吸。

（2）咳嗽、咳痰早期無咳嗽，以后可有干咳或少量黏液痰，易有繼發(fā)感染。出現黏液膿性痰或膿痰，偶見血痰。

（3）全身癥狀可有消瘦、乏力、食欲不振、關節(jié)酸痛等，一般比較少見，急性型可有發(fā)熱。

2.常見體征

（1）呼吸困難和發(fā)紺。

（2）胸廓擴張和膈肌活動度降低。

（3）兩肺中下部Velcro啰音，具有一定特征性。

（4）杵狀指趾。

（5）終末期呼吸衰竭和右心衰竭相應征象。
 

三、佳學基因特發(fā)性肺纖維化基因檢測大數據分析

雖然仍缺乏大規(guī)模的關于IPF的流行病學調查，一項來自美國的大樣本量健康計劃的資料，IPF的患病率估計在14.0/10萬～42.7/10萬之間，而人群分布特點仍不清楚IPF潛在的危險因素包括: 吸煙和環(huán)境暴露吸煙指數超過20包年，患IPF的危險性明顯增加; 病原微生物尤其是慢性病毒感染與IPF可能有一定關系，其中以EB病毒和肝炎病毒的研究報道較多; 胃-食管反流IPF患者經常合并胃-食管反流，由于缺乏特異性癥狀經常被忽略; 遺傳因素IPF患者中家族性IPF( FPF) 2%～20%，主要涉及的基因變異包括SFTPC( ～1%) ， SFTPA2( ～1%) ， TEＲT( ～15%) 和TEＲC( ～1%) 散發(fā)IPF常涉及端粒酶縮短最近發(fā)現MuC5B基因變異與家族性和散發(fā)性IPF都有關。
 

四、特發(fā)性肺纖維化突變基因檢測

佳學基因通過基因解碼技術揭示導致特發(fā)性肺纖維化的致病基因。越來越多的證據表明，特發(fā)性肺纖維化遺傳基因在特發(fā)性肺纖維化的發(fā)展中起著重要作用。家族性間質性肺炎， 一個生物學意義的家族中有兩個或兩個以上家族性肺炎，稱為家族性間質性肺炎。佳學基因從這些病例入手，逐漸進入特發(fā)性肺炎的致病基因鑒定領域。與表面活性劑功能障礙（SFTPC，SFTPA2）和端粒生物學（TERT，TERC，PARN，RTEL）相關的基因的基因突變是特發(fā)性肺纖維化的發(fā)病原因。全基因組關聯研究也確定了一些常見的基因變異可以增加疾病的風險。這些變異導致的病例是所有病例的三分之一。這些基因序列變化或者是基因突變改變了宿主防御（MUC5B，ATP11A，TOLLIP），端粒維持（TERT，TERC，OBFC1）和上皮屏障功能（DSP，DPP9）的基因功能。特發(fā)性肺纖維化致病基因鑒定的結果指導了該病的基因檢測。

 

五、特發(fā)性肺纖維化基因檢測病因

IPF曾被認為是一種慢性炎癥疾病因為其具有諸多相關的特性比如反復出現的炎性反應和炎癥細胞炎癥因子的釋放纖維母細胞擴增細胞外基質extracellular matrix ECM的沉積等導致了肺間質細胞重組及纖維化然而IPF患者給予類固醇激素治療后癥狀并無明顯改善作用更不能延長患者生存期[4-5]21世紀初Selman等[4]率先對IPF的病理生理機制提出了異議他們對IPF患者的肺組織病理檢查并未發(fā)現炎癥性浸潤隨著對IPF發(fā)病機制的深入研究越來越多證據表明IPF是一種上皮細胞纖維化疾病其炎性癥狀是疾病形成后再次損傷產生的 由于肺泡上皮細胞反復的微小損傷及異常修復導致纖維母細胞和成肌纖維母細胞大量增生并誘導ECM沉積[6] 最終引起IPF發(fā)生。

