FBN1遺伝子の第24–32番エクソンの変異は重症かつ早期発症型のMarfan症候群を呈することが多いことが知られている．症例は4歳男児．新生児期より蜘蛛状指，大動脈弁輪拡張症（AAE），大動脈弁逆流症（AR）を呈し，4歳時にAAEの著明な進行とARに伴う心不全を認めたため当院Marfan外来に紹介され，4歳7か月時にDavid手術を施行された．遺伝学的検査でFBN1遺伝子にde novoの既報変異［IVS29＋1G＞A］を認め，転写産物の解析により本変異がスプライシングの異常によるin-flameの第29番エクソンの欠失を来すことを同定した．近年，Marfan症候群の発症メカニズムはdominant negative effectとhaploinsuffciencyの二つに大別して論ぜられているが，スプライシング異常に伴う変異の場合はそのどちらの形式もとりうるため，遺伝子産物の質的・量的な評価が必要となる．本症例では，FBN1遺伝子の第29番エクソンという変異の「位置」のみならず，スプライシング異常という変異の「形式」もまた，その大動脈病変の重症度に大きく寄与したと考えられた．
Key words: Marfan syndrome; FBN1 gene; annuloaortic ectasia; neonatal region; exon skipping mutation
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Marfan症候群には重症かつ早期に発症する一群があり，それらの群ではFBN1遺伝子の第24–32番目のエクソンに変異を有することが多いことが知られている1）．また，本疾患は遺伝子型と表現型の相関が乏しいとされているが，近年になってその病態解明が進みつつあり，大動脈病変に関してもhaploinsufficiency型変異やスプライシング異常に伴う変異で重症化・早発化しやすいといった新たな知見が報告されるようになった2, 3）
．今回，FBN1遺伝子第29番エクソンにスプライシング異常を有し，幼児期に著明な大動脈弁輪拡張症を来して早期に外科的介入が必要となったMarfan症候群の一例について経験したため報告し，本疾患に関する近年の知見を踏まえて考察する．
4歳6か月男児
carvedilol 3.5 mg, losartan 15 mg
Marfan症候群の家族歴なし
新生児期に蜘蛛状指に気づかれ，心臓超音波検査で大動脈基部拡張，大動脈弁逆流症（AR）を指摘された．Marfan症候群が疑われ，A病院で定期的にフォローされていた．2歳10か月時にB病院に紹介された際の心臓超音波検査で，大動脈弁上部は50 mm程度に拡張していたが，ARは軽度であったため，carvedilolとlosartanの内服を開始され，定期的に通院を続けていた．4歳3か月時に肺炎を契機にARの増悪および心機能の低下を認めた．この際に呼吸不全を呈したため，一時は挿管・人工呼吸器管理を要したが，肺炎の改善に伴い2週間で退院した．なお，BNPの値は2歳10か月時点のBNP 67 pg/mLから，4歳4か月時にはBNP 231 pg/mLまで継時的に上昇していた．以上の経過から専門的加療の必要があると判断され，4歳6か月時に当院Marfan外来に紹介された．
身長118 cm（＋3.5SD），体重17 kg（＋0.2SD），心拍数109 bpm，血圧87/39 mmHg，経皮的酸素飽和度100％（室内気），両眼瞼裂斜下，漏斗胸，両手指の蜘蛛状指，下節が長い上下肢といったMarfan症候群に特徴的な身体的徴候を認めた．胸部呼吸音清，単一I音・II音，胸骨右縁を最強点とする拡張期雑音を聴取した．腹部肝腫大なし．四肢浮腫なし．眼科診察で水晶体亜脱臼なし．
当院初診時の血液検査では，BNP 211 pg/mLと上昇を認める以外には血算，生化学，凝固能に異常を認めなかった．胸部X線写真では，心胸郭比63％で左第4弓の拡大が顕著であった．12誘導心電図では，左室肥大所見およびV4–V6に陰性T波を認め，心筋の障害が示唆された．心臓超音波検査では拡張期左室内径（LVIDd）58 mmと拡張し，左室駆出分画（LVEF）40％と低下していた．また，大動脈弁輪部径29 mm（206％Normal），Valsalva洞径55 mm（310％Normal, Z value＝15）といずれも著明に拡張しており，重度のARを認めた（Fig. 1（a）～（c））．なお，僧帽弁については逸脱の所見はなく，軽度の逆流を認めるのみであった．胸部造影CTでは大動脈起始部の内径は60 mmと拡張を認めたが，大動脈弓や下行大動脈には拡張はなく，大動脈解離の所見も認めなかった（Fig. 1（d） （e））．
(a) Aortic valve and Valsalva sinus were dilated to 29 mm (206％Normal) and 55 mm (310％Normal) in diameter, respectively (b) Severe aortic regurgitation flow (c) Dilated left ventricle (LVIDd 58 mm) (d), (e) Aortic root was dilated to 60 mm without dissection
