囊性纤维化的遗传学和发病机制

第四十章　囊性纤维化的遗传学和发病机制

一、概述

囊性纤维化（cystic fibrosis，CF）是一种致死性常染色体隐性基因遗传病，400年前首次在德国被认识，是欧美最常见及死亡最多的遗传病。常见于白人，黑人和亚裔人较少发病，在相当一部分白种人群中CF发病率高达1/2 000，但在黑人中仅为1/17 000，我国CF的发病率尚属未知，亦未进行过较系统的筛查。近年来已有少数CF病例报道，但均未经遗传分析证实。因此，在我国大陆至今仍无有关CF基因突变的报道。30%的患者是成人，美国约有此症患者3万人，估计每20～25名白人中有1人的CF TR基因带有突变，但携带者是毫无症状的。

本病主要为上皮细胞功能障碍，可影响呼吸系统、胃肠道、泌尿生殖系统，其特征为肺的慢性阻塞和感染、胰腺外分泌功能不足和汗液中电解质异常增高，肺的慢性阻塞和感染是其主要死因。Na＋和Cl^－转运障碍，尤其是Cl^－的转运异常是CF的最基本缺陷。在某些人群中，“拓殖者效应”（founder effect）和近亲婚育与CF的高发生率有关，生育的增加、结核耐药性的增加、霍乱以及伤寒携带者等多种因素可能与白种人CF的高发生率有关。

二、CF的透膜转导调节物——CF基因产物

（一）CF基因

1989年，Rommens等运用定位克隆（positional cloning）法将CF致病基因克隆出来，现已知CF基因位于人类染色体7q31（长臂）31.3位点，全长250 kb，共有27个外显子，c DN A全长为6 129 bp，m RN A大小为6.2 kb，基因编码1 480个与170 000种分子有关的氨基酸多肽链，这一蛋白质被命名为囊性纤维化跨膜转运调节物（cystic fibrosis transmembrane conductance regulator，CFTR）。

（二）CFTR蛋白

根据c DN A序列推测，CF T R结构与生物界普遍存在的一类转运蛋白相似，它含有两个重复的由跨膜区和A TP结合折叠区（nucleotide A TP－binding folds，NBFs）组成的基因序列和一个调节区，每个跨膜区由6个α－螺旋和细胞内核苷酸结合域，两部分结构通过细胞内带有大量电荷的R域（R－domain）相连接，R域含有许多潜在磷酸化位点，可促使Cl^－通道在c A MP依赖性激酶磷酸化下开启，诸多研究已经表明CFT R具有Cl^－通道的作用，由磷酸化调节。

（三）突变

现已经发现在CFTR基因中有800多个基因突变，在每个外显子和许多内含子中均发现了基因突变，其中包括错义突变、无义突变、移码突变和剪接突变，同样也有氨基酸的缺失和替代。最常见的CF突变是3个碱基对的缺失，导致508位苯丙氨酸缺失（△F508），此突变约见于70%的CF染色体，在北欧后裔中其比例还要高些，其他突变发生的相对频率在不同群体中有所不同，大多少见，很少有几种突变率在1%以上。

CFTR基因突变可分为5种：第1种突变包括无义突变、移码突变和剪接突变，造成CFTR蛋白合成中断；第2种突变包括△F508位点的突变，引起错折叠，干扰了翻译后的校正，折叠失误的△F508突变CFTR蛋白被细胞质量控制系统（celluar quality control system）所识别，不能运往高尔基复合体转入顶膜，被引导蛋白体（protosome）降解，故突变蛋白尽管倾向于维持正常的结构，但大多不能到达顶膜；第3种突变如G551D（在552位点甘氨酸突变为天冬氨酸）引起了Cl^－通道对cAMP刺激的反应减低；第4种突变为改变了CFTR Cl^－通道的离子选择性或传导性；第5种突变干扰了CF基因的转录或翻译，降低了功能性CFTR水平。临床疾病的复杂多样性，至少某些是可由特定突变的轻重来解释，但其他基因和环境因素也能影响临床病程，目前尚不能依据病人的基因型提供准确的预后指导。

