血管瘤和脉管畸形的发病机制

大多数类型的脉管系统病变是由生殖细胞种系突变和（或）体细胞突变引起的。深入研究血管瘤与脉管畸形相关的遗传学基因突变效应，可更好地理解疾病潜在的分子层面的致病机制，有助于研发新的治疗方法。

1.1婴幼儿血管瘤（Infantilehemangioma，IH）

IH主要表现为大量血管内皮细胞增生，其病因及来源尚不清楚，存在多种假说，主要分为两大类：内在的缺陷假设和外部缺陷假设。内在假说为一个或多个内皮细胞增殖相关的基因发生体细胞突变导致肿瘤的形成。这一假说提示血管瘤中的内皮细胞起源于单一干细胞或祖细胞，意味着这些内皮细胞都是克隆增殖而来。在IH组织中可分离出CD133(+)的干细胞，这类细胞拥有多项分化潜能，将这种“血管瘤干细胞”注射到裸鼠体内，可导致裸鼠出现血管瘤样病变，为这一观点提供了支持。2001年，Boye等检测了血管瘤组织中内皮细胞的甲基化表型，发现血管瘤来源的内皮细胞表现出类似的X染色体失活表型，这一发现支持了内皮细胞来源于同一个干/祖细胞的观点。此外，还有一系列研究也提供了相应的证据支持存在体细胞突变。Walter等报道，在血管瘤中检测到血管内皮生长因子受体2(VEGFR2)的错义突变，而在临近的正常组织中未发现相应突变。与内在缺陷理论相反，外在缺陷理论提示肿瘤微环境造成了血管瘤生成。1999年，Bielenberg等发现，覆盖增生期血管瘤的表皮增生及血管新生增加，然而在消退期血管瘤的临近组织中未观察到类似的现象。这提示增生期血管瘤附近的表皮处可能存在促增殖及抑增殖信号的不平衡，这可能促进了血管瘤的进展。

一种具有内在成分的外在假设也被提出来解释血管瘤的发生。North等发现，血管瘤内皮表达部分胎盘生物学标记物，如GLUT-1、LewisYantigen、merosin、FcγreceptorⅡ等。其中，GLUT-1被证实在血管瘤内皮细胞中可全程持续高表达直至消退，而在其他良性血管性肿瘤和血管畸形中不表达，因此提出了胎盘起源假说。Barnés等通过检测表达谱的基因芯片也证实血管瘤和胎盘组织具有较高的相似性。Itinteang等也发现增生期的血管瘤内皮细胞表达人绒毛膜促性腺激素（hCG）和人胎盘催乳素（hPL），支持其来源于胎盘绒毛膜间充质细胞。此外，孕期内的绒毛膜取样可以增加血管瘤的发生率。这些均提示胎盘与血管瘤形成的密切联系。有观点认为，侵入性手术导致胎盘细胞脱落，进入血液循环栓塞在患儿的毛细血管中，而出生后新生儿体内的特殊微环境使其快速增长。

血管内皮细胞生长因子（VEGF）A信号疑是IH形成的关键，因为血管瘤内皮细胞（EC）中VEGF-A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。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。

1.2先天性血管瘤（Ccongenitalhemangioma，CH）

先天性血管瘤包括3种类型：快速消退型（RICH）、部分消退型（PICH）和不消退型（NICH）。该病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（GLUT1）。

目前已鉴定出GNAQ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（Pyogenicgranuloma，PG）

PG是一种常见的良性血管肿瘤，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。另有研究推测BRAFp.Val600Glu突变是孤立性PGs的驱动因素。此外，在结肠癌患者中发现的HRAS突变，也在PG中发挥作用（p.Q61R、p.E49K、Q61R和p.G13S）。RAS/MAPK信号通路上调可能是PG发生的关键机制。

2.1 毛细血管畸形（Capillarymalformation，CM）

CM也称葡萄酒色斑（PWS），CM和Sturge-Weber综合征与体细胞GNAQ基因p.Arg183Gln突变有关，这与在先天性血管瘤中发现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（Arteri-ovenousmalformation，AVM），此类病变称为毛细血管畸形-动静脉畸形（CapillaryMalformation-Arteri-ovenousMalformation，CM-AVM）。CM-AVM是常染色体显性遗传，由RASA1基因种系突变引起，1/3的患者合并高流速脉管畸形。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％），CM-AVM患者中RASA1基因种系突变为前提，在病灶组织细胞的等位基因处出现体细胞突变，使得RASA1基因的一对等位基因完全失活，所造成编码的蛋白质完全缺失。这一“二次打击”理论解释了CM-AVM为何会出现程度不同的高流速脉管畸形。