IPF成纖維細胞來源于肺部成纖維細胞上皮細胞及循環(huán)纖維細胞肺部成纖維細胞在促進纖維化的微環(huán)境中分化為肌成纖維細胞肺部原有各種上皮細胞通過上皮細胞間質轉型為成纖維細胞及肌成纖維細胞循環(huán)系統及骨髓來源的循環(huán)間質細胞通過血液轉運到肺進一步分化為成纖維細胞 在肺損傷常規(guī)修復過程中多余成纖維細胞在基因調控機制下發(fā)生凋亡但在IPF患者中成纖維細胞的調控程序失控成纖維細胞增生細胞外基質沉積導致肺部肺泡細胞纖維化并功能喪失。
 

六、特發(fā)性肺纖維化基因檢測的輔助檢查與診斷

（一）診斷技術

1．影像學檢查

（1）常規(guī)X線胸 片攝片技術須注意穿透條件適當，應用中度增感屏，聚焦要小。早期肺泡炎X線上不能顯示異常；隨病變進展，X線表現出云霧狀、隱約可見微小點狀的彌漫性陰影，猶如磨玻璃。進一步進展則見纖維化愈趨明顯，從纖細的網織狀到粗大網織狀，或呈網織結節(jié)狀。晚期更有大小不等的囊狀改變，即蜂窩肺。肺容積縮小，膈肌上抬，葉間裂移位。

（2）CT對比分辨率優(yōu)于X線，應用高分辨CT（HRCT）可以進一步提高空間分辨率，對于IPF的診斷，特別是早期肺泡炎與纖維化鑒別以及蜂窩肺的發(fā)現極有幫助。

（3）核素IPF常有肺泡毛細血管膜通透性增高。核素技術吸入99mTc-DTPA氣溶膠測定肺上皮通透性（LEP）可見T1/2縮短，有助于早期發(fā)現和診斷間質性肺病，對于IPF并無特異性。

2．肺功能檢查IPF的典型肺功能改變包括限制型通氣損害、肺容量縮小、肺順應性降低和彌散量降低。嚴重者出現PaO2下降和PA-aO2增寬。肺功能檢查與影像學技術有助于早期診斷，特別是運動試驗在影像學異常出現前即有彌散量降低和低氧血癥。肺功能檢查可作動態(tài)觀察，對病情估價很有幫助，用于考核療效可能也是有用的。同樣，IPF的肺功能異常沒有特異性，無鑒別診斷價值。

3．支氣管肺泡灌洗回收液細胞總數增高，而中性粒細胞比例增加是IPF比較典型的改變，對診斷有幫助。目前仍主要用于研究。

4．肺活檢IPF早、中期的組織學改變有一定特點，而且間質性肺病病因甚多包括許多有明確病因可尋者，因此肺活檢對于本病確診和活動性評價十分有意義。優(yōu)選應用纖支鏡作TBLB，但標本小，診斷有時尚有困難。必要時宜剖胸活檢。

（二）診斷的建立根據典型臨床表現和上述檢查，IPF診斷能夠成立。核心問題是排除其它間質性肺病包括原因已明或不明者。“特發(fā)性”或“隱原性”均用以表示原因不明，但不是所有原因不明和表現有肺纖維化的疾病都是IPF，如結節(jié)病。IPF是一個特定的疾病整體，雖然有可能它并不是一個均質單一的疾病。所以肺活檢對IPF的診斷是必要的。但在不能接（耐）受創(chuàng)傷性檢查者，只要有證據排除其它間質性肺病，建立IPF臨床診斷亦是能夠接受的。

（三）活動性判斷目前雖有很多研究，但是尚無確定指征。除肺活檢組織學評價外，據認為67Ga掃描、肺上皮通透性測定、支氣管肺泡灌洗液細胞數特別是淋巴細胞數以及介質測定對估計病變活動性有重要參考價值。雖然臨床表現、X線和CT征象、肺功能變化與活動性并不有效平行，但病程長短、纖維化程度及有無蜂窩肺、肺功能損害輕重等對估計活動性仍是有幫助的。