三、CFTR的功能和调节

预测的CFTR结构显示它与已知ATP结合盒式（ATP－binding cassette，ABC）转运蛋白（ABC转运蛋白）超家族有同族关系，ABC盒式转运蛋白功具有需ATP泵的功能，可从细胞内运送大分子物质。在这个家族中，非常有特征性的成员包括耐多药（multidrug resistance，MDR）基因产物P－糖蛋白类、酵母α耦联因子STE6。最初的研究认为，CFTR本身不是Cl^－通道，因为它缺少任何一种通道应具有的细胞膜、与已知转运器有同族性以及具有一般与通道无关或通道非必须的ATP结合位点。

为研究CFTR的功能，人们对已知不产生内源性CFTR蛋白的不同细胞进行研究，包括哺乳动物细胞（成纤维细胞、人宫颈癌传代细胞、中国大鼠卵巢细胞）和非哺乳动物细胞［非洲爪蟾（xenopus）细胞、Cf9、Vero细胞］，使之表达CFTR蛋白，结果均显示CFTR的表达，产生了Cl^－转导。而Cl^－转导受cAMP依赖的蛋白激酶A（PKA）途径调节（cAMP/PKA），这显然表明CFTR实际上就是Cl^－通道，或更可能是在CFTR存在的情况下，这些细胞可以表达先前处于静止状态的Cl^－通道。为区分这两种可能性，在预测的CFTR跨膜区域，应用位点导向产生突变，使碱性赖氨酸变为酸性氨基酸。如果CFTR是Cl^－通道，上述突变将会使Cl^－的转导能力相应发生改变，尤其是依赖于离子水化物的大小以及通道内部和离子间的静电力而产生的通道的离子选择性（如对Cl^－和I^－的相对通透性）。研究显示CFTR蛋白的Cl^－＞I^－通透性顺序被逆转，说明CFTR本身就是Cl^－通道。因为基因突变导致CFTR蛋白的缺陷必将影响外分泌腺导管上皮细胞膜对氯离子的通透性减低，从而导致发病。假如给定CFTR纯化蛋白和脂质双层膜，则它在脂质双层膜中具有cAMP/PKA调节的Cl^－通道功能，这也可以证明上述结论。

CFTR除了有Cl^－通道功能外，还与其他一些上皮的离子通道的调节有关。Na＋在CF组织中的吸收较其他正常对照组织高出2～3倍，且可通过CFTR的表达得以校正。阿米洛利（利尿药）敏感的上皮细胞的Na＋通道（ENaC）克隆增殖后，野生型CF TR和ENaC的共同转染，则直接显示了CFT R对ENaC的负性调节。与其说CFTR改变了ENaC的数量，不如说降低了ENaC开放的可能性，因此CF患者丧失了这种调节功能。

Cl^－通道上皮细胞膜外矫正（outward－rectifying Cl^－channel，ORCC）功能受c A M P和A TP以及CF TR调节，使该通道的Cl^－转运降低，进一步而言，在CFTR缺失的情况下，某些细胞的Ca＋依赖的Cl^－分泌似乎上调，最终使上皮细胞基侧膜的ROM K2－K＋通道也可能受到CF TR的调节。

其他上皮细胞离子通道和CF TR的相互作用机制尚未明了。直接的蛋白－蛋白相互作用或CFTR转运物质的直接调节被认为是最可能的机制之一。最近有人证明CF TR与ERM结合磷酸化蛋白50（ER M－binding phosphoprotein 50，EPB50）间存在直接相互作用。EPB50位于人气道上皮的顶膜，并连接着上皮细胞顶膜和细胞骨架蛋白，通过CF T R影响其他细胞顶膜通道的活性，使CF T R和EPB50间发生相互作用，为上皮细胞离子通道和CF T R相互作用提供了另一潜在机制。

