摘要
为了深入了解类风湿关节炎（RA）、脑血管疾病（cVD）和阿尔茨海默病（AD）共存的分子基础，我们对两名个体进行了尸检神经病理学检查和基因筛查。第一名个体（捐赠者1，D1）是一名74岁男性，同时被诊断为RA和AD，并接受了双侧髋关节置换手术。第二名个体（捐赠者2，D2）是一名90岁男性，有RA诊断报告，并接受了两次左侧髋关节置换。对D1和D2大脑进行的彻底组织化学（苏木精和伊红，H&E）和免疫组织化学（β-淀粉样蛋白和tau蛋白）检查发现，两名个体均存在AD相关病理，其中D1的AD阶段为轻度，D2为中度。cVD相关病理在两种病例中也显而易见，其特征是多个微出血，表明血脑屏障（BBB）完整性受损。血管壁增厚是动脉硬化的特征，在D1中显著，在D2中较轻微。因此，早期的RA诊断，以及神经病理学检查的结果，表明捐赠者体内存在三种主要疾病的共存：RA、cVD和AD。对从D1和D2获取的DNA进行全外显子组测序（WES），随后经过非常严格的生物信息学分析，鉴定出多个与RA、cVD和AD相关的含有罕见（最小等位基因频率{MAF} ≤ 0.01）遗传病理/有害变异的基因。其中七个基因，AQP7、ARSD、FAM160A1、HYDIN、IGSF3、OTOP1和PRSS1，在D1和D2之间共享，除FAM160A1外，所有基因在两位捐赠者中均具有相同的变异。有趣的是，随后对各自文献的分析表明，FAM160A1、IGSF3和PRSS1具有多效性，因为它们可能与所有三种共存疾病（RA、cVD和AD）相关联。总之，本文提供的数据与以下观点一致：当AD、cVD和RA在人类中共存时，可能由多基因和多效性因素共同驱动。然而，捐赠者中大量与骨骼和软骨生理相关的受影响基因指向关节也可能直接受损，与RA无关。
引言
在老年人中常同时观察到的三种疾病是关节炎、脑血管疾病（cVD）和痴呆。新出现的证据揭示了这三种疾病之间存在强关联。自身免疫性疾病，如类风湿关节炎（RA），会显著增加患阿尔茨海默病（AD）的风险。RA和cVD也被确定为AD的危险因素，并且cVD在痴呆的病理生理机制中起着关键作用。此外，RA显著增加cVD的患病风险。尽管连接这些病理的具体机制尚未明确，但与RA相关的炎症会损害血脑屏障（BBB）的完整性，从而促进AD和cVD的发病机制。
超过30个遗传位点与RA相关，超过70个与AD相关。然而，在cVD中，传统的血管危险因素如高血压和吸烟仅占cVD病因的一小部分，这表明遗传因素可能在cVD的发展中起主要作用。因此，提出进一步揭示基因突变在RA、cVD和AD发病机制中的作用，尤其是在它们共存的状态下，可以更好地理解这些疾病如何相互关联并受生物通路（包括由多效性机制支持的通路，即单个基因影响多个表型性状）的调控，是合理的。
本文此前已部分作为会议摘要于2023年11月14日在2023年神经科学学会年会上发表。
病例展示
遗体捐赠者
捐赠者1（D1）是一名74岁男性，同时被诊断为AD和RA，并接受了双侧髋关节置换手术。D1的死因被列为AD型痴呆。捐赠者2（D2）是一名90岁男性，有RA诊断报告，并接受了两次左侧髋关节置换。D2的死因是社区获得性肺炎。
神经病理学检查
对D1和D2大脑进行的彻底组织化学（苏木精和伊红，H&E）和免疫组织化学（β-淀粉样蛋白和tau蛋白）检查（如前所述方法进行），发现两名个体均存在AD相关病理，其中D1的AD阶段为轻度（图1），D2为中度（图2）。cVD相关病理在两种病例中也显而易见，其特征是D1中表现为多个微出血，提示BBB完整性受损（图3）。动脉硬化的特征性血管壁增厚在D1中显著（图3），但在D2中较轻（图4）。这些数据，连同RA的诊断，与两位捐赠者体内三种主要疾病（RA、cVD和AD）的共存情况一致。
图1：捐赠者1（D1）海马体和大脑半球的阿尔茨海默病相关病理。
(A) 低倍镜海马切片，显示神经纤维网中散在的磷酸化tau阳性神经原纤维缠结（黑色箭头）。(B) 高倍镜海马图像，突出显示具有特征性纤维形态的神经元内磷酸化tau阳性神经原纤维缠结（黑色箭头）。(C) 低倍镜大脑半球切片，显示皮质层内局灶性磷酸化tau阳性神经原纤维缠结（黑色箭头）。(D) 高倍镜大脑半球切片，Aβ-42染色显示具有致密核心形态的细胞外淀粉样斑块（黑色箭头）。Aβ-42：β-淀粉样蛋白42
图2：捐赠者2（D2）海马体和大脑半球的阿尔茨海默病相关病理。