改訂Ghent基準に照らし合わせ，大動脈基部病変の存在と身体的徴候からMarfan症候群と診断した．本症例は大動脈基部径が50 mmを超え，成人の手術適応も満たす著明な大動脈拡張を認めたほか，ARによる左心収縮能の低下も伴っていたため，早期手術が望ましいと判断した．
4歳7か月時に当院心臓外科でDavid手術（自己大動脈弁温存手術）を施行した．なお，術中所見では大動脈弁の破壊はなく，弁の修復は要さなかった．術後の心臓超音波検査ではARの改善が確認されたが，LVEF 30％程度の左室収縮能の低下が遷延し，心室中隔の奇異性運動を伴った．周術期に心筋虚血イベントが発生した可能性を考慮して，術後11日目に心筋シンチを施行したが，梗塞や局所心筋虚血を示唆する所見は認めなかった．このため，左室収縮能の低下の原因は，術前の長期にわたるARによって生じた慢性心不全にあるものと判断し，心不全治療を強化する方針とした．術後より使用していたmilrinoneの経静脈的投与に加えて，losartan 15 mg/dayの内服を再開し，血圧の変動に注意しつつcarvedilolの内服を漸増した．以降はBNPの低下およびLVIDdの緩徐な改善を認め，milrinoneは漸減終了し，carvedilolを最終的に5 mg/day（0.29 mg/kg/day）まで増量して術後63日目に退院した．現在術後2年が経過し，大動脈弁に関しては軽度のARを認めるのみであるが，心不全についてはLVEF 40％，LVIDd 51 mm, BNP 100 pg/mL程度で退院後から進行はないものの引き続き治療が必要な状態にあり，定期的な外来通院を継続している．
入院中に行われた本症例のSanger法による遺伝子解析では，FBN1遺伝子に既報変異［IVS29＋1G＞A］を認めた．一方で両親には変異が認められず，de novoの変異と判断した（Fig. 2（a））．続いて本変異の変異形式を特定するために，本症例のFBN1遺伝子のcDNAの解析を行った．まず，RNeasy Mini Kit（Quiagen, Hilden, Germany）を用いて本症例とその両親の白血球からtotal RNAを抽出し，抽出した産物をもとにrandom hexamersおよびSuperScript III Reverse Transcriptase（Invitrogen, Waltham, MA）を用いて一本鎖cDNAを作成した．続いて，第28番エクソンと第30番エクソンに位置する配列に対応したプライマーを用いてcDNAのPCRを行った．PCR産物の電気誘導では，wild typeに一致する287 bpのバンドのほか，患児にのみさらに短い164 bpのバンドが検出された（Fig. 2（b））．最後に，増幅したcDNA断片をdirect sequencingにより配列解析したところ，123 bpに相当するin-frameの第29番エクソンの欠失（exon skipping mutation）が確認された（Fig. 2（c））．これらの解析から，本変異がスプライシング異常によってFBN1遺伝子第29番エクソンの欠失を来していることを証明した．
(a) FBN1 genome analysis shows a de novo mutation: a heterozygous single-based substitution in the splicing donor site of intron 29 [IVS29＋1G＞A] in the patient, but not in his parents. (b) Splice analysis of exon 29. [upper panel] PCR primers (arrows) are designed for the splice analysis of exon 29. [lower panel] Each band means cDNA fragments containing exons 28–30 from white blood cells of the patient (lane 1) and his parents (lane 2, 3). Lanes 2 and 3 show a single band corresponding to the wild-type cDNA fragments of 287-bp, while lane 1 shows the other dark band corresponding to the mutant cDNA fragments of 164-bp. The doublet bands indicate the presence of the splicing mutation. (c) Direct cDNA sequencing of wild-type (top) and mutant (bottom) fragments in the patient reveals a 123-bp deletion corresponding to exon 29.