有人已报道CF T R可将A TP转运出细胞外，这与观察到的CF T R蛋白家族中大多数成员主动跨膜转运底物相一致。A TP的释放可产生不同的影响，包括上皮细胞Na＋通道和细胞表面顶端的嘌呤源性受体的激活，但目前对经CFT R释放A TP这一观点尚有争议。另外，有研究提示CF TR参与了细胞的包涵和外排作用的调节，还可能参与细胞器内酸化的调节，但随后的几个研究结果驳斥了这一结论。

CF T R Cl^－通道受蛋白的磷酸化和脱磷酸化以及A TP水解循环的调节，在正常上皮细胞，与G蛋白耦联的受体在激素刺激后，通过c A MP依赖的PK A磷酸化，可导致CF T R Cl^－通道激活。在CF T R蛋白的R域上有多个磷酸化的共同位点，关于位点导向的突变发生目前正在研究中，这将有助于确定假定的个别磷酸化位点的重要性。

A TP结合至CF T R的两个核苷结合域（NBD1和NBD2）以及水解是CF T R Cl^－通道发挥功能的必备条件，当通道开放时，要求A TP在NBD1处水解，同时A TP结合至NBD2可使开放状态保持稳定，这并将可能引起通道开放的增加。

四、CFTR的表达

在啮齿类动物和人类肺的不同发育阶段，已经通过m RN A原位杂交和蛋白测定技术进行了CF T R表达的研究，结果表明CF T R在胰腺、汗腺、唾液腺导管、肝脏、小肠、结肠、生殖器导管（包括附睾、子宫、输卵管）、肺和支气管上皮细胞中，受到细胞型特殊的和进展性的调节。

肺内CF TR的表达在胎儿发育期间并不比成人高，但空间分布有差异。胚胎发育早期CFTR的表达存在于原始的肺上皮细胞，发育后期，其在以后将发育形成的肺泡腔内表达下降。出生后CFTR表达的最高水平发生于黏膜下层腺体，主要位于近段气道。在一部分群体的较靠近外周的纤毛上皮和无纤毛的上皮细胞中也可以见到CF TR的表达，但这些细胞的具体类型尚未确定。

人小肠的CF TR的表达在成人和胎儿发育期间相似。CF TR的高表达可见于小肠上皮陷凹，表达水平沿着小肠陷凹的绒毛轴下降，在小肠绒毛上有几个孤立细胞也可表达高水平的CFTR，但对其特征尚缺少进一步的认识。

在女性生殖道，CFTR的表达仅存在于子宫颈和输卵管，胎儿发育的第3个月可以明显检测到CFTR的表达，1年后表达降低，青春期后又再次出现。在男性生殖道，CFTR的表达在所有的发展阶段都相似（包括胎儿期、新生儿期、婴儿期和成人），在附睾头CFTR可以持续的表达，附睾远端部分CFTR的表达变化较大，在输精管和Sertoli细胞也有CFTR的表达。

在大多数的上皮细胞，CFTR位于顶膜，但在唾液腺导管细胞可见于顶膜和基侧膜。CFTR也可在细胞内膜检测到，但对其功能尚知之甚少。

CFTR的转录、蛋白表达通过启动子和增强子进行调节，尽管已经进行了广泛的体内和体外研究，但描述一个完整的功能性CFTR启动子仍是非常困难的。新近对含有CFTR基因组区域的300kb的酵母人工合成的染色体（yeast artificial chromosome，YAC）的研究表明，在CFTR正常表达的许多细胞可以对CFTR的表达产生组织特异调节。

