图1:烟雾病的影像学特征(A)脑血管造影显示双侧颈内动脉闭塞(箭头)和称为烟雾血管的侧支动脉的发育(箭头)。(B)三维飞行时间磁共振血管造影(MRA)是脑血管造影的替代方案，显示颈内动脉闭塞(箭头)。(C)磁共振成像显示基底神经节的烟雾血管(箭头)。(D)高分辨率血管壁成像显示颈动脉远端(上，箭头)和大脑中动脉(下，箭头)同心血管壁增强和收缩;内框表示矢状视图)。(E)流体衰减反演恢复MRI显示弥漫性脑膜轻脑膜高信号强度，称为常春藤征。(F) n -异丙基-p-[123I]碘安非他明SPECT显示双侧额叶(箭头)灌注不足。图片:11岁女孩(A, B, C, E, F)和33岁女性(D)。

PET和单光子发射CT是用于烟雾病血流动力学评估的成熟的(但有创的)核成像技术。通过乙酰唑胺激发试验，这些技术已被用于评估烟雾病手术指征的血流动力学储备。然而，侵入性较小的新兴技术可以取代现有的方法。例如，脑血管储备可以通过血氧水平依赖的mri - 35或动脉旋回标记来评估。

基因

单基因突变导致孟德尔烟雾综合征

许多基因变异和单基因疾病与烟雾血管病有关(图2)事实上，烟雾综合征涉及16个基因和多种途径，包括Ras和MAPK、Notch、DNA修复、炎症小体、染色质重塑、肌动蛋白重塑、凝血和一氧化氮(NO)途径。例如，在与血小板减少症相关的烟雾综合征中发现了致病的膜片1变异，导致mDia1的单倍不全和血管细胞肌动蛋白重塑受损。GUCY1A3功能缺失突变损害血管平滑肌细胞(VSMCs)对NO.38的反应。NO通路在血流和血管重构的反应中起主要作用。因此，ICA分叉处对湍流的异常反应可能导致烟雾病一些染色体异常也与烟雾血管病有关此外，RNF213变异在婴儿中引起严重的烟雾综合征，并伴有肾发育不良、转氨酶升高和皮肤病在婴儿中。观察到的与严重表型相关的这些变异的重新发生表明，除了赋予烟雾病易感性外，RNF213变异还可能导致单基因烟雾综合征。

图2:引起烟雾综合征的单基因突变图是血管和相关细胞的代表，显示了相关的途径。烟雾病血管病变有几种与之相关的单基因突变，涉及多种途径，如DNA修复、Notch、NO、Ras-MAPK、肌动蛋白重塑、凝血和炎性体途径。NO和Ras-MAPK通路的参与表明突变血管细胞对血流的异常反应，是颈内动脉闭塞病变进展的基础。目前，与烟雾病相关的16个基因分别为GUCY1A3、PCNT、BRCC3、CHD4、CNOT3、DIAPH1、EVL、SAMHD1、RNF213、JAG1、NF1、PTPN11、CBL、SHOC2、HBB和SMARCAL1。RNF213除了是烟雾病的主要易感基因外，还参与了一种严重的婴儿发病烟雾综合征。NO=一氧化氮

RNF213易感基因

外显子组测序、关联研究或候选基因分析的全基因组连锁分析已经确定了几种烟雾病易感基因，包括RNF213、MTHFR、TCN2、HDAC9、HLA-DQA2和HLA-B(附录p 3)。在孟德尔烟雾综合征引起基因中，由于几个原因，本综述主要关注RNF213。首先，RNF213 14429G→A (rs112735431;导致Arg4810Lys)是东亚国家的主要创始变异。这种变异由生活在东亚国家(总共1600万人)或非亚洲国家的东亚人携带。其次，东亚地区烟雾病的发病率比欧洲国家和美国高10倍，至少部分可以用这种变异来解释。第三，该变异还与一系列被称为rnf213相关血管病变的心血管疾病相关。最后，随着RNF213的功能越来越明显，可以探索烟雾病研究和开发的新领域。

