遗传性出血性毛细血管扩张症1 型，内皮素

内皮糖蛋白（ENG），也称为 CD105，是一种同源二聚体膜糖蛋白，主要与人体血管内皮相关。它也存在于儿童白血病的骨髓原红细胞、活化的单核细胞和淋巴母细胞中。Endoglin 是转化生长因子-β（TGFB） 受体复合物的一种成分，并以高亲和力结合 TGFB1（ 190180 ）（ Rius et al., 1998 ）。

▼ 克隆与表达

Gougos 和 Letarte（1990）从内皮细胞 cDNA 文库中分离出编码 ENG 的 cDNA，该 ENG 缺少前导序列。通过筛选白血病细胞 cDNA 文库，Bellon 等人（1993）获得了编码 ENG 的 2 个变体的全长 cDNA。两者都含有一个 25 个氨基酸的前导肽，然后是胞外部分的 561 个残基和一个 25 个氨基酸的跨膜序列。然而，长变体具有 47 个氨基酸的细胞质尾部，而短变体的尾部仅包含 14 个残基。流式细胞仪和免疫沉淀分析表明 160-和 170-kD 二硫键连接的同型二聚体 ENG 变体在细胞表面的高表达。RT-PCR 分析检测到两种变体在活化的单核细胞、内皮细胞和胎盘上的表达，其中长形式占主导地位。

▼ 基因功能

贝隆等人（1993）发现 ENG 的两种异构体都可以结合 TGFB1。

里乌斯等人（1998）克隆并表征了 ENG 基因的启动子区域。他们表明，内皮糖蛋白启动子在存在 TGFB1 的情况下表现出可诱导性，这表明可能对 HHT1（ 187300 ） 患者进行治疗，其中正常内皮糖蛋白等位基因的表达水平可能未达到其功能所需的阈值。

格里桑蒂等人（2004）分析了从患有年龄相关性黄斑变性（ARMD; 见153800 ） 的眼睛手术切除的脉络膜新生血管膜（CNVM） 中的内皮糖蛋白表达。CNVM 的内皮细胞中的内皮糖蛋白表达增加，但很少与增殖标志物 Ki-67（ 176741 ）的伴随表达相关。作者得出结论，手术切除的 CNVM 中内皮糖蛋白的表达升高表明在新生血管组织的晚期阶段存在持续的有丝分裂后激活。

遗传性出血性毛细血管扩张症（见187300）和脑海绵状血管畸形（见116860）是涉及破坏正常血管形态发生的疾病。这两种疾病的常染色体显性遗传模式向Marchuk 等人提出（2003）他们的潜在基因可能调节血管形态发生的关键方面。作者总结了这些基因内皮糖蛋白、KRIT1（ 604214 ） 和 ALK1（ACVRL1; 601284 ） 在血管生成的遗传控制中的作用。

勒布林等人（2004）发现缺乏内皮糖蛋白的小鼠内皮细胞不会生长，因为 Tgfb/Alk1 信号传导减少而 Tgfb/Alk5（ 190181 ） 信号传导增加。存活细胞适应失衡并通过下调Alk5表达而增殖。勒布林等人（2004）得出结论，内皮糖蛋白在平衡 ALK1 和 ALK5 信号传导以调节内皮细胞增殖方面发挥作用。

GIPC1（ 605072 ） 是一种调节细胞表面受体表达和转移的支架蛋白。Lee 等人主要使用胚胎小鼠内皮细胞系（2008）表明内皮糖蛋白和 Gipc 直接相互作用。这种相互作用增强了 TGF-β-1 诱导的 Smad1（ 601595 ）/Smad5（ 603110 ）/Smad8（SMAD9; 603295 ）磷酸化，增加了 Smad1/Smad5/Smad8 响应启动子，并抑制了内皮细胞迁移。

