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【佳学基因检测】特发性肺纤维化基因解码、基因检测

导读：

佳学基因通过基因解码技术揭示导致特发性肺纤维化的致病基因。从家族性间质性肺炎入手，逐渐进入特发性肺炎的致病基因鉴定领域。与表面活性剂功能障碍和端粒生物学相关的基因的基因突变是特发性肺纤维化的发病原因。全基因组关联研究也确定了一些常见的基因变异可以增加疾病的风险。这些变异导致的病例是所有病例的三分之一。这些基因序列变化或者是基因突变改变了宿主防御，端粒维持，和上皮屏障功能的基因功能。特发性肺纤维化致病基因鉴定的结果指导了该病的基因检测。

一、特发性肺纤维化基因检测总述

特发性肺纤维化是特发性间质性肺炎最常见的类型。虽然这种疾病被认为是罕见的，但其发生频率与胃癌、脑癌和睾丸癌相似。特发性肺纤维化的发病率随着时间的推移而上升，估计每年每10万人中有2.8至18例。特发性肺纤维化在男性中更为常见，在50岁以下的人群中更为少见（诊断时的中位年龄约为65岁）。尽管病程多变且有些不可预测，但确诊后的中位生存时间为2-4年。

特发性肺纤维化基因检测是对英文疾病名称为 idiopathic pulmonary fibrosis简称为IPF的疾病进行的各种基因检测的总称。ICD编码为I27.003。该病又称为隐源性致纤维化性肺泡炎( cryptogenic fibrosingalveolitis，CFA) ，是一种慢性炎症性间质性肺疾病，以普通型间质性肺炎( usual interstitialpneumonia，UIP) 为特征性病理改变，主要表现为成纤维细胞灶( fibroblastic foci) 的出现，导致大量细胞外基质( extracellular matrix，ECM) 沉积，胶原积聚，肺泡结构破坏，最终导致正常肺组织结构的破坏，是一种慢性进行性不可逆转、也是最常见的一种致命性肺疾病。临床表现为进行性呼吸困难并伴有刺激性干咳，肺功能为限制性通气障碍，病情一般持续恶化，最终因呼吸衰竭而死亡。流行病学研究显示，IPF发病率呈不断上升趋势，目前约为16. 3/100，000，且3年内急性恶化发生率为20. 7%。佳学基因正在不断揭示该病的发病原因。

二、什么样的人应当做特发性肺纤维化基因检测、基因解码

约15%的IPF病例呈急性，经过常因上呼吸道感染就诊而发现进行性呼吸困难加重，多于6个月内死于呼吸循环衰竭。绝大数IPF为慢性型(可能尚有介于中间的亚急性型)，虽称慢性平均生存时间也只有3.2年。慢性型似乎并非急性型演变而来，确切关系尚不了解。

1.主要症状

（1）呼吸困难劳力性呼吸困难并进行性加重、呼吸浅速可有鼻翼搧动和辅助肌参与呼吸，但大多没有端坐呼吸。

（2）咳嗽、咳痰早期无咳嗽，以后可有干咳或少量黏液痰，易有继发感染。出现黏液脓性痰或脓痰，偶见血痰。

（3）全身症状可有消瘦、乏力、食欲不振、关节酸痛等，一般比较少见，急性型可有发热。

2.常见体征

（1）呼吸困难和发绀。

（2）胸廓扩张和膈肌活动度降低。

（3）两肺中下部Velcro啰音，具有一定特征性。

（4）杵状指趾。

（5）终末期呼吸衰竭和右心衰竭相应征象。

三、佳学基因特发性肺纤维化基因检测大数据分析

虽然仍缺乏大规模的关于IPF的流行病学调查，一项来自美国的大样本量健康计划的资料，IPF的患病率估计在14.0/10万～42.7/10万之间，而人群分布特点仍不清楚IPF潜在的危险因素包括: 吸烟和环境暴露吸烟指数超过20包年，患IPF的危险性明显增加; 病原微生物尤其是慢性病毒感染与IPF可能有一定关系，其中以EB病毒和肝炎病毒的研究报道较多; 胃-食管反流IPF患者经常合并胃-食管反流，由于缺乏特异性症状经常被忽略; 遗传因素IPF患者中家族性IPF( FPF) 2%～20%，主要涉及的基因变异包括SFTPC( ～1%) ， SFTPA2( ～1%) ， TEＲT( ～15%) 和TEＲC( ～1%) 散发IPF常涉及端粒酶缩短最近发现MuC5B基因变异与家族性和散发性IPF都有关。