RNF213基因的变异与散发性和家族性烟雾病密切相关在烟雾病患者的RNF213变异中，大多数位于RNF213的c端区域，该区域调节泛素化活性(附录pp 7-8)。约80-90%的家族性糖尿病患者中和日本和韩国的烟雾病以及中国约20-30%的家族性烟雾病患者的烟雾病发现RNF213 Arg4810Lys变体在大。在日本和韩国约占总人口的1%，在中国约占总人口的0.5%，是未受影响的变异携带者。该变异对家族性烟雾病的影响尤其大(例如，日本的优势模型优势比[OR]: 1802∙44;韩国512∙42;中国为1109∙02)和散发性烟雾病(优势模式OR:日本为134∙35;韩国99∙82;中国为30∙52)。因此，在日本和韩国，这种变异与烟雾病的相关性很强;然而，由于该变异在一般人群中存在，其外显率(携带者中受影响个体的比例)仅为150分之一。

与日本和韩国相比，中国家族性烟雾病患者中RNF213 Arg4810Lys变异体的频率较低，提示与其他RNF213变异体或基因突变有关(附录p 3)。例如，中国烟雾病患者家族中还有8种非Arg4810Lys变异体，包括Pro4007Arg、Gln4367Leu、Ala4399Thr、Thr4586Pro、Leu4631Val、Glu4950Asp、Ala5021Val和Met5136Ile。其中，与健康对照相比，RNF213 Ala4399Thr在烟雾病患者中出现频率更高，但未发现Arg4810Lys与Ala4399Thr之间的连锁不平衡。Arg4810Lys变异在白人中很少被发现，最大等位基因频率为0∙0006.然而，位于c端区域(包括环指结构域(氨基酸编号3997-4093))的明显罕见错义RNF213变异与白人的烟雾病有关(附录pp 7-8)。因此，RNF213在东亚和白人个体中都是烟雾病的易感基因，不同的变异根据变异位置不同而不同地增加疾病的风险。

基因诊断检查

在烟雾病患者中检测Arg4810Lys变异，无论是散发的还是家族性的，都具有学术意义，但由于其低外显率，其在诊断或遗传咨询方面的价值有限相比之下，检测烟雾综合征相关基因的致病变异具有很强的诊断价值，可能有助于遗传咨询这些基因的筛选可以根据相关症状来指导病人。例如，出现失弛缓症的患者应进行GUCY1A3筛查，而出现Noonan综合征样症状的患者应进行PTPN11和CBL筛查。与逐个筛选候选基因相比，下一代测序，如全基因组测序或全外显子组测序，或已知与烟雾病和烟雾综合征有关的所有基因的靶向小组，可能是一种具有成本效益的替代方法。

RNF213-related血管病变

RNF213相关血管病变在2019年被提出作为一个新的疾病实体，疾病谱直到2020年才公布(图3)。如果烟雾血管不发达，不能放射学识别，成人烟雾病与颅内动脉粥样硬化性疾病的鉴别诊断是不简单的。因此，根据急性卒中治疗标准(ORG 10172试验)，早期烟雾病或轻度烟雾病合并缺血性卒中患者可归类为大动脉粥样硬化。事实上，RNF213 Arg4810Lys变异与颅内大动脉狭窄或闭塞(ICASO)相关，即使ICASO不符合烟雾病的诊断标准。在日本，Miyawaki和他的同事调查了41名没有烟雾病症状的ICASO患者，发现9名(22%)患者有这种变异。韩国的一项研究也发现该变异与烟雾病和烟雾综合征相关。在中国，该变异与非烟雾病ICASO相关，但在日本和韩国，这种关联更强。荟萃分析，包括大样本量和综合数据集，显示RNF213 Arg4810Lys与烟雾病、ICASO和烟雾综合征在不同的遗传模型(如显性、隐性和等位基因模型)中有很强的相关性。

一项在46958名日本人(17752名脑梗死患者和29206名对照组健康个体)中检测RNF213 Arg4810Lys变异的大规模研究显示，RNF213 Arg4810Lys变异具有脑梗死，特别是大动脉粥样硬化的强烈风险(总缺血性卒中的OR: 1∙9;总大动脉粥样硬化的OR: 3∙6)。与女性患烟雾病的风险高于男性一样，该变异使女性患缺血性中风的风险更高(OR:男性为1∙5，女性为2∙7)。携带该变异的个体比未携带该变异的个体平均早4年出现症状性疾病。这些发现表明烟雾病与大动脉粥样硬化的一部分，即rnf213相关血管病变之间存在连续性，rnf213相关血管病变被认为是烟雾病的一种轻度形式，在颅内动脉粥样硬化存在时易使携带者血流动力学受损。