陈等人（2009）发现，与来自 8 名癫痫患者的类似标本相比，来自 33 名脑动静脉畸形患者（BAVM; 108010 ） 的血管手术标本中可溶性内皮糖蛋白水平升高。然而，在 BAVM 患者和对照组之间，膜结合内皮糖蛋白的表达和血浆可溶性内皮糖蛋白的表达没有差异。可溶性内皮糖蛋白在小鼠脑中的转导导致毛细血管结构异常和发育异常，并与基质金属蛋白酶活性和氧化自由基水平升高有关。陈等人（2009）表明可溶性内皮糖蛋白可能通过作为诱饵受体在散发性 BAVM 的形成中发挥作用，从而抑制 TGF-β 信号传导和 ENG 的功能性单倍体不足，如在 HHT1 患者中观察到的那样。

Muenzner 等人（2010）发现 CEA（ 114890 ） 结合细菌通过抑制黏膜细胞的脱落，在 CEA 转基因小鼠而非野生型小鼠的泌尿生殖道中定殖。CEA 结合触发转化生长因子受体 CD105 的从头表达，改变粘着斑成分并激活 β-1 整合素（ 135630 ）。Muenzner 等人（2010）得出结论，这种对整合素由内而外信号的操纵促进了有效的粘膜定植，并代表了预防或治愈细菌感染的潜在目标。

王等人（2013）发现 Lrg1（ 611289 ） 在从表现出血管病理学的视网膜疾病小鼠模型中分离出来的视网膜微血管转录组中的上调。作者表明，在存在转化生长因子-β-1（TGFB1; 190180 ） 的情况下，Lrg1 对内皮细胞有丝分裂并促进血管生成。缺乏 Lrg1 的小鼠出现轻微的视网膜血管表型，但病理性眼部血管生成显着减少。Lrg1 直接与 Tgf-β 辅助受体内皮糖蛋白结合，在 TGF-β1 存在的情况下，内皮糖蛋白会促进促血管生成 Smad1/5/8 信号通路。Lrg1 抗体阻断抑制了这种转换并减弱了血管生成。王等人（2013） 得出的结论是，这些研究表明 LRG1 是血管生成的调节剂，通过调节 TGF-β 信号传导介导其作用。

▼ 基因结构

麦卡利斯特等人（1994）得出结论，ENG 基因的编码区包含 14 个外显子。他们认为可能有额外的外显子。

▼ 测绘

通过对来自人仓鼠体细胞杂交体的 DNA 进行南方印迹分析，Fernandez-Ruiz 等人（1993）将 ENG 基因对应到人类第 9 号染色体。通过荧光原位杂交，他们将分配区域化为 9q34-qter，远离费城染色体的断点。小鼠内皮糖蛋白基因座在遗传上与腺苷酸激酶-1 基因座不可分离（Pilz 等人，1994）。因此，ENG基因可能位于人体的9q34.1区域。库雷希等人（1995）将小鼠 ENG 同源物对应到 2 号染色体，靠近 nebulin 基因座（ 161650 ）。

▼ 分子遗传学

McAllister 等人在一组来自无关遗传性出血性毛细血管扩张症（见 HHT1；187300）家族的先证者的 68 个 DNA 样本中，其中大多数是患有肺动静脉畸形（ PAVM ） 的亲属（1994）在 3 个受影响的个体中发现了 ENG 基因的突变。

肖夫林等人（1997）鉴定了 8 个家族中 ENG 基因的 7 个新突变。其中两个突变（外显子 4 中的终止密码子和延伸内含子 8 的 3 素数的大基因组缺失）没有在淋巴细胞中产生稳定的 ENG 转录物。其他五种突变（2 个供体剪接位点突变（例如，131195.0004）和 3 个缺失）产生了改变的 mRNA，预测其编码显着截短的 ENG 蛋白。这些数据表明ENG突变引起HHT的分子机制是单倍体不足。此外，由于这 8 个家族的疾病临床表现相似，Shovlin 等人（1997）假设 HHT 的表型变异与特定的 ENG 突变无关。他们发现有 ENG 突变的 HHT 患者中有 41%（56 人中的 23 人）有肺动静脉畸形，而连锁分析表明非 ENG 突变的 HHT 患者中有 14%（35 人中有 5 人）有肺动静脉畸形。 P 小于 0.01）。