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。20RasGAP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，通过使用全基因组关联性分析，在RASA1基因突变阴性，但临床表现为CM-AVM的患者中，发现了第2种分子分型的CM-AVM病变，称为CM-AVM2。CM-AVM2由EPHB4基因种系突变所造成的功能丧失突变引起，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p120RasGAP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（Hereditaryhemorrhagictelangiectasia，HHT）

HHT属于常染色体显性遗传病。有5个位点与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（ENG）中的功能丧失突变引起，HHT2由激活素受体样激酶1（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。

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静脉畸形

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（Venousmalformation，VM）是临床上最常见的脉管畸形之一，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（Hereditarycutaneomucosalvenousmalformations）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（Bluerubberblebnevussyndrome，BRBNS）可累及全身不同部位，主要累及皮肤和消化道。二代基因测序以及分析分型颠覆了以往对VM的认识，开始了VM的系统分子分型以及靶向用药精准治疗进行了有效的探索。2017年，Vikkula等更新以往对于蓝色橡皮泡痣综合征（Bluerubberblebnevussyn-drome，BRBNS）的遗传性的认识，提出BRBNS是由TEK基因体细胞突变引起的非遗传性疾病，并且将VM分为单一静脉畸形、多发静脉畸形、家族遗传性静脉畸形（FamilialVMcutaneo-mucosal，VMCM）以及BRBNS，其基因突变形式分别为TEK（L914F）体细胞突变、TEK（R915C）嵌合突变合并TEK（Y897C）体细胞突变、TEK（R849W）种系突变合并TEK（Y1108*）体细胞突变以及TEK（T1105N-T1106P）体细胞双突变。VM、VMCM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末端过早终止密码子。在不存在配体的情况下，可诱导TIE2受体磷酸化。

VM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，且仅在散发性VM中出现。一些散发性患者有多处病变（多灶性VM,MVM）。这些患者往往是第一次突变的镶嵌，紧接着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，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（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的多聚化及其交叉磷酸化，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

过度角化性皮肤毛细血管静脉畸形（Hyperker-atoticcutaneouscapillaryvenousmalformation，HC-CVM）是与先天性脑海绵状血管畸形（Cerebralcav-ernousmalformation，CCM）相关的最常见的皮肤病变，9％的CCM患者会出现皮肤病变。一些患者有皮肤CM，其他有结节型VM。与CCM1一样，具有CCM的HCCVM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

疣状静脉畸形（Verrucousvenousmalformation）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HCCVM。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球细胞静脉畸形（Glomuvenousmalformation,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（vSMCs）出现，称为“血管球细胞”，位于扩张的静脉管腔周围。文献报道了肾小球蛋白超过40种不同的突变。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，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（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（FKBP12）结合，通过TGF-βI型受体（TβRI）而抑制TGF-β信号。

2.4淋巴管畸形（Lymphaticmalformation，LM）

淋巴管畸形由体细胞中的PIK3CA突变引起。虽然相同的突变可导致LM和VM，但细胞起源有所不同：淋巴ECs与静脉ECs。PIK3CA突变可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。雷帕霉素是mTOR通路的靶点抑制剂，对含有淋巴成分的病灶可能药物反应较好，可成为潜力最大的候选治疗用药。

2.5动静脉畸形（Arteriovenousmalformation，AVM）

动静脉畸形是最危险的脉管异常，表现为红色、温暖、有搏动感的病变。在组织学上，AVM由在动脉化静脉中混合的发育不良动脉和增厚的内膜衬里组成。从AVM培养的内皮细胞显示出活性增加和细胞凋亡减少，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，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。2017年，颅外（体表）动静脉畸形被发现与MAP2K1体细胞突变相关。2018年，颅内动静脉畸形被发现与KRAS基因体细胞突变相关。然而，颅内外动静脉畸形的KRAS基因与MAP2K1基因间的联系及其相互作用，以及CM-AVM与AVM发生之间的联系与相关性，仍未能得到科学的阐述。