除了烟雾病、烟雾综合征和ICASO外，rnf213相关的血管病变还可能包括颅外颈动脉发育不全、心肌梗死、全身性高血压、肺动脉高压，甚至腹主动脉分支狭窄，从而为全身性心血管疾病的本质提供了更广阔的视角。可能有必要根据RNF213变异的存在与否对这些心血管疾病进行重新分类。

图3:RNF213相关血管病变的概念和Arg4810Lys变异的代表性患者。有人提出RNF213相关血管病变是颅内动脉疾病的一个谱系，范围从无症状到烟雾病

(A)。4例不完全符合烟雾病影像学表现的RNF213 Arg4810Lys变异患者的MRI和n -异丙基-p-[123I]碘安非他明SPECT作为每个阶段的例子。

(B)。22岁女性，无高血压、糖尿病、血脂异常、吸烟等血管危险因素，左侧颈内动脉闭塞(红色箭头)，左侧额叶梗死灶(白色箭头)，左侧MCA区域灌注减少(黄色箭头)。患者2:38岁女性，无血管危险因素，右侧M1(红色箭头)和左侧颈内动脉(白色箭头)严重狭窄，左侧额叶出现点状缺血性病变(白色箭头)，伴右侧MCA区域灌注减少(黄色箭头)。患者3:42岁女性，无血管危险因素，发生TIAs和轻度右侧M1狭窄(黄色箭头)，右侧MCA区域灌注减少(黄色箭头)。患者4:54岁女性，血脂异常，无明显动脉狭窄或闭塞、缺血性病变或灌注不足。尽管具有相同的变异，但这些妇女的疾病严重程度不同，这意味着存在未知因素，这些因素可以决定血管病变的严重程度，而不依赖于年龄或血管危险因素。MCA=大脑中动脉。短暂性缺血发作。

病理生理学

疾病的病理生理机制

Arg4810Lys变体位于RNF213的c端，RING finger结构域的下游。RNF213基因编码一个巨大的591 kDa蛋白，结合了AAA+ atp酶和E3模块。冷冻电镜结构分析显示，RNF213由一个n端柄、一个含有6个atp酶单元的动力蛋白样核心(其中只有两个是功能性的)和一个多结构域E3模块组成，在其他泛素连接酶中没有对应的模块RNF213的E3模块包含大多数病感性烟雾病变体，包括流行的RNF213 Arg4810Lys交换(附录pp 7-8)。在体外，Arg4810Lys变体不影响RNF213的结构或活性尽管如此，E3结构域的总体聚类表明，烟雾病相关变异可能会解除RNF213的泛素化活性(附录pp 7-8)。例如，变异体可以控制多结构域泛素连接酶的变构信号或改变其底物特异性。这种不受调控的E3功能与RNF213 Arg4810Lys是一个显性负突变体，降低了总体泛素化水平，发现是一致的这些RNF213的结构和功能分析，以及RNF213 Arg4810Lys基因剂量对临床表型的影响，表明功能失调的E3连接酶在烟雾病的发病机制中起作用。

迄今为止已经报道了RNF213 E3泛素连接酶的两个底物，NFAT1和丝蛋白A.。RNF213诱导NFAT1的降解并阻断非规范的Wnt-Ca2 +信号，其调节血管退化和修剪。RNF213沉默导致NFAT1核易位增加66，这可能导致血管退化减少，并导致烟雾血管异常。丝蛋白A是一种肌动蛋白交联蛋白，参与血管重构，促进从收缩性VSMCs到病理性合成VSMCs的变化增殖性合成VSMCs可能是负性重构的关键(附录p 9)。

体外研究表明，RNF213具有广泛的抗菌和抗病毒活性，通过细菌脂多糖脂质A片段的泛素化43或与ISGylated的病毒蛋白结合，可以对抗肠道沙门氏菌、单核增生李斯特菌、单纯疱疹病毒1、人呼吸道合胞病毒和柯萨奇病毒B3的感染。这些发现与经典的发现一致，即烟雾病患者的多种细菌和病毒滴度比健康人高。值得注意的是，脂质A是E3酶的一个新的非蛋白质靶点。RNF213的非规范作用模式反映了其独特的E3活性位点，由RZ锌指(氨基酸残基4500-4530)形成，包含活性Cys4516及其ATP-AMP无线电依赖性调节(附录pp 6-7)RNF213在树突状细胞和单核细胞中高度表达，被认为在这些细胞的发育和功能中起重要作用。rnf213敲除小鼠和烟雾病多态性敲除小鼠的树突状细胞表现出抗原摄取、加工和呈递受损，这可能通过引起免疫和耐受性之间的不平衡而导致自身免疫。转录组分析还显示，与颅内动脉瘤或医学上难治性癫痫的对照组相比，日本烟雾病患者颅内动脉的免疫反应上调。