Pece 等人在患有 HHT 家庭的新生儿中（1997）发现了一种新的内皮糖蛋白剪接位点突变（ 131195.0005） 导致外显子 3 的跳跃和缺失 47 个氨基酸但具有完整跨膜区的突变蛋白的表达。这种突变蛋白被认为特别适合测试显性阴性模型，因为它比截断的更可能在细胞表面表达。然而，它只能通过代谢标记检测到，不能与正常的内皮糖蛋白形成异二聚体，也不能到达细胞表面。在来自 3 名已知截断患者的活化单核细胞中，未检测到突变蛋白。然而，当对应于 2 个其他 HHT1 内皮糖蛋白截短的 cDNA 在 COS-1 细胞中过表达时，突变蛋白可以在细胞内检测到，不分泌，并且不与野生型内皮糖蛋白形成异二聚体。因此，Pece 等人（1997）得出结论，HHT 患者中的突变内皮糖蛋白似乎只是暂时表达，并不代表显性阴性。数据强烈表明功能性内皮糖蛋白水平降低会导致 HHT1 患者出现异常。在这些研究中，分析了婴儿脐静脉内皮细胞和受影响父亲的活化单核细胞中正常和突变的内皮糖蛋白的表达。在这两个样品中，在细胞表面仅观察到正常二聚体内皮糖蛋白（160 kD），为对照水平的 50%。尽管有一个完整的跨膜区，但突变蛋白只能通过代谢标记检测到，作为 130 kD 的细胞内同源二聚体。

加里奥内等人（1998）描述了 HHT 家族中的 11 种新的 ENG 突变，其中包括错义和剪接位点突变。在 2 个不相关的家族中，他们确定了 ATG 起始密码子中的 T 到 C 转换，该转换将起始蛋氨酸转化为苏氨酸。非 ATG 密码子可以在 3% 到 5% 的正常翻译水平开始，当其两侧有特定的共有序列时（ Kozak, 1989）。然而，即使是这种减少的起始，2 个 HHT 家族中特定突变的序列背景也不符合共识。第一个潜在的框内起始密码子在外显子 5 内。如果在该位置开始蛋白质合成，则产物将缺乏用于适当膜转移的信号肽，以及 30% 的 N 末端残基。这种起始密码子突变似乎是一个经典的无效等位基因，它消除了内皮糖蛋白的翻译。

佩斯-芭芭拉等人（1999）指出，迄今为止，在内皮糖蛋白基因的 HHT1 中报告了 29 种不同的突变，并且已经描述了 18 种不同的突变 ALK1 基因（ 601284 ），这是 2 型遗传性出血性毛细血管扩张症（HHT2; 600376 ） 的基础。

尽管最初为 HHT1 提出了内皮糖蛋白功能障碍的显性负模型，但Pece 等人（1997）观察到一种突变蛋白（ 131195.0005） 在来自 HHT1 患者的单核细胞和来自患者孩子的人脐静脉内皮细胞（HUVEC） 中瞬时表达。由于细胞表面表达的蛋白质仍然能够与TGF-β受体复合物结合，这表明它是表面内皮糖蛋白水平的降低，而不是突变蛋白的干扰，参与了HHT1的产生。对其中 mRNA 转录本无法检测到的 3 个无效突变的描述再次表明内皮糖蛋白单倍体不足是 HHT1 的分子基础。迄今为止研究的每个 HHT1 家族都被发现具有不同的突变，并且所有类型的突变都分布在整个基因中的观察结果再次与单倍体不足模型一致。佩斯-芭芭拉等人（1999）研究了 4 个错义突变，发现没有一个在 COS-1 转染子表面显着表达。因此，尽管这 4 个 HHT1 错义突变导致了短暂的细胞内物种，但它们不能干扰正常的内皮糖蛋白功能。