UIP是IPF患者的特征性組織病理學表現，經開胸肺活檢進行病理確認曾被認為是診斷IPF的關鍵，近年來許多研究證實HＲCT診斷UIP的正確性可以達到90%～100%，故目前認為根據UIP的HＲCT特征性表現可以作為診斷IPF的獨立手段，具有UIP典型HＲCT表現的患者可以不必進行病理活檢 HＲCT的影像學診斷分為3級，包括UIP型可能UIP型和非UIP型，見表1 病理診斷分為4級，包括UIP型很可能UIP型可能UIP型和非UIP型，見表2。

這樣，IPF診斷標準為: 診斷間質性肺疾病，排除其他原因( 如家庭或職業(yè)環(huán)境暴露相關ILD，結締組織疾病相關ILD和藥物毒性相關ILD) ;HＲCT或/和外科肺活檢診斷UIP型 通常情況下，HＲCT診斷UIP型者不建議行外科肺活檢，但不典型者例外，甚至需要進行包括臨床影像病理學的多學科專家討論 圖1描述了IPF診斷流程，表3列出了HＲCT聯合外科肺活檢對IPF的診斷意見。

每年約有5%～10%的IPF患者出現癥狀的急性加重，當找不到誘發(fā)IPF患者出現急性呼吸衰竭的原因是，應考慮IPF急性加重，其診斷指標包括:過去或現在診斷IPF; 1個月內發(fā)生無法解釋的呼吸困難加重; 低氧血癥加重或氣體交換功能嚴重受損; 新出現的肺泡浸潤影; 無法用感染肺栓塞氣胸或心臟衰竭解釋。

表1  UIP的HRCT診斷分級標準

UIP型 ( 符合以下4項)	可能UIP型 ( 符合以下3項)	非UIP型 ( 具備以下7項中任何1項)
病灶以胸膜下，基底部為主 網狀影 蜂窩肺伴或不伴牽張性支氣管擴張 無非UIP型的特點	病灶以胸膜下，基底部為主 網狀影 無非UIP型的特點	病灶以上或中肺為主 病灶以支氣管周圍為主 廣泛的磨玻璃影(程度超過網狀影) 許多小結節(jié)(兩側分布，上肺占優(yōu)勢) 囊狀病變(兩側多發(fā)，遠離蜂窩肺區(qū)域) 彌漫性馬賽克征/氣體陷閉 (兩側分布，3葉以上或更多肺葉受累) 支氣管肺段/葉實變

 

表2 UIP的病理診斷分級標準

UIP型 ( 符合以下4項)	很可能UIP型 ( 符合以下3項)	可能UIP型 ( 符合以下3項)	非UIP型 ( 具備以下7項中任何1項)
胸膜下分布為主的明顯纖維化和結構破壞，伴或不伴蜂窩樣改變 肺實質呈現斑片狀纖維化 成纖維細胞灶 無非UIP型的特點	明顯纖維化和結構破壞，伴或不伴蜂窩樣改變 無斑片受累或成纖維細胞灶，但不能二者均無 無非UIP型的特點 或僅有蜂窩肺改變	斑片或彌漫肺實質纖維化，伴或不伴肺間質炎癥 無UIP型的其他特點 無非UIP型的特點	透明膜形成 機化性肺炎 肉芽腫 遠離蜂窩區(qū)有明顯炎 性細胞浸潤 顯著的氣道中心性病變 支持其他診斷的特征