双击假说(double-hit hypothesis,)表明遗传和获得性因素共同导致某些疾病的发生，这表明烟雾病是一种多因素疾病，主要由遗传和环境风险因素(如感染、炎症和自身免疫)共同引起，这反映了RNF213 Arg4810Lys变异的低外显率。环境因素包括抗甲状腺自身抗体，如抗甲状腺过氧化物酶和抗甲状腺球蛋白，它们在烟雾病患者中升高。在一项体外研究中，抗甲状腺过氧化物酶抗体促进了VSMCs的迁移，在88例颅内狭窄患者的高分辨率MRI研究中，抗甲状腺过氧化物酶抗体升高与负重构相关.此外，在烟雾病患者中发现的各种血清自身抗体表明免疫反应可以驱动烟雾病进展。因此，潜在的药理学干预措施可能包括针对这些生物驱动因素，以预防遗传易感个体的烟雾病。RNF213 Arg4810Lys变体以外的遗传因素也可能与烟雾病有关，这意味着需要进行大规模的全基因组关联研究，以阐明烟雾病的其他遗传驱动因素。

体内模型

准确的烟雾病体内模型的发展将允许深入探索有前途的治疗方法。在斑马鱼中缺失RNF213会导致眼睛和大脑血管形成异常，表明RNF213在调节内皮功能和血管生成中具有重要作用。此外，人工诱导RNF213突变会导致斑马鱼血管生成异常和循环缺陷。这些发现与一项体外研究一致，该研究显示RNF213沉默后血管重构和修剪受到抑制。

然而，到目前为止，烟雾病的小鼠模型还没有成功地复制颅内动脉和烟雾血管的进行性狭窄。两个RNF213基因敲除小鼠模型显示正常生长和健康，没有任何与烟雾病相关的血管异常。与烟雾病的双重打击假说一致，只有在应用低灌注损伤后才有明显的实质性差异:双侧颈总动脉狭窄导致脑梗死和死亡率增加。RNF213基因敲除小鼠对脑灌注不足的易感性可能表明由于RNF213缺陷导致动脉生成和血管生成能力受损。这些发现表明，RNF213变异也主要与对缺血和灌注不足的恢复能力降低有关，这可能是烟雾病发病的另一个因素。事实上，血管内皮细胞特异性RNF213 (Arg4810Lys)转基因小鼠在双侧颈总动脉狭窄后同样表现出脑血流恢复减少和血管生成受损。基于rnf213的动物模型没有显示出人类烟雾病表型的原因之一可能是Arg4810Lys变体的低外显率，这可能不足以导致烟雾病的发展(即需要来自另一个基因的一个或多个额外变体)。其他解释可能与小鼠和人类之间脑血管系统的差异有关。

烟雾病患者血管生成受损也可能是由于循环内皮祖细胞减少所致，这在烟雾病患者中已被观察到。进一步的研究将确定是否可以复制由外周血单个核细胞募集失败引起的血管生成通路异常，以产生真正的烟雾病动物模型。烟雾病的免疫模型也被开发出来，通过静脉注射、脑室内或动脉内注射促炎物质来再现血管炎样表型，如内部弹性板变性，尽管还没有再现狭窄闭塞病变和烟雾病血管。目前正在开发其他携带与人类烟雾综合征相关的各种基因突变的啮齿动物模型，以提供可靠和可重复的烟雾血管病动物模型。此外，来自烟雾病患者的诱导多能干细胞可用于生成烟雾病的体外模型，以复制烟雾病血管细胞功能障碍(附录p 1)。