四、特发性肺纤维化突变基因检测

佳学基因通过基因解码技术揭示导致特发性肺纤维化的致病基因。越来越多的证据表明，特发性肺纤维化遗传基因在特发性肺纤维化的发展中起着重要作用。家族性间质性肺炎，一个生物学意义的家族中有两个或两个以上家族性肺炎，称为家族性间质性肺炎。佳学基因从这些病例入手，逐渐进入特发性肺炎的致病基因鉴定领域。与表面活性剂功能障碍（SFTPC，SFTPA2）和端粒生物学（TERT，TERC，PARN，RTEL）相关的基因的基因突变是特发性肺纤维化的发病原因。全基因组关联研究也确定了一些常见的基因变异可以增加疾病的风险。这些变异导致的病例是所有病例的三分之一。这些基因序列变化或者是基因突变改变了宿主防御（MUC5B，ATP11A，TOLLIP），端粒维持（TERT，TERC，OBFC1）和上皮屏障功能（DSP，DPP9）的基因功能。特发性肺纤维化致病基因鉴定的结果指导了该病的基因检测。

五、特发性肺纤维化基因检测病因

IPF曾被认为是一种慢性炎症疾病因为其具有诸多相关的特性比如反复出现的炎性反应和炎症细胞炎症因子的释放纤维母细胞扩增细胞外基质extracellular matrix ECM的沉积等导致了肺间质细胞重组及纤维化然而IPF患者给予类固醇激素治疗后症状并无明显改善作用更不能延长患者生存期[4-5]21世纪初Selman等[4]率先对IPF的病理生理机制提出了异议他们对IPF患者的肺组织病理检查并未发现炎症性浸润随着对IPF发病机制的深入研究越来越多证据表明IPF是一种上皮细胞纤维化疾病其炎性症状是疾病形成后再次损伤产生的由于肺泡上皮细胞反复的微小损伤及异常修复导致纤维母细胞和成肌纤维母细胞大量增生并诱导ECM沉积[6] 最终引起IPF发生。

IPF成纤维细胞来源于肺部成纤维细胞上皮细胞及循环纤维细胞肺部成纤维细胞在促进纤维化的微环境中分化为肌成纤维细胞肺部原有各种上皮细胞通过上皮细胞间质转型为成纤维细胞及肌成纤维细胞循环系统及骨髓来源的循环间质细胞通过血液转运到肺进一步分化为成纤维细胞在肺损伤常规修复过程中多余成纤维细胞在基因调控机制下发生凋亡但在IPF患者中成纤维细胞的调控程序失控成纤维细胞增生细胞外基质沉积导致肺部肺泡细胞纤维化并功能丧失。

六、特发性肺纤维化基因检测的辅助检查与诊断

（一）诊断技术

1．影像学检查

（1）常规X线胸片摄片技术须注意穿透条件适当，应用中度增感屏，聚焦要小。早期肺泡炎X线上不能显示异常；随病变进展，X线表现出云雾状、隐约可见微小点状的弥漫性阴影，犹如磨玻璃。进一步进展则见纤维化愈趋明显，从纤细的网织状到粗大网织状，或呈网织结节状。晚期更有大小不等的囊状改变，即蜂窝肺。肺容积缩小，膈肌上抬，叶间裂移位。