Marfan症候群は全身性の結合組織障害を呈する遺伝性疾患であり，fibrillin-1タンパクをコードするFBN1遺伝子が責任遺伝子として同定されている4）．本疾患はFBN1遺伝子の変異の形式によって幅広い表現型を示すが，その中でも重症かつ早期に発症する一群が知られており，早期発症型Marfan症候群や新生児Marfan症候群などと呼ばれ，一般に予後不良群として区別される．こうした一群ではFBN1遺伝子の第24–32番エクソン（“neonatal region”）の変異と強い相関があることが知られており1, 5）
，とくに，このneonatal region内の変異が大動脈病変の重症化のリスクファクターであることが近年広く認知されるようになった1, 6）
．
本症例は幼少期から著明な大動脈弁輪部の拡張を認め，早期発症型Marfan症候群の臨床像を呈した．遺伝子解析ではFBN1遺伝子のイントロン29のスプライスドナーサイトにde novoの変異を認めた．本変異はMaedaらの早期発症型Marfan症候群の症例で既に報告されており7），第29番エクソンの欠失を来すスプライシング異常であることが考察されているが，実際に転写産物もしくはタンパクの欠失は確認されていなかった．今回の報告ではcDNAのPCRおよび配列解析を加えることで，本変異によりFBN1遺伝子の第29番エクソンが欠失することが実際に証明され，neonatal regionの部分的欠失が本症例の重症度に深く寄与しているものと推測された．
2010年にGhent基準が改訂されて遺伝子検査が診断項目の一つに追加され，その意義が重要視されるようになった8）．それに伴い，FBN1遺伝子の変異の報告総数も増加の一途をたどっており，genotype-phenotype correlationsが乏しいとされる本疾患の遺伝学的背景についても理解が進みつつある．そもそも歴史的には，本疾患で50％程度を占めるミスセンス変異（missense mutation）の挙動をもとに「dominant negative effect（強制阻害効果）」が本疾患の主要な遺伝学的メカニズムとされ，変異型タンパクが正常型タンパクの重合と機能を阻害すると考えられてきた9）．しかしその後，FBN1遺伝子の変異形式として30％程度を占める，ナンセンス変異（nonsense mutation）やフレームシフト変異（frame shift mutation）を含めた“premature termination codon （PTC）”型変異においては，変異遺伝子の転写産物はNMD（nonsense mediated decay）の機構により分解され，実際のmicrofibrilの形成には関わらないことが証明された10）．つまり，Marfan症候群の疾患病原性を決めるのは，変異型タンパクの存在にあるのではなく，正常型タンパクの量に依存するという「haploinsufficiency（ハプロ不全）」のメカニズムも主張されるようになった11, 12）
．このような経緯を踏まえて最近では，Marfan症候群の変異形式は，ミスセンス変異を中心とするdominant negative effect（DN）型変異とPTC型変異を中心とするhaploinsufficiency（HI）型変異の二つに分けて論ぜられている3）．重症度についても，これまでHI型変異はDN型変異よりも軽症な表現型が多く，Ghent基準を満たさないものが多いとされてきたが9, 13）
，近年ではむしろHI型変異でも重症例が多く，とくに大動脈病変の重症度との関連が強いとする報告もされるようになった2, 3）
．
一方，スプライシング異常に伴う変異（splicing mutation）は，FBN1遺伝子の変異の10～20％程度を占め，この変異では，in-frameかout-of-frameかで遺伝子産物の挙動が変化するため一概にDN型変異かHI型変異かを論ずることはできないが14, 15）
，とくに本症例で認められたin-frame exon skipping mutationに限れば一般的にDN型の変異形式に分類されている14）．DN型変異はHI型変異に比べてmildな表現型を呈することが多いとする近年の知見に基づけばin-frame exon skipping mutationの重症度もそれほど高くないことが予想されるが，実際にはneonatal region以外のエクソンの欠失であっても新生児Marfan症候群や重症Marfan症候群の病態をとる症例が少なからず認められており14–16）
，in-frame exon skipping mutation自体を重症化のリスクファクターとする報告もある14）．また，通常のDN型変異では変異型タンパクは正常型タンパクとほぼ同数存在するはずであるが，変異型タンパクの生成が有意に減少するin-frame exon skipping mutationの症例の報告もあり17），dominant negative effect単独では説明がつかないケースも存在する．このようにスプライシング異常に伴う変異ではミスセンス変異やPTC型変異とは異なる挙動を示している可能性があるが，症例数が限られるためその全貌は明らかになっておらず，症例ごとに実際に生成されている転写産物やタンパクの解析を行うことで疾患病原性のメカニズムを調べることが望まれる．