七、特發(fā)性肺纖維化基因檢測確診后的治療

1.藥物治療

(1) 吡非尼酮：

截至目前，吡非尼酮是全球領先個獲批治療特發(fā)性肺纖維化的藥物，是國際指南推薦等級最高的治療IPF藥物，也是我國先進獲得sFDA批準的用于IPF治療的藥物。吡非尼酮是2015年美國胸科學會/歐洲呼吸協會/日本胸科協會/拉丁美洲胸科協會聯合發(fā)布的《特發(fā)性肺纖維化臨床治療推薦指南》中推薦等級最高（條件推薦）的兩大藥物之一[13]，也是全球領先個獲批用于特發(fā)性肺纖維化（IPF）的治療藥物。在我國，目前已被sFDA批準的用于IPF治療的藥物僅有一個，即艾思瑞®吡非尼酮膠囊。

吡非尼酮是一種多效性的吡啶類化合物，新穎于1994年被Margolin等人證明具有抗纖維化特性，并于1999年被Raghu G等人證實對IPF患者具有一定治療效果。隨后，多項國際多中心臨床試驗結果顯示，吡非尼酮可改善IPF患者肺功能、無進展生存期（PFS）和六分鐘步行距離（6MWD），一定程度上降低病死率。目前，關于吡非尼酮治療特發(fā)性肺纖維化的機制暫未有效闡明，但根據現有的研究，可將其抗纖維化機制歸納為以下三個方面：

1.抗纖維化  吡非尼酮能夠抑制轉化生長因子-β1（TGF-β1）基因的過度表達，減少TGF-β1的合成，減少血小板衍化生長因子（PDGF）和成纖維細胞生長因子（FGF）的生成，從而抑制成纖維細胞的增殖和膠原的合成，起到抗纖維化的作用。

2.抗炎  吡非尼酮還能抑制腫瘤壞死因子α（TNF-α）、IL-1b和其他炎癥因子的合成、釋放受體傳遞，從而減輕炎癥反應。

3.抗氧化  吡非尼酮還是一種強有力的羥自由基的清除劑。通過清除活性氧（ROS）抑制脂質過氧化物和減少組織正常結構的破壞，從而起到抗氧化作用。

艾思瑞®吡非尼酮膠囊，是由北京康蒂尼藥業(yè)有限公司自主研發(fā)，擁有多項國內及國際授權專利，于2011年9月獲得sFDA頒發(fā)的原研1.1類新藥證書，并于2014年2月正式上市銷售，是我國領先個治療肺纖維化的藥物。國內艾思瑞的各項實驗結果指標和國際試驗公布的結果一致，服用艾思瑞®治療的患者肺纖維化多項指標改善，特別顯著減少患者肺功能的動脈血氧飽和度和肺彌散量的下降。

非藥物治療

1. 氧療：氧療可以改善患者的缺氧情況。雖然沒有直接證據證明氧療可影響伴有低氧血癥IPF患者的預后，但從慢性阻塞性肺疾病得出的間接證據顯示，長程氧療對患者預后有顯著的改善作用。推薦參照慢性阻塞性肺疾病氧療指證，靜息狀態(tài)低氧血癥（PaO2<55 mmHg或SpO2<88%）的IPF患者應該接受長程氧療[12]。

2. 機械通氣：IPF伴呼吸衰竭的患者大多數不采用氣管插管機械通氣治療。醫(yī)生應該權衡利弊，與患者及家屬充分溝通。機械通氣可能是極少數IPF患者與肺移植之間的過渡方式。正壓通氣可能改善部分IPF患者的缺氧，延長生存時間。對于預后不良的終末期肺纖維化患者，一般不主張氣管插管機械通氣治療[14]。

3. 肺康復：肺康復是針對有癥狀及日?；顒幽芰ο陆档穆苑尾』颊叩囊豁椄喔深A治療手段，旨在減輕癥狀，改善機體功能，穩(wěn)定或延緩疾病發(fā)展，從而降低醫(yī)療費用。肺康復的內容包括呼吸生理治療，肌肉訓練（全身性運動和呼吸肌鍛煉），營養(yǎng)支持，精神治療和教育。肺康復已經用于呼吸功能障礙的慢性阻塞性肺疾病患者的治療，IPF患者肺康復治療的研究雖然有限，但大多數IPF患者可以推薦接受肺康復治療，IPF患者肺康復的適應證、肺康復處方，以及肺康復對患者肺臟病理生理、生活質量和預后的影響值得進一步研究[13]。