（2）CT对比分辨率优于X线，应用高分辨CT（HRCT）可以进一步提高空间分辨率，对于IPF的诊断，特别是早期肺泡炎与纤维化鉴别以及蜂窝肺的发现极有帮助。

（3）核素IPF常有肺泡毛细血管膜通透性增高。核素技术吸入99mTc-DTPA气溶胶测定肺上皮通透性（LEP）可见T1/2缩短，有助于早期发现和诊断间质性肺病，对于IPF并无特异性。

2．肺功能检查IPF的典型肺功能改变包括限制型通气损害、肺容量缩小、肺顺应性降低和弥散量降低。严重者出现PaO2下降和PA-aO2增宽。肺功能检查与影像学技术有助于早期诊断，特别是运动试验在影像学异常出现前即有弥散量降低和低氧血症。肺功能检查可作动态观察，对病情估价很有帮助，用于考核疗效可能也是有用的。同样，IPF的肺功能异常没有特异性，无鉴别诊断价值。

3．支气管肺泡灌洗回收液细胞总数增高，而中性粒细胞比例增加是IPF比较典型的改变，对诊断有帮助。目前仍主要用于研究。

4．肺活检IPF早、中期的组织学改变有一定特点，而且间质性肺病病因甚多包括许多有明确病因可寻者，因此肺活检对于本病确诊和活动性评价十分有意义。优选应用纤支镜作TBLB，但标本小，诊断有时尚有困难。必要时宜剖胸活检。

（二）诊断的建立根据典型临床表现和上述检查，IPF诊断能够成立。核心问题是排除其它间质性肺病包括原因已明或不明者。“特发性”或“隐原性”均用以表示原因不明，但不是所有原因不明和表现有肺纤维化的疾病都是IPF，如结节病。IPF是一个特定的疾病整体，虽然有可能它并不是一个均质单一的疾病。所以肺活检对IPF的诊断是必要的。但在不能接（耐）受创伤性检查者，只要有证据排除其它间质性肺病，建立IPF临床诊断亦是能够接受的。

（三）活动性判断目前虽有很多研究，但是尚无确定指征。除肺活检组织学评价外，据认为67Ga扫描、肺上皮通透性测定、支气管肺泡灌洗液细胞数特别是淋巴细胞数以及介质测定对估计病变活动性有重要参考价值。虽然临床表现、X线和CT征象、肺功能变化与活动性并不完全平行，但病程长短、纤维化程度及有无蜂窝肺、肺功能损害轻重等对估计活动性仍是有帮助的。

UIP是IPF患者的特征性组织病理学表现，经开胸肺活检进行病理确认曾被认为是诊断IPF的关键，近年来许多研究证实HＲCT诊断UIP的准确性可以达到90%～100%，故目前认为根据UIP的HＲCT特征性表现可以作为诊断IPF的独立手段，具有UIP典型HＲCT表现的患者可以不必进行病理活检 HＲCT的影像学诊断分为3级，包括UIP型可能UIP型和非UIP型，见表1 病理诊断分为4级，包括UIP型很可能UIP型可能UIP型和非UIP型，见表2。

这样，IPF诊断标准为: 诊断间质性肺疾病，排除其他原因( 如家庭或职业环境暴露相关ILD，结缔组织疾病相关ILD和药物毒性相关ILD) ;HＲCT或/和外科肺活检诊断UIP型通常情况下，HＲCT诊断UIP型者不建议行外科肺活检，但不典型者例外，甚至需要进行包括临床影像病理学的多学科专家讨论图1描述了IPF诊断流程，表3列出了HＲCT联合外科肺活检对IPF的诊断意见。

每年约有5%～10%的IPF患者出现症状的急性加重，当找不到诱发IPF患者出现急性呼吸衰竭的原因是，应考虑IPF急性加重，其诊断指标包括:过去或现在诊断IPF; 1个月内发生无法解释的呼吸困难加重; 低氧血症加重或气体交换功能严重受损; 新出现的肺泡浸润影; 无法用感染肺栓塞气胸或心脏衰竭解释。

表1 UIP的HRCT诊断分级标准

UIP型

( 符合以下4项)