五、病理

该疾病表型多样，病变可累及胰腺、小肠和生殖系统等多个脏器。

（一）肺脏病理

下呼吸道黏液堵塞、炎症和感染是CF患者肺内的主要病理改变，黏膜下腺体肥大和杯状细胞增生是黏液积聚的主要原因，但呼吸道纤毛的形态和摆动是正常的。肺内的中性粒细胞和白细胞增殖，这些细胞介导的免疫反应增加了气道表面的黏性，引起肺损伤。有证据表明患儿出生时肺部组织结构正常，以后由于稠厚的黏性分泌物广泛阻塞小气道而导致肺部损害。梗阻和感染继发于毛细支气管炎和黏液脓性栓子阻塞气道，支气管的变化比肺实质更常见，肺气肿表现不突出。随着肺部病变进展，可导致肺动脉高压和右心室肥大。

约有70%的CF患者常有铜绿假单胞菌的慢性感染，另一常见的感染菌为金黄色葡萄球菌和流感嗜血菌，气道内少见的病原菌如烟曲霉菌感染亦可见于CF患者。黏液型铜绿假单胞菌是唯一与囊性纤维化有关的病菌，洋葱伯克霍尔德菌的移植发生于7%以上的成年患者，且常与肺功能的迅速恶化有关。细菌可产生大量藻酸盐，藻酸盐则可通过中性粒细胞的嗜菌作用抑制细菌生长，并可能增加感染脏器细胞的黏附性。

炎症是肺脏疾病发病机制的另一个特征。在检测不到感染菌的患病婴儿肺内经常可以看到炎症的存在，这表明除了慢性感染以外，原发感染后的过度炎症反应可能是该病重要发病机制之一。许多肺部损害可能是继发于呼吸道嗜中性粒细胞释放蛋白酶导致的免疫介导的炎症反应。婴儿出生早期，气管肺泡冲洗液内含有大量中性粒细胞，游离中性弹性蛋白酶也增加。新近研究表明前炎性因子和抗炎性因子之间存在着调节障碍，在CF患者肺内已经检测到前炎性细胞因子如IL－8水平的增加和抗炎性细胞因子如IL－10的降低。也有人指出CF患者的炎症反应调节者——核转录因子κB（nuclear factor kappa B，NFκB）的功能增强。

（二）胃肠病理

在回肠，CFTR Cl^－通道的缺失使盐与水的分泌中断，肠内容物脱水，引起粪性肠梗阻（meconium ileus），CF新生儿中有10%～20%因黏稠胎粪引起胎粪性肠梗阻，常伴肠扭转、肠穿孔或闭锁，很少有例外。随后总是出现囊性纤维化的其他特征。在无胎粪性肠梗阻的婴儿中，疾病的开始症状常由出生后体重恢复缓慢和在生后4～6周内体重增加不足预示。约有20%的老年CF患者因肠内没有完全消化的黏稠内容物阻塞发生小肠梗阻。由于黏性粪便黏附于直肠黏膜而发生直肠脱垂可见于20%的儿童CF患者，成人不多见。

（三）肝胆和胰腺病理

CF患者中肝脏病变轻重颇不一，很多患者只反应为碱性磷酸酶的增高，25%的CF患者存在局灶性胆汁性硬化，当多数局灶性病变融合时，则形成弥漫性肝硬化，甚至并发门静脉高压。4%～5%的青春期和成年病人发生结节性胆汁性肝硬化伴静脉曲张和门静脉高压。胆囊亦可异常，如发育不全（微小胆囊）和黏液堆积。

在胰腺，CFTR的缺失使胰液的碱化和水合过程受阻，小胰管梗阻，胰酶外溢停滞，胰腺萎缩。多数CF患者存在胰腺外分泌功能缺陷，可见于85%～90%的病儿。CF患者胰腺内常可见到胰管扩张和腺泡细胞丧失，导致85%的患者发生胰腺外分泌衰竭，患者皆为△F508纯合子。同时，少数CF患者郎罕氏（Langerhans）胰岛萎缩，引起了胰岛素分泌不足，10%的成年病人发展成胰岛素依赖型糖尿病，应启用胰岛素治疗。