4. 肺移植：不斷發(fā)展的肺移植技術已經成為各種終末期肺疾病的主要治療手段。IPF患者接受肺移植可以提高生存率，改善生活質量，5年生存率達50%-56%[15]。國內已經有多家醫(yī)療機構開展肺移植，供體捐贈與資源共享網絡的逐步健全，臟器移植準入制度的建立與完善，使IPF患者篩選和等待肺移植的登記隨訪成為可能。推薦符合肺移植適應證的IPF患者納入等待名單，進行移植前評估。IPF接受肺移植的時機，以及單肺或雙肺移植對IPF患者預后的影響，需要進一步研究。
 

八、特發(fā)性肺纖維化基因檢測確診后的預后

IPF為持續(xù)發(fā)展的疾病，預后差，其病程長短依賴于病情發(fā)展的快慢，急性型最短2周內死亡。最長的慢性型可長達15年。多數死于呼吸衰竭，只有少數患者經治療后病情穩(wěn)定或長期緩解。

繼發(fā)性肺間質纖維化由全身性疾病引起者其發(fā)展速度、預后和原發(fā)疾病密切相關。由外因引起者，除去致病因素后肺間質纖維化可停止發(fā)展，預后較佳。
 

九、特發(fā)性肺纖維化基因檢測后的正確治療——新型藥物信息

表3   7種新型肺纖維化治療藥物

公司	藥物	靶點/機制	階段
Intermune	吡非尼酮Pirfenidon	未知/影響肌成纖維細胞增殖和膠原合成	歐洲日本加拿大已批準上市;進行三期臨床試驗
Boehringer Ingelheim	尼達尼布BIBF1102 Nintedanib	VEGFＲ，PDGFＲ，FGFＲ，激酶受體	三期臨床試驗
Gilead Sciences	GS-6624 Simtuzumab	LOXL2( 催化膠原交聯)	二期臨床試驗
Biogen Idec	STX-100 humanized mab	6整合蛋白	二a期臨床試驗
Fibrogen	FG-3019，human mab	結締組織生長因子	二期臨床試驗
Bristol-Myers Squibb	BMS-986020( AM152)	LPA-1	二期臨床試驗
MedImmune	Tralokinumab human mab	IL-13	二期臨床試驗

 

十、特發(fā)性肺纖維化基因檢測的科學依據

[1]Jr K T, Pardo A, Selman M. Idiopathic pulmonary fibrosis.[J]. Vnitrní Lékarství, 2011, 378(9807):1949-1961.

[2]Navaratnam V, Fleming K M, West J, et al. The rising incidence of idiopathic pulmonary fibrosis in the UK[J]. Thorax, 2011, 66(6):462-7.

[3]Song J W, Hong S, Lim C, et al. Acute exacerbation of idiopathic pulmonary fibrosis: incidence, risk factors and outcome[J]. European Respiratory Journal, 2011, 37(2):356.

[4]Selman M, King T E, Pardo A. Idiopathic Pulmonary Fibrosis: Prevailing and Evolving Hypotheses about Its Pathogenesis and Implications for Therapy[J]. Annals of Internal Medicine, 2001, 134(2):136-151.

[5]Richeldi L, Davies H R. Corticosteroids for idiopathic pulmonary fibrosis.[J]. Cochrane Database Syst Rev, 2003, 3(3):CD002880.

[6]Chakraborty S, Chopra P, Ambi S V, et al. Emerging therapeutic interventions for idiopathic pulmonary fibrosis.[J]. Expert Opinion on Investigational Drugs, 2014, 23(7):893-910.

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