载脂蛋白E基因多态性及其相关眼病

　　作者：陈丽,曾庆华,莫亚　　作者单位：中国四川成都市，成都中医药大学附属医院眼科

　　【摘要】载脂蛋白E(apolipoprotein E，ApoE)是一种多态性蛋白，参与脂蛋白的转化与代谢过程，其基因可以调节许多生物学功能，与许多眼科疾病发病有关，对ApoE及其基因多态性的研究是目前医学研究的热点之一，探讨两者之间的内在联系，对眼病的预防、诊断及治疗具有重要的临床应用价值。

　　【关键词】 载脂蛋白E 基因 多态性 眼病

　　Apolipoprotein E gene polymorphism and relevant eye diseases

　　Li Chen, QingHua Zeng, Ya Mo

　　Department of Ophthalmology, Chengdu University of Traditional Chinese Medicine, Chengdu 610075, Sichuan Province, China

　　Abstract

　　　Apolipoprotein E possesses the most important biological characteristics. The research of ApoE gene polymorphism has become a hotspot in the medical field, especially in the eye diseases. To discuss the relationship between ApoE polymorphism and eye diseases will be helpful to the prevention and treatment of eye diseases.

　　　KEYWORDS: apolipoprotein E; gene; polymorphism; eye diseases

　　0引言

　　ApoE是血浆中重要的载脂蛋白之一，对血脂代谢起重要的调节作用。近年来研究发现，ApoE基因多态性与年龄相关性黄斑变性(agerelated macular degeneration，AMD)、单纯疱疹病毒性角膜炎(herpes simplex keratitis，HSK)、视网膜色素变性(retinitis pigmentosa，RP)等眼科疾病有着密切的关系。本文就ApoE基因与眼科疾病关系的研究综述如下。

　　1 ApoE生物学特性

　　1.1结构及基因多态性 ApoE是一种分子量为34kDa的糖蛋白，由299个氨基酸组成，是Shore等[1]于1973年首次发现的。1975年确认其多态性，并依字母顺序将其命名为ApoE。人类ApoE基因具有显著遗传多态性，位于第19号染色体长臂13区2带，基因全长3.7kb，包含4个外显子和3个内含子[2]，由单个碱基替换产生ApoE基因多态性。ApoE有3种复等位共显性基因：ε 2、ε 3、ε 4[3,4]，每个基因对应一个亚型，产生6种表型：3种纯合子E2/2、E3/3、E4/4和3种杂合子E2/3、E3/4、E2/4，另外还有极少见的亚型。自然人群中，ε 3基因频率分布最高，ApoE3纯合体表型分布频率约为70%。含E3的杂合子(E4/3E3/2)居中，二者之和不超过20%，E2/2、E4/4表型频率最低，二者之和不超过8%。

　　1.2体内分布及功能 ApoE可以在各种组织中合成，在肝脏中合成最多，其血浆浓度约为30～50mg/L，ApoE在肝脏中的含量约占血浆总量的2/3～3/4[5]，其次在脑组织中合成亦较多。ApoE主要存在于极低密度脂蛋白(very low density lipoproteins, VLDL)、中间密度脂蛋白(IDL)、乳糜微粒(chglomicrons, CM)及CM残骸中。ApoE可与脂质及其受体(包括LDL受体、VLDL受体及LDL受体相关蛋白)结合，ApoE作为配体参与受体介导的载脂蛋白清除过程[68]。如经低密度脂蛋白受体(low densitu lipoprotein receptor, LDLR)介导VLDL和LDL的清除，经LDLR和低密度脂蛋白受体相关蛋白(receptor relaled protein, LRP)介导CM的清除。ApoE与总胆固醇(TC)转运、TC再分布、免疫调节和细胞增殖分化等功能有关，是中枢神经系统重要的载脂蛋白和代偿突触形成过程中胆固醇和脂类转运的重要调节因子。

　　2 ApoE基因多态性与相关眼病

　　2.1与年龄相关性黄斑变性 年龄相关性黄斑变性(agerelated macular degeneration, AMD)是西方国家首要的不可逆的致盲眼病[9,10]，虽然目前病因尚不明确，但已发现许多与之相关的危险因素，最近研究结果关于ApoE基因与AMD发病的报道颇多，各持己见。实验发现，ApoE在视网膜组织，特别是RPE和Bruch’s膜上有表达[11,12]，此位置正是AMD的病变区域。Dithmar等[13]发现膜结合物质在ApoE缺乏鼠的玻璃膜中明显增多，测量玻璃膜厚度，显著高于正常对照组，认为ApoE缺乏或血浆脂质水平增加或RPE水平效应是玻璃膜超微结构改变的直接原因。膜结合物质是基底线沉积物(basal line deposition，BLD)和大玻璃膜疣的主要成分。光镜、电镜检查发现ApoE缺乏鼠的视网膜内、外核层细胞数量明显降低，外核层细胞核染色质浓缩，核周空泡形成，玻璃膜增厚，弹力层不连续甚至结构不清，从而发生AMD的眼底损害[14]。Kliffen等[15]证实携带ApoE3鼠的高脂饮食组，其BLD有不同程度增加;正常饮食组，BLD也有少量沉积;ApoE基因敲除组则未发现BLD存在，证实ApoE功能障碍参与AMD细胞外沉积物形成，对AMD发病起一定作用。