（四）泌尿生殖系病理

男性和女性CF患者均常见青春期延迟2～4年。CF男性患者有精子缺失和精液的化学异常，98%的成年男性患者由于输精管发育不良或其他形式的阻塞性无精，造成不育，其输精管、附睾尾和附睾体以及生殖腺泡萎缩、纤维化或者完全缺失。

相当一部分女性CF患者是可以生育的（＞15%）。但常因营养不良和慢性肺部炎症致月经不规律和不能排卵，同时浓稠的黏液阻塞宫颈，阻止了正常精子移动，生育力降低。一般说许多患囊性纤维化的妇女仍能妊娠到分娩期，然而母亲并发症的发生率很高。

（五）汗腺病理

汗腺功能异常致使汗液中Cl^－、Na＋和K＋浓度增加是CF患者的特征之一。汗腺导管对水无通透性，汗液分泌时，可通过Na＋通道和CF TR Cl^－通道吸收NaCl，CF患者无CFT R，不能吸收Cl^－，为保持电平衡，Na＋亦不能吸收，使得汗液中Cl^－和Na＋浓度较高。CF患者汗腺的数量和形态并没有发生变化。Na＋消耗和机体脱水尤其在小儿患者可能是汗腺功能异常的主要原因。

六、CF相关性疾病

除了CF的典型表型，尚有几种不典型表型，也可称之为轻症CF。伴有先天性双侧输精管缺如（congenital bilateral absence，CBA VD）的男性不育患者，鼻腔上皮Cl^－转运功能异常，80%的有CF TR突变，尤其是R117 H（在117位点精氨酸变为组氨酸），较普通人群更加常见。这些患者一般没有呼吸道或胰腺疾病的证据，并且汗液Cl^－的浓度处于正常、边缘或升高。支气管扩张患者CFTR的突变率也增加，但并不是所有的研究均证实这一点。近来研究还发现，特发性和慢性胰腺炎患者CFTR基因突变率比预期为高，尽管他们无其他CF改变。

七、基因型和表型的相互关系

研究发现，在胰腺功能方面，CF患者基因型和表型关系密切，85%的患者有胰腺功能不健全（pancreatic insufficient，PI），仅15%的患者胰腺功能完好（pancreatic sufficient）。PI患者一般有“严重”的CF基因突变，而PS患者突变轻微。按一般规律，突变可分为无义突变和移码突变，剪接位点（splice－site）或氨基酸的缺失，均是一种“严重”突变，导致了PI表型的产生。

然而在肺脏疾病的严重程度和其基因型并没有很好的相关性，这表明肺的表型可能受其他的基因或环境因素的影响。

八、基本缺陷和疾病病理的关系

关于上述各脏器异常病理和CFTR结构之间的关系尚不清楚，目前有以下几种假说。

（1）长期以来一般认为黏膜Cl^－通道功能异常，致使水分分泌到黏膜表面减少是CF表型的原因，这仍是一个备受关注的假说。气道黏膜分泌水分功能异常可发生于黏膜表面，也可发生于黏膜下腺体的上皮细胞，黏液脱水，纤毛周围液体减少，黏膜纤毛清除能力降低，细菌易于黏附，Na＋的吸收增加则又加剧了这一过程。

（2）CFTR可能与细胞内加工处理功能，尤其是细胞内吞作用和细胞外分泌功能有关，这种征象可能和疾病病因有很重要的联系。所以，如果CFTR在蛋白加工早期发挥作用，将会产生广泛的异常病理现象，就此可以推断，异常的黏液和蛋白的产生以及蛋白合成的改变，共同参与了黏膜表面防御机制和异常细菌黏附位点的产生。

（3）已经讲过，CFTR和P－糖蛋白间有很多相似之处，P－糖蛋白具有Cl^－通道和大分子物质的转运功能，因此CFTR蛋白也可能具有该功能。它可能参与其他通道的次要调节，或者在CF细胞内直接改变分子的功能。