治疗和结果

尽管对烟雾病和烟雾综合征的遗传和病理生理基础有了深入的了解，但目前还没有针对疾病的药物治疗方法。抗血小板治疗是烟雾病的一种有前景的治疗方案。一项针对25978名新诊断烟雾病患者的回顾性、基于人群的纵向队列研究表明，抗血小板治疗可提高患者的生存率。在9154例患者使用的抗血小板药物中，西洛他唑是一种具有抗血小板和血管扩张作用的磷酸二酯酶3抑制剂，在生存率方面被证明是最有效的。一项小型前瞻性观察性研究也显示，西洛他唑治疗，而不是氯吡格雷治疗，是烟雾病患者随访2年后认知改善的独立预测因子。因此，抗血小板药物可以考虑用于烟雾病患者，尽管在广泛临床使用抗血小板药物之前，需要进行随机对照试验来证实这些发现。

烟雾病的搭桥手术可以预防中风。有三种手术方法:直接血运重建术、间接血运重建术和两者的结合。直接血运重建包括颅外至颅内动脉旁路移植术，可立即改善脑血流量。日本成人烟雾试验显示搭桥手术在预防再出血方面优于非手术治疗。该试验还显示，大脑后动脉或脉络膜动脉穿动脉吻合引起的出血亚组再出血的风险高于大脑前动脉吻合亚组，进一步分析显示出血与脉络膜吻合有关。间接血运重建可通过多种手术方法实现，包括脑硬动脉合血管病、脑肌合血管病和网膜脑转位。一项针对106名成年烟雾病患者的前瞻性非随机试验显示使用阿托伐他汀(n=53)与侧支循环良好有显著关联。一项对18项烟雾病手术研究的荟萃分析显示，与直接和联合旁路治疗相比，间接旁路治疗与更高的卒中复发率相关此外，与间接旁路相比，直接旁路在血管造影上与更高程度的血运重建相关。

当考虑对哪些烟雾病患者进行手术时，那些有症状的患者应该接受手术，而不考虑侧支血流和血流动力学储备，因为需要额外的血流。然而，由于合并症、颅内动脉粥样硬化的潜在覆盖和并发症的风险增加，对于有症状的半球没有痛苦灌注的患者或年龄大于60岁的患者，可以考虑保守治疗。对于无症状半球患者，血运重建的益处仍然存在争议，需要对无症状烟雾病的自然史进行更多的研究。

缺血性烟雾病患者何时进行手术治疗尚无随机试验证据。一般情况下，应建议在合理安排的情况下尽快进行血运重建，但在急性卒中后或MRI显示急性梗死(即使没有临床症状)后手术应推迟一个月，因为这些患者的围手术期卒中风险比没有这些特征的患者高得多。关于出血性烟雾病患者，在日本成人烟雾试验中发现了有希望的结果，该试验招募了出血后1-12个月内患有烟雾病患者。一项回顾性观察性研究表明，早期血运重建(即出血后6个月以内)与后期血运重建(即出血后6个月以上)相比，术后癫痫发作和伤口并发症的发生率更高。烟雾病的最佳干预措施需要进一步的证据。欧洲卒中组织烟雾病指南正在制定中，为烟雾病提供了一种潜在的管理工具，将补充日本已建立的指南。

结论及未来发展方向

东亚患者烟雾病与RNF213 Arg4810Lys变异之间的强烈关联的发现，为研究烟雾病背后的机制和潜在的治疗策略开辟了新的途径。从历史上看，烟雾病一直被认为是一种罕见的疾病，但RNF213相关血管病变作为一种新的疾病实体，可以将RNF213基因的临床相关性从烟雾病扩展到几种全身性心血管疾病。考虑到其低外显率，RNF213 Arg4810Lys变异的携带者在伴有其他遗传或环境驱动因素(如自身抗体和微生物感染)时，似乎会发生烟雾病或RNF213相关的血管病变。因此，进一步阐明这些启动因素将有助于制定针对烟雾病和rnf213相关血管病变的预防策略。一旦这些措施建立起来，RNF213变异体的更广泛的遗传筛查策略可以用于烟雾病的辅助诊断，这可能进一步阐明该疾病从无症状或早期阶段的自然病程。此外，基因筛查可以帮助确定烟雾病和rnf213相关血管病变之间的潜在区别。通过对烟雾综合征患者的遗传研究，确定了烟雾病的几种相关途径，为研究候选基因的病理变异与烟雾病的发展之间的差距提供了新的领域。通过相关细胞和动物模型的发展，下一个挑战是进一步了解不同途径如何促进烟雾病的出现，这将对确定烟雾病患者的治疗靶点具有重要意义。