可能UIP型

( 符合以下3项)

非UIP型

( 具备以下7项中任何1项)

病灶以胸膜下，基底部为主

网状影

蜂窝肺伴或不伴牵张性支气管扩张

无非UIP型的特点

病灶以胸膜下，基底部为主

网状影

无非UIP型的特点

病灶以上或中肺为主

病灶以支气管周围为主

广泛的磨玻璃影(程度超过网状影)

许多小结节(两侧分布，上肺占优势)

囊状病变(两侧多发，远离蜂窝肺区域)

弥漫性马赛克征/气体陷闭

(两侧分布，3叶以上或更多肺叶受累)

支气管肺段/叶实变

表2 UIP的病理诊断分级标准

UIP型

( 符合以下4项)

很可能UIP型

( 符合以下3项)

可能UIP型

( 符合以下3项)

非UIP型

( 具备以下7项中任何1项)

胸膜下分布为主的明显纤维化和结构破坏，伴或不伴蜂窝样改变

肺实质呈现斑片状纤维化

成纤维细胞灶

无非UIP型的特点

明显纤维化和结构破坏，伴或不伴蜂窝样改变

无斑片受累或成纤维细胞灶，但不能二者均无

无非UIP型的特点

或仅有蜂窝肺改变

斑片或弥漫肺实质纤维化，伴或不伴肺间质炎症

无UIP型的其他特点

无非UIP型的特点

透明膜形成

机化性肺炎

肉芽肿

远离蜂窝区有明显炎

性细胞浸润

显著的气道中心性病变

支持其他诊断的特征

七、特发性肺纤维化基因检测确诊后的治疗

1.药物治疗

(1) 吡非尼酮：

截至目前，吡非尼酮是全球领先个获批治疗特发性肺纤维化的药物，是国际指南推荐等级最高的治疗IPF药物，也是我国先进获得sFDA批准的用于IPF治疗的药物。吡非尼酮是2015年美国胸科学会/欧洲呼吸协会/日本胸科协会/拉丁美洲胸科协会联合发布的《特发性肺纤维化临床治疗推荐指南》中推荐等级最高（条件推荐）的两大药物之一[13]，也是全球领先个获批用于特发性肺纤维化（IPF）的治疗药物。在我国，目前已被sFDA批准的用于IPF治疗的药物仅有一个，即艾思瑞®吡非尼酮胶囊。

吡非尼酮是一种多效性的吡啶类化合物，首次于1994年被Margolin等人证明具有抗纤维化特性，并于1999年被Raghu G等人证实对IPF患者具有一定治疗效果。随后，多项国际多中心临床试验结果显示，吡非尼酮可改善IPF患者肺功能、无进展生存期（PFS）和六分钟步行距离（6MWD），一定程度上降低病死率。目前，关于吡非尼酮治疗特发性肺纤维化的机制暂未完全阐明，但根据现有的研究，可将其抗纤维化机制归纳为以下三个方面：

1.抗纤维化吡非尼酮能够抑制转化生长因子-β1（TGF-β1）基因的过度表达，减少TGF-β1的合成，减少血小板衍化生长因子（PDGF）和成纤维细胞生长因子（FGF）的生成，从而抑制成纤维细胞的增殖和胶原的合成，起到抗纤维化的作用。

2.抗炎吡非尼酮还能抑制肿瘤坏死因子α（TNF-α）、IL-1b和其他炎症因子的合成、释放受体传递，从而减轻炎症反应。

3.抗氧化吡非尼酮还是一种强有力的羟自由基的清除剂。通过清除活性氧（ROS）抑制脂质过氧化物和减少组织正常结构的破坏，从而起到抗氧化作用。

艾思瑞®吡非尼酮胶囊，是由北京康蒂尼药业有限公司自主研发，拥有多项国内及国际授权专利，于2011年9月获得sFDA颁发的原研1.1类新药证书，并于2014年2月正式上市销售，是我国领先个治疗肺纤维化的药物。国内艾思瑞的各项实验结果指标和国际试验公布的结果一致，服用艾思瑞®治疗的患者肺纤维化多项指标改善，特别显著减少患者肺功能的动脉血氧饱和度和肺弥散量的下降。