为了确定 HHT1 是否涉及单倍体不足以外的机制，Lux 等人（2000）研究了 ENG 基因中的 8 种不同突变。表达了错义突变体，但显然错误折叠，并且大多数没有细胞表面表达。当与野生型内皮糖蛋白共表达时，错义突变体能够与正常内皮糖蛋白二聚化并被转运到细胞表面。一种截断突变的蛋白质产物不能与正常的内皮糖蛋白二聚化，并且可能通过单倍体不足起作用。相反，δ-GC 移码突变（ 131195.0003） 能够与正常的内皮糖蛋白二聚化，并且可能通过干扰蛋白质加工或细胞表面表达而以显性负性方式发挥作用。因此，作者得出结论，显性负蛋白相互作用或单倍体不足可导致 HHT1。

为了最大限度地检测潜在的突变蛋白，Paquet 等人（2001 年）利用脉冲追踪实验分析了具有 13 个独特突变的 HHT1 患者细胞中大截断突变和错义突变的表达。所有分析的 HHT1 突变体虽然在 COS-1 细胞中表达不同程度，但要么无法检测到，要么以短暂的细胞内形式以低水平存在，要么在内源细胞中以部分糖基化前体的形式表达。突变体不与正常内皮糖蛋白形成异二聚体，也不干扰其正常转移到细胞表面，进一步支持单倍体不足模型。

在 COS-1 转染的细胞中，Abdalla 等人（2000）确定在与内皮糖蛋白和 TGFBR2（ 190182 ）相关的 TGFB1 和 -B3（ 190230 ） 受体复合物中发现 ALK1 ，但在含有内皮糖蛋白的激活素（见147290 ） 受体复合物中没有发现。在 HUVEC 中，在 TGFB1 或 -B3 受体复合物中检测不到 ALK1。然而，在没有配体的情况下，通过免疫沉淀/蛋白质印迹在正常以及 HHT1 和 HHT2 患者的 HUVEC 中观察到 ALK1 和内皮糖蛋白的相互作用。作者假设在关键水平上需要 ALK1 和内皮糖蛋白之间的短暂关联，以确保血管壁的完整性。

Cymerman 等人（2003）优化了定量多重 PCR（QMPCR） 分析，以有效检测来自 18 个家庭的 HHT1 患者的 ENG 基因的缺失和插入。他们报告了 17 个新突变，其中 6 个被 QMPCR 检测到。对 80 个 HHT1 家族（先前报道的 62 个和已描述的 18 个）的回顾表明，10% 不会通过测序解决，另外 25% 可以通过测序前进行的 QMPCR 揭示。因此，使用 QMPCR 可以加速 HHT1 的基因筛选并解决影响整个外显子的突变。

拉斯特拉等人（2003 年）在意大利 HHT 患者的 ENG 基因中检测到 4 个新的和 1 个先前报道的突变。

在 160 例不相关的 HHT 病例中，Lesca 等人（2004）筛选了 ENG 和 ALK1 基因的编码序列。在 100 名患者（62.5%） 中发现了种系突变：其中 36 个突变位于 ENG 中，64 个位于 ALK1 中。

在 7 个丹麦 HHT 家庭中，Brusgaard 等人（2004）在 ENG 基因中发现了一个新的无义突变（ 131195.0009 ），他们将其描述为创始人突变。

Abdalla 和 Letarte（2006）列出了在遗传性出血性毛细血管扩张症中发现的已知 ENG 突变。

Bayrak-Toydemir 等人（2006 年）在 34 个 HHT 亲属中发现了 26 个（76%）的突变。ENG 基因中有 14 个（54%） 突变，与 HHT1 一致，ACVRL1 基因中有 12 个（46%） 突变，与 HHT2 一致。

韦纳等人（2006 年）在 51 名无关的德国 HHT 患者中发现了 32 名（62.7%）的突变。在这些突变中，13 个 ENG 突变中的 11 个和 17 个 AVRL1 突变中的 12 个以前没有在文献中报道过。基因型/表型相关性分析与 ENG 突变（HHT1） 患者更常见的 PAVM 频率一致。