ここで，本症例の遺伝学的解析に戻ると，FBN1遺伝子のPCR産物の電気誘導では，正常アリル由来のcDNAのほかに，変異アリル由来のcDNAのバンドも検出されており，正常型タンパクに加えて変異型タンパクも合成されていることがうかがえるため，過去の報告と同様にDN型の変異形式が想定される．しかし一方で，正常型cDNAのバンドに比べて変異型cDNAのバンドは明らかに薄く，実際に生成される変異型タンパクは正常型タンパクに比べて有意に少ないことが予想される．この原因として，今回の変異に伴って別のスプライシング配列（cryptic splice site）が現れ，予想とは異なるスプライシングを来している可能性についても検討したが，われわれが調べた範囲ではcryptic splice siteの候補となりうる配列を見いだすことはできなかった．また，out-of-frameのexon skipping mutationであればNMDの機構により変異遺伝子の転写産物が分解されることは知られているが2），in-frame exon skipping mutationでもそうした現象が起きうるのかについては定かでなく，結果として今回の検討では変異型cDNAが減少した機序を解明するには至らなかった．しかし，今回の実験系は定量的な評価を目的としたものではないため推測の範囲でしか述べることはできないにしても，本症例では疾患病原性を決めるほど変異型タンパクが生成されていない可能性があり，むしろ正常型タンパクの量が減少したことによるhaploinsufficiencyの関与が否定できない．HI型変異は上述のとおり大動脈病変の重症化との関連が指摘されており，本症例の表現型に作用した可能性も考えられる．今回の解析をもってin-frame exon skipping mutationとhaploinsufficiencyを関連づけるのは尚早であるが，上述のとおりスプライシング異常に伴う変異の挙動については依然として不明確な点が多く，今後検討すべき課題である．いずれにせよ，本症例が早期から重度の大動脈病変を発症した背景には，neonatal regionという変異の「位置」に加えて，in-frame exon skipping mutationという変異の「形式」もまた重症化のリスクファクターとして働いたのではないかと推測される．このようにMarfan症候群の表現型の多様性には，FBN1遺伝子の変異の「位置」と「形式」の両者が関係しており13），さらに遺伝子産物の質的・量的なバランスが複雑に作用している12）．そのため，本疾患の病態解明をさらに進めるうえでは，遺伝子変異の解析のみならず，遺伝子産物の質的・量的な評価も必要となってくることが予想されるが，とくに小児領域ではまだそうした解析の報告がほとんどなく，今後症例を重ねた検討が必要である．
最後に本症例の手術適応について述べたい．Marfan症候群に起因する大動脈弁輪拡張症に対して，小児期の大動脈基部置換術の適応については明確なコンセンサスが得られていない．Hannover Medical SchoolのOnoらの報告では，大動脈基部径が200％Normalを超える場合を手術適応としており18），同じドイツのGerman Heart Centre MunichのLangeらは大動脈基部径のZ valueが5を超える場合を手術適応として提唱している19）．一方で，12歳未満のMarfan症候群では大動脈の拡張が進んでも解離することは非常にまれであり，大動脈基部径のZ valueを手術適応の指標にする必要はないという意見もある．そうした視点から，Johns Hopkins HospitalのPatelらは，小児であっても成人の手術適応に準ずるという立場に立っている20）．また，弁温存術を選択する場合には，大動脈弁の破壊が進行する前に手術を行う必要があり，ARの進行度が手術適応を決める一つの指標となる21）．本症例に関しては，①いずれの施設の手術適応も満たす大動脈基部径の拡張を認め（Table 1），②ARの継時的な進行を伴い，③心収縮能の低下を来している，という3点から早期手術の適応と考えられた．なお，本症例は術後も心機能の低下が遷延し，長期にわたるARが慢性心不全を招いたと判断されたが，より早期の外科的介入が予後を改善しえた可能性もある．しかし，幼児期の大動脈基部置換術の報告は決して多くなく，長期的な予後を推測するにはさらなる症例の蓄積が望まれる．
| adults | children | this case |
|---|---|---|
| Ao root diameter＞45 mm | ①Ao root diameter≧200％ normal (Hannover Medical School)18） | Ao root diameter 55 mm |
| Ao root diameter≧40 mm if: | ②Ao root diameter Z value≧5 (German Heart Centre)19） | 310％ normal |
| i. past history of Ao dissection | ③the same as adults (Johns Hopkins Hospital)20） | Z value＝15 |
| ii. family history of Ao dissection | ||
| iii. women contemplating pregnancy (Japanese Circulation Society)22） | ||
| The patient’s aneurysm satisfied all the criteria for adults and children. | ||
著明な大動脈弁輪拡張症を呈し，ARに伴う心不全を伴ったため，4歳時にDavid手術を行った早期発症型Marfan症候群の一例を経験した．遺伝学的検索でFBN1遺伝子に既報変異［IVS29＋1G＞A］を認め，本変異がスプライシングの異常により第29番エクソンの欠失につながることを証明した．本症例の表現型の重症度にはneonatal regionの変異であることとin-frame exon skipping mutationであることの両者が関与したと考えられ，本疾患の病態解明には遺伝子変異の同定のみならず，その遺伝子産物の質的・量的な評価も必要となる可能性が示唆された．
本論文について，開示すべき利益相反（COI）はない．
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