（4）诸多研究显示，CF细胞的铜绿假单胞菌的结合位点增加2～3倍，而CFTR基因转录减少了铜绿假单胞菌的结合位点，这表明CFTR与突变蛋白直接相关，从而可以预测CF患者气道内铜绿假单胞菌，这也可能是CF慢性炎症的重要机制之一。因此铜绿假单胞菌与CF细胞的结合后，激活NFκB转录因子，可使CF前炎性细胞因子和黏液素的产生增加。

（5）气道上皮细胞可以分泌杀菌物质，包括β^－防御素（β^－defensins）、溶菌酶（lysozyme）和乳铁蛋白（lactoferrin）。它们部分对盐敏感，在高盐浓度时活性下降。CF时上述抗微生物因子由于气道表面覆盖的薄层中NaCl浓度增高而活性受抑，可使细菌乘机移生于气道表面。这可以解释CF的基本缺陷和细菌清除能力降低之间的关系。该结论的成立依赖于气道液体表面盐浓度的增加，但截至目前，气道液体表面盐浓度尚难以测定。

（6）最近一项有争论的研究指出，CFTR蛋白是假单胞菌的受体，作为宿主的一种防御机制，上皮细胞可能可以消化假单胞菌，CF患者可能存在此功能缺陷。

（7）CF患者进展的炎症反应提示它直接与CFTR的错误事件有关，内质网内蛋白质滞留的增加，导致了NFκB转录途径的激活，使前炎性细胞因子增加。G551D和其他基因突变的CF患者，肺脏疾病进展严重，抗炎性细胞因子IL－10的减低可能也参与了这一过程。

（8）有研究表明CF T R具有细胞内酸化功能，而细胞内酸化是程序性细胞死亡（凋亡）起始过程中的一个重要事件，细胞凋亡调节功能的失调可导致细胞内物质和有潜在毒性酶的释放，从而参与疾病病理过程。

目前，上述各种致病相关因素只是一种推测，分别代表了不同的研究侧面。

九、动物模型

已经在啮齿类动物，如牛、猴子、角鲛（dogfish）等多种动物身上证实了CF TR基因的同源性，进化保留的程度可见于结合核苷折叠处和跨膜部分。

通过靶基因策略，包括携带△F508和G551D突变大鼠，已经建立了数个大鼠模型，大部分的大鼠模型的表型是相似的，由于黏液积聚所致的肠梗阻和肠破裂导致了50%～95%大鼠在成熟之前夭折。和严重的肠道病理相比，所有的大鼠模型没有形成CF患者特征性的严重肺脏病理改变，这是由于肺内有可供替代使用的非CF TR Cl^－通道，而在肠内无此替代通道。另外，大鼠肺内大多缺少黏膜下腺体，而黏膜下腺体是人CF TR表达的主要部位，故也没有呈现Cl^－吸收增加这一特征。因此，有多种因素共同参与了CF不同表型的形成。尽管有上述限制，但CF模型大鼠对于电生理学、药理学和基因治疗学仍有其研究价值。对剔除外显子1 cftr（cftr^{tml Hsc}）大鼠的研究发现，CF TR修饰成分位于大鼠7号染色体。

为克服动物模型的限制，故设计了更大样本的CF大鼠模型，并对绵羊CF T R c DN A进行了克隆和测序，结果显示绵羊和人CF TR基因较大鼠和人CFTR基因间有更大相似性，进一步研究发现，绵羊体内CF TR的表达方式和组织特异性和人非常相似。

十、治疗

长期以来人们在不断地寻找有效的治疗手段以改善CF患者预后，但目前仍无法避免病情恶化，进行性肺衰竭是其主要死因。

（一）传统治疗

CF的传统治疗包括胸部理疗、抗生素、支气管扩张剂、营养运动锻炼和胰酶等。胰酶用于辅助治疗胰腺受损后的吸收不良，大多数的患者需要每天4次，同时需长时间进行理疗。联合治疗有助于增加生存期，20世纪30年代中位生存期为1年，而今则为30年。