(A) 海马切片，磷酸化tau染色显示具有特征性细长和纤维形态的神经元内神经原纤维缠结（黑色箭头）。(B) 大脑半球切片，Aβ-42染色显示一个致密核心的细胞外淀粉样斑块（黑色箭头）。(C) 大脑半球切片，磷酸化tau染色显示皮质神经纤维网内的一个纤维性神经原纤维缠结（黑色箭头）。(D) 大脑半球切片，Aβ-42染色显示多个细胞外淀粉样斑块，包括一个大而致密的斑块和一个较小的斑块沉积（黑色箭头）。Aβ-42：β-淀粉样蛋白42
图3：捐赠者1（D1）大脑半球的脑血管病理。
(A) 切片显示局灶性微梗死，特征为邻近小血管的局部组织坏死和嗜酸性碎片（黑色箭头）。(B) 切片显示围绕小穿通血管的血管周围间隙扩大（黑色箭头），表明血管周围引流受损和小血管疾病。(C) 切片显示愈合的微出血，血管壁和周围实质内有残留的含铁血黄素沉积（黑色箭头）。(D) 切片显示动脉硬化性血管壁增厚，伴有血管腔向心性狭窄（黑色箭头），符合慢性小血管动脉硬化。
图4：捐赠者2（D2）大脑半球的脑血管病理。
(A) 切片显示小血管壁的动脉硬化性增厚，伴有血管腔向心性狭窄（黑色箭头），表明中度小血管动脉硬化。(B) 切片显示硬化的小动脉，伴有明显的管壁增厚和管腔狭窄（黑色箭头），符合晚期动脉硬化性重构。
基因筛查
通过下一代测序（NGS）Illumina平台（圣地亚哥，加州）对DNA蛋白编码区（外显子）进行全外显子组测序（WES），并如前所述进行相应的生物信息学分析。D1和D2的累积外显子覆盖率（深度>25×）分别为92%和97%。通过搜索GeneCards、Google Scholar和PubMed数据库，对含有罕见（MAF ≤ 0.01）病理/有害变异的基因进行功能注释。
通过WES的基因筛查分别在D1和D2中鉴定出94个和99个含有罕见病理/有害变异的突变基因，这些基因被分为17个与本病例最相关的类别，包括与关节炎、脑血管和痴呆病理相关的类别（表1，2）。这种基因分类与捐赠者的诊断以及神经病理学检查结果一致。基因筛查还揭示了两位捐赠者共有的七个含有罕见病理/有害变异的突变基因。重要的是，其中六个基因在D1和D2中具有相同的变异匹配（表3）。
表1：D1中具有罕见病理/有害变异且分类与本病例最相关的基因。
（表1内容省略，以文本形式已在之前输出）
表2：D2中具有罕见病理/有害变异且分类与本病例最相关的基因。
（表2内容省略，以文本形式已在之前输出）
表3：D1和D2中共有的突变基因及其各自的罕见病理/有害变异。
（表3内容省略，以文本形式已在之前输出）
讨论
神经病理学检查结果和捐赠者的病史提示在本病例中存在三种主要疾病的共存：RA、cVD和AD。基因筛查提供了两个重要的见解，与这种共存的人类分子基础相关。首先，存在多个分别与上述每种疾病相关的突变基因，这与它们的多基因性质一致，并可能指向它们独立发生的可能性。其次，基因筛查还鉴定出七个具有罕见病理/有害突变的受影响基因——AQP7、ARSD、FAM160A1、HYDIN、IGSF3、OTOP1和PRSS1，这些基因在两位捐赠者中共享，除FAM160A1外，均具有相同的变异匹配。有趣的是，其中三个共享基因，FAM160A1、IGSF3和PRSS1，似乎具有多效性，因为它们可能与RA、cVD或AD相关联。因此，也应考虑多效性遗传成分对上述病理共存的贡献，以及因此存在的共同风险因素。
从基因筛查中获得的另一个重要信息与捐赠者中的RA有关。出乎意料的是，除了与RA相关的突变基因外，在D1和D2中还发现了多个与骨关节炎和幼年特发性关节炎相关的受影响基因，以及已知参与骨骼和软骨生理调节的基因。后者的突变可能直接靶向关节，独立于RA，并且可能是D1双侧和D2单侧进行髋关节置换手术的原因之一。有趣的是，除了两位捐赠者中与RA相关的基因外，还存在与系统性红斑狼疮（SLE）、干燥综合征（SS）和强直性脊柱炎（AS）相关的突变基因。RA、SLE、SS和AS的共存最近已有报道，这引发了一个问题，即未诊断的并发非RA自身免疫性和炎症性疾病对RA临床表现的潜在贡献。然而，共存的自身免疫性疾病如RA和SLE可能相互促进AD的发展，因为它们与AD有很强的关联。
结论
本文提供的数据可能表明，AD、cVD和RA在人类中的共存可能由多基因和多效性因素共同驱动。RA的临床表现也可能受到并发自身免疫性和炎症性疾病的影响，而RA中关节损伤的严重程度也可能取决于直接靶向骨骼和软骨的基因突变。由于本病例涉及的人数有限，相关结果和结论应被视为后续大规模患者队列临床研究的重要起点。
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