非药物治疗

1. 氧疗：氧疗可以改善患者的缺氧情况。虽然没有直接证据证明氧疗可影响伴有低氧血症IPF患者的预后，但从慢性阻塞性肺疾病得出的间接证据显示，长程氧疗对患者预后有显著的改善作用。推荐参照慢性阻塞性肺疾病氧疗指证，静息状态低氧血症（PaO2<55 mmHg或SpO2<88%）的IPF患者应该接受长程氧疗[12]。

2. 机械通气：IPF伴呼吸衰竭的患者大多数不采用气管插管机械通气治疗。医生应该权衡利弊，与患者及家属充分沟通。机械通气可能是极少数IPF患者与肺移植之间的过渡方式。正压通气可能改善部分IPF患者的缺氧，延长生存时间。对于预后不良的终末期肺纤维化患者，一般不主张气管插管机械通气治疗[14]。

3. 肺康复：肺康复是针对有症状及日常活动能力下降的慢性肺病患者的一项更多干预治疗手段，旨在减轻症状，改善机体功能，稳定或延缓疾病发展，从而降低医疗费用。肺康复的内容包括呼吸生理治疗，肌肉训练（全身性运动和呼吸肌锻炼），营养支持，精神治疗和教育。肺康复已经用于呼吸功能障碍的慢性阻塞性肺疾病患者的治疗，IPF患者肺康复治疗的研究虽然有限，但大多数IPF患者可以推荐接受肺康复治疗，IPF患者肺康复的适应证、肺康复处方，以及肺康复对患者肺脏病理生理、生活质量和预后的影响值得进一步研究[13]。

4. 肺移植：不断发展的肺移植技术已经成为各种终末期肺疾病的主要治疗手段。IPF患者接受肺移植可以提高生存率，改善生活质量，5年生存率达50%-56%[15]。国内已经有多家医疗机构开展肺移植，供体捐赠与资源共享网络的逐步健全，脏器移植准入制度的建立与完善，使IPF患者筛选和等待肺移植的登记随访成为可能。推荐符合肺移植适应证的IPF患者纳入等待名单，进行移植前评估。IPF接受肺移植的时机，以及单肺或双肺移植对IPF患者预后的影响，需要进一步研究。

八、特发性肺纤维化基因检测确诊后的预后

IPF为持续发展的疾病，预后差，其病程长短依赖于病情发展的快慢，急性型最短2周内死亡。最长的慢性型可长达15年。多数死于呼吸衰竭，只有少数患者经治疗后病情稳定或长期缓解。

继发性肺间质纤维化由全身性疾病引起者其发展速度、预后和原发疾病密切相关。由外因引起者，除去致病因素后肺间质纤维化可停止发展，预后较佳。

九、特发性肺纤维化基因检测后的精准治疗——新型药物信息

表3 7种新型肺纤维化治疗药物

公司	药物	靶点/机制	阶段
Intermune	吡非尼酮Pirfenidon	未知/影响肌成纤维细胞增殖和胶原合成	欧洲日本加拿大已批准上市;进行三期临床试验
Boehringer Ingelheim	尼达尼布BIBF1102 Nintedanib	VEGFＲ，PDGFＲ，FGFＲ，激酶受体	三期临床试验
Gilead Sciences	GS-6624 Simtuzumab	LOXL2( 催化胶原交联)	二期临床试验
Biogen Idec	STX-100 humanized mab	6整合蛋白	二a期临床试验
Fibrogen	FG-3019，human mab	结缔组织生长因子	二期临床试验
Bristol-Myers Squibb	BMS-986020( AM152)	LPA-1	二期临床试验
MedImmune	Tralokinumab human mab	IL-13	二期临床试验

十、特发性肺纤维化基因检测的科学依据

[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.

(责任编辑：佳学基因)

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