抗生素用于有症状的患儿，应该根据细菌培养和药物敏感试验结果处理呼吸道病原菌。对严重的肺部病变，尤其是有假单胞菌定植的病人，应接受胃肠道外抗生素治疗，通常都需住院。由于CF患者肺内感染的病原菌不一，需选用广谱抗生素治疗。长期的抗生素的治疗可致恶心、呕吐等多种不良反应，且很多抗生素不适用于儿童患者，新的治疗药物有待于进一步的开发研究。

感染菌引起聚集的白细胞和中性粒细胞可以释放DN A。DN A的平均含量可占CF患者分泌物干重的10.2%，其积聚后浓度可达5.9 mg/ml，这将增加CF患者痰液的黏滞度，故有人提议人重组DN A酶（rh DN Aase）雾化吸入降低肺内痰液的DN A的含量。在一项对969例CF患者进行24周的rhDNAase和安慰剂的雾化吸入的双盲研究中，结果显示，接受rhDNAase雾化吸入的患者较安慰剂组患者气道阻塞减少28%，用力肺活量增加5%，随后的研究表明rhDNAase用于婴儿和儿童CF患者是安全的。

目前人们正致力于研究对上述离子转运异常进行调节，以期为CF患者开辟一条崭新的治疗途径。Na＋通道阻滞剂阿米洛利（amiloride）理论上可减少Na＋的过度吸收，从而改善黏膜纤毛清除功能（mucociliary clearance，MCC）。最初的研究结果令人鼓舞，应用阿米洛利雾化吸入增加了MCC。但对CF患者在常规治疗的基础上，应用阿米洛利每天4次雾化吸入，共6个月以上的研究结果显示，治疗组和安慰剂组无统计学意义。

最近对激活位于气道上皮细胞顶膜的非CFTR Cl^－通道的研究，为CF患者提供了另外一种可供选择的治疗方法。体外和体内试验研究显示，ATP和尿嘧啶－5′－三磷酸（UTP）均可增加CF患者的Cl^－转运，应用UTP联合阿米洛利的临床试验目前正在进行中。围绕应用化学制剂处理△F508突变缺陷和应用阿米洛利或8－环戊醇－1，13－二丙基黄嘌呤（CPX）等制剂上调残余CFTR功能，展开了更广泛的研究。

对内科治疗无效的局部支气管扩张或肺不张、鼻息肉、慢性鼻旁窦炎、门静脉高压引起的食道静脉曲张出血、胆囊病变、内科不能复位的肠扭转或肠套叠造成的肠梗阻等有外科治疗的指征。终末期肝病做肝移植已取得成功，对晚期心肺疾病患者做心、肺移植和双肺移植也已取得成功。

（二）基因治疗

由于目前的治疗方法远远不能治愈CF患者，且不能很好的改善患者的生活质量，而基因治疗可能可以提高CF患者的临床受益，故基因治疗受到广泛的关注。在CF累及的器官中目前只有肺作为基因治疗的靶器官，但肺脏内CFTR的整体表达水平很低，从而人们对CFTR的功能障碍对肺脏的重要性产生质疑，也进一步提示可能只有CFTR低水平的表达可使患者临床受益。

1.基因治疗的基础研究　1990年Drumm等报道了校正CFTR Cl^－通道缺陷的体外试验研究。他们应用反转录病毒介导转移CFTR cDNA和放射性标记的射出技术，显现了正常的CFTR mRNA，诱导了cAMP介导的Cl^－运动。随后，应用不同GTA的很多研究均在细胞水平重现了该结果。另外有一项有趣的发现是，CFTR cDNA基因转移后，CFTR Cl^－缺陷的修复与其他CF离子转运缺陷的校正有关，这提示CFTR可能具有多种功能也进一步支持了上述研究结果。