甜等（2005）测序ENG基因在14例幼年性息肉病综合征（JPS; 174900）谁是在2个已知的JPS基因阴性突变，SMAD4（600993）和BMPR1A（601299），并确定了种系错义突变在ENG基因分别在 2 名患者中。在 105 名北美对照中未发现突变。Howe 等人在 SMAD4 和 BMPR1A 基因突变阴性的 31 名 JPS 患者中的 3 名（2007）确定了 2 种不同的非同义替换，这些替换先前已被确定为 HTT 患者的多态性。豪等人（2007）表示，他们的研究结果并未证实 ENG 基因易患 JPS 的建议。

在一名具有 HHT 临床特征和阴性直接测序结果的德国女性中，Shoukier 等人（2008）使用定量实时聚合酶链式反应（qRT-PCR ）鉴定了 ENG 基因外显子 4 的缺失，并通过多重连接依赖性探针扩增（MLPA） 确认。

▼ 动物模型

李等人（1999）使用同源重组产生了缺乏内皮糖蛋白的小鼠。Eng +/- 小鼠的预期寿命、生育能力和外观均正常。Eng -/- 小鼠在胚胎第 11.5 天死亡。在胚胎第 10.5 天，Eng -/- 小鼠比 Eng +/+ 小鼠小 3 倍，体节更少。Eng -/- 胚胎表现出缺乏血管组织，并且在卵黄囊表面存在多个红细胞袋。Eng -/- 小鼠的上皮标志物表达没有被破坏。未成熟的神经周围血管丛持续存在，表明 Eng -/- 胚胎内皮重塑失败。在胚胎第 10.5 天，心管未完成旋转，并伴有血清血性心包积液。到胚胎第 10.5 天，主要血管包括背主动脉、体间血管、在 Eng -/- 胚胎中，鳃弓和颈动脉闭锁且杂乱无章。在胚胎第 9.5 天和第 10.5 天，血管平滑肌细胞的形成也很差。这些血管平滑肌细胞异常先于内皮组织的差异。与缺乏 TGF-β 的小鼠相比，血管发生不受影响。李等人（1999）得出结论，他们的结果表明内皮糖蛋白对血管生成至关重要，并提出了 HHT1 的致病机制。

布尔多等人（1999）同样产生的小鼠缺乏内皮糖蛋白基因的一个或两个拷贝。由于血管和心脏发育缺陷，Endoglin 无效胚胎在妊娠第 10.0-10.5 天死亡。血管形成似乎正常，直到卵黄囊和胚胎中发生出血。卵黄囊的原始血管丛未能发育成明确的血管，血管通道扩张和破裂。腹腔内可见出血，提示血管脆弱。心脏发育在第 9 天停止，房室管心内膜未能发生间充质转化和垫层组织形成。数据表明，内皮糖蛋白对血管生成和心脏瓣膜形成都至关重要。一些杂合子表现出 HHT 的迹象，例如毛细血管扩张或反复流鼻血。在这个 HHT 小鼠模型中，

勒布林等人（2010）表明，用沙利度胺治疗 Eng +/- 可使不适当的血管形成正常化，并通过增加 Pdgfb（ 190040 ） 的表达促进周细胞和壁细胞活化和血管成熟。对小鼠组织的体外研究表明，沙利度胺刺激了血管分支壁细胞的募集，从而使血管稳定并挽救了血管壁缺陷。治疗降低了 7 名 HHT 患者中 6 名的流鼻血频率，并减少了 4 名患者中有 3 名的流鼻血持续时间。

▼ 等位基因变体（ 9 精选示例）：

.0001 遗传性出血性毛细血管扩张症 1
英，TYR277TER
在患有遗传性出血性毛细血管扩张症（HHT1; 187300 ）的患者中，McAllister 等人（1994）在 ENG 基因的 831 位核苷酸处发现了一个 C 到 G 的转变，导致酪氨酸 277 转变为终止密码子。由这种突变产生的截短蛋白将仅包含一半的细胞外结构域，并且缺乏跨膜结构域和细胞质结构域。