Crystal等应用腺病毒和脂质体介导基因转移的先期研究，指出了CFTR基因可在大鼠气道内表达，并进一步建立了一定数量的动物模型。Engelhardt等把人的支气管移植到免疫缺陷大鼠，结果显示腺病毒介导的基因转移至上皮细胞。Hyde等将混有CFTR cDNA的脂质体注入转基因大鼠支气管，使由cAMP激活的Cl^－分泌得以修复。Alton等应用脂质体（DCChol：DOPE）和CFTR cDNA混合物喷雾至CF大鼠鼻腔，结果使某些动物CF Cl^－缺陷得以校正。然而，相对大量DNA的应用和校正的易变性提示，以脂质体为基础的转移系统的基因转移效率较低。在这些动物模型中，尚无关于脂质体介导的基因转移系统和腺病毒介导的基因转移系统的直接比较，亦没有关于CF大鼠校正持续时间的研究。

2.临床试验　已应用病毒和非病毒基因转移系统进行了10个CF基因治疗试验，目前发表的多数研究是应用鼻腔上皮代替肺脏上皮细胞进行的。在一些研究中，腺病毒引起了剂量依赖的轻度灶性炎症反应，这些症状在脂质体的基因转移后没有进行描述。除了一个患者在接受最大剂量载体后形成了系统和灶性的炎症外，其他患者肺脏接受病毒载体后没有引起任何临床副反应。在这些试验中，有关电解质方面异常的校正一般都是局部和短暂的，但基因转移至气道上皮细胞的证据在大多数研究中是可复现的。

截至目前，所有的CF临床基因治疗试验都是Ⅰ期临床试验，其主要目的是评价基因转移的安全性和为基因转移提供理论证据。在开展Ⅱ期和Ⅲ期临床试验之前，尚有几个关键问题必须解决。当前的基因治疗试验依赖于以离子转运的测评作为CF TR功能终点，然而，离子转运与疾病病理的关系目前尚不清楚。有几组研究正采用与疾病病理更加相关的指标作为CFTR功能终点，如测评铜绿假单胞菌黏附性或炎症反应因素的降低等。

虽然新的脂质体和质粒不断被合成，但至今体内基因转移仍不尽人意。由于上呼吸道可阻滞异物颗粒，包括脂质体－DN A复合体的入侵，所以呼吸上皮细胞的基因转移载体问题是一个极具挑战性的难题。除了黏膜纤毛的清除功能外，覆盖于全肺的黏膜也代表了转染的重要细胞外屏障。

目前成人CF患者已经进入了临床试验，这些患者尤其是气道相对正常的患者，可能从治疗中获益。肺脏没有受损的患者大多被覆痰液，而痰液则可能改善气道上皮的转染效率，而且，这些患者将有可能更好的耐受治疗。对治疗患者包括有症状前治疗的患者，应该治疗随访多久才能显示临床疗效仍是一个亟待解决的问题。

总之，病程变化很大，主要取决于肺部受累的程度。然而恶化是无法避免的，会导致衰竭和最终的死亡。预后不良与早期铜绿假单胞菌感染、女性、有肺部症状以及气道高反应性有关。目前的治疗可以降低CF的严重并发症，但治疗时间长而疗效不著。基因治疗可防止CF T R缺陷的最初发生，而不是治疗CF的相关病症，可较传统治疗产生更好疗效，将是一个有前景的治疗手段。

十一、小结

CF是一种发生于白种人的致命性常染色体隐性基因性疾病，大多患者死于肺部阻塞。其治疗包括理疗、抗生素治疗和胰腺替代治疗等，当前患者的中位生存期为30年，1989年人们克隆了CF基因，并认识了CF基因的大量突变，这将有助于更加清楚的了解本病病因。开发新的药物治疗和基因治疗，将有助于提高CF患者生存质量，增加平均生存期，逐步改善预后。

（刘庆华）

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