.0002 遗传性出血性毛细血管扩张症 1
英语，39-BP 德尔，NT882
在患有遗传性出血性毛细血管扩张症（HHT1; 187300 ） 的家庭中，McAllister 等人（1994）发现 ENG 基因外显子 7 中 39 个核苷酸（882 至 920）的缺失，从蛋白质中去除了 13 个氨基酸并改变了潜在的 N 连接糖基化位点中的第一个氨基酸（位置 307）。该突变仅与 3 代家族的受影响成员分离。

.0003 遗传性出血性毛细血管扩张症 1
英格，2-BP DEL，NT1153
在患有遗传性出血性毛细血管扩张症（HHT1; 187300 ） 的家庭中，McAllister 等人（1994）在 ENG 基因的外显子 11 中发现了一个 2 bp 的缺失（核苷酸 1553 和 1554），它产生了一个 MaeIII 限制性位点，并在额外的 7 个氨基酸后导致了一个过早终止的移码。预测的截短蛋白将缺乏内皮糖蛋白的跨膜结构域和细胞质结构域。

.0004 遗传性出血性毛细血管扩张症 1
英、IVS3DS、AG、+4
Shovlin 等人发现的 ENG 基因中的 7 个新突变之一（1997）在患有遗传性出血性毛细血管扩张症-1（HHT1; 187300 ） 的患者中，由于内含子 3 的供体剪接位点的第 4 位发生 A 到 G 转换，导致外显子 3 缺失。

.0005 遗传性出血性毛细血管扩张症 1
英语，IVS3DS，GA，+1
在患有遗传性出血性毛细血管扩张症-1（HHT1; 187300 ）的患者中，Pece 等人（1997）检测到 ENG 基因的剪接位点突变，导致转录本中外显子 3 的框内缺失和截短的多肽。

.0006 遗传性出血性毛细血管扩张症 1
英语，MET1THR
在 2 个不相关的遗传性出血性毛细血管扩张症 1（HHT1; 187300 ）家族中，Gallione 等人（1998）鉴定了 ENG 基因起始密码子的错义突变。T-to-C 转换将 ATG（met） 转换为 ACG（thr）。由于侧翼序列不满足Kozak（1989）发现的允许从非 ATG 密码子起始的共有序列，并且第一个潜在的框内起始密码子在外显子 5 内，Gallione 等人（1998）预测这将作为经典的无效突变起作用。

.0007 遗传性出血性毛细血管扩张症 1
英格，GLY413VAL
在荷属安的列斯群岛的背风群岛，遗传性出血性毛细血管扩张症（HHT1; 187300 ）的患病率可能是所有地理区域中最高的，Gallione 等人（2000）发现 2 个常见突变中有 1 个是 ENG 基因外显子 9a 中的错义突变：核苷酸 1238 处的 G-to-T 颠换，导致 gly413-to-val 取代。

.0008 遗传性出血性毛细血管扩张症 1
英语，IVS1DS，GA，+1
在荷属安的列斯群岛 10 个家族中的 7 个患有遗传性出血性毛细血管扩张症（HHT1; 187300 ），Gallione 等人（2000）在 ENG 基因中发现了一个剪接位点突变：内含子 1 的 +1 位置处的 G-to-A 转换。

.0009 遗传性出血性毛细血管扩张症 1
英，TYR120TER
在 25 个患有遗传性出血性毛细血管扩张症（HHT1; 187300 ） 的丹麦家庭中，有 7 个家庭，Brusgaard 等人（2004）鉴定了 ENG 基因外显子 3 中的 360C-A 颠换，导致 tyr120-to-ter（Y120X） 取代。布鲁斯加德等人（2004 年）认为 Y120X 创始人突变可能在大约 350 年前引入。