　　近年来临床上多数研究倾向于ε 4等位基因对AMD有保护作用，而ε 2则可加速疾病发展。Baird等[16]在研究中调整了年龄和性别后，晚期AMD的ε 3/4基因型与ε 3/3基因型患者相比，前者患病率降低近一半;将晚期AMD分成萎缩型和新生血管型，则ε 3/4基因型对萎缩型AMD保护作用最强;晚期AMD的男性ε 3/4基因型者患病危险性降低近3倍。而在疾病诊断年龄上，晚期AMD的ε 2/3基因型较ε 3/3基因型者明显提前(3.4a)，以女性和新生血管型AMD最明显(分别是3.9a和4.7a)。当将有家族史的萎缩型患者再分类，发现这些患者ApoE ε 4等位基因全部缺失，认为ε 4等位基因在萎缩型AMD的保护作用优于新生血管型，提出ApoE等位基因是AMD发病的一个因素，ε 4等位基因起保护作用，至少可延迟AMD诊断时间，ε 2等位基因在加速疾病进程上起修饰基因的作用。Zareparsi[17],Schmidt等[18]也有相关报道。Thakkinstian等[19]对1966/2005年MEDLINE的所有有关基因的报道综合分析表明，ε 2、ε 4等位基因在高加索人群的出现频率为8%和15%。基础等位基因和基础表型相关检测表明ε 2危险作用达20%，ε 4的保护作用达到40%。虽然要排除生存偏倚的可能性，但ε 2和ε 4等位基因在AMD中确实表现出不同的作用。还有研究[20]认为有吸烟史的ε 2等位基因携带者患湿性AMD的危险性高于ApoE4和 ApoE3/3型携带者。而AsensioSánchez等[21]的研究却得出相反结论，他对西班牙95例AMD患者检测后发现ε 4等位基因使AMD患病风险增加5倍多，且在70～75岁患者中表现明显。 Pang等[22]对研究了98例中国AMD患者后发现在渗出型AMD患者中ApoE4基因产物虽有所下降，但下降趋势不明显，分析中国人ApoE4等位基因分布频率较欧洲人低，因故还不能认为ApoE4与AMD有直接关系。Gotoh等[23]分析了日本82例健康人、58例息肉状脉络膜血管病变(polypoidal choroidal vasculopathy, PCV)及85例AMD患者的ApoE基因型及等位基因频率，发现PCV患者和AMD患者存在ApoE2和ApoE4多态性的较少，其基因型和等位基因频率与正常人比较亦无显著差异。因此考虑可能存在种族、地域、筛查的人群等因素，使ApoE基因与AMD的关系尚存争议，仍待临床长期大量研究。

　　2.2与单纯疱疹病毒性角膜炎(HSK) 有研究发现1型单纯疱疹病毒(herpes simplex virus 1，HSV1)潜伏在ApoEε4携带者的颅神经内更易损伤神经系统，促使阿尔茨海默病(alzheimers disease，AD)发生，被视为AD发病的一个危险因素[24]，那么由HSV引起的HSK是否与ApoE有关呢?Lin等[25]对46个HSK患者和238个正常对照组进行ApoE基因检测，结果HSK患者ε 4基因频率占15%，与对照组频率相等，而ε 2基因频率占13%，虽然高于正常对照组(7%)，但无统计学意义(P=0.06)。分析认为ApoE2和其它亚型相比与角膜细胞结合能力较弱，因此病毒易于侵入角膜，使ApoE2携带者角膜损伤更重。或者，角膜细胞膜受体与ApoE和HSV1的结合方式与神经元细胞受体有所不同。此后临床上未见关于HSV与ApoE基因关系的报道。最近Bhattacharjee等展开了一系列关于ApoE与HSV1的实验研究，并首次报道ApoE4是HSK发病的一个危险因素。起初，Bhattacharjee等[26]采用角膜划痕法对ApoE基因敲除(ApoE/)雌鼠和年龄等大的C57BL/6(ApoE+/+)雌鼠接种HSV1菌株 17Syn+，接种5d后发现两组鼠角膜均感染了HSV1病毒，实时PCR数据显示，ApoE(/)鼠的HSV1 DNA数量明显低于ApoE(+/+)对照组，且对照组14只鼠中有7只因感染17Syn+而死亡，ApoE(/)鼠则无一死亡，说明携带ApoE基因的鼠更易感染HSV1病毒，而ApoE(/)鼠对病毒抵抗力更强，病毒的潜伏时间更短。推测ApoE基因可影响HSV1病毒的活性。随后另一项实验[27]又以10g/L ApoE二聚体肽(ApoEdp)对C57BL/6雌鼠角膜成功接种HSV1 菌株 KOSGFP 24h后进行治疗，发现与安慰剂组相比，ApoEdp可显著降低HSK的发病率，抑制病情发展，认为ApoEdp通过大幅下调鼠促炎细胞因子表达，达到抗HSV1和抗炎效果。并在转基因鼠模型实验中发现[28]，ApoE4可上调角膜中VEGF表达，增强蛋白酶解作用，使ApoE4鼠眼部病毒迅速复制，角膜较早就发生混浊，且新生血管化程度高，在三叉神经节和脑中的HSV1 DNA含量亦较ApoE3鼠多。此系列实验使人们对ApoE基因在 HSK的作用机制的方面有了新的认识。

　　2.3与原发性视网膜色素变性 ApoE与视网膜色素变性(retinitis pigmentosa, RP)的关系散见于临床报道中。郭慧丽等[29]研究34例RP患者，将RP组ApoE等位基因频率分布与正常对照组比较发现，PR患者组ε 4频率明显上升(分别为47.05，13.34，P<0.01)，ε 2、ε 3 基因频率与对照组之间无差异。通过相关性分析表明ApoE ε 4与PR发病有关联(RR=25.701，P<0.01)。认为ApoE ε 4基因携带者其光感受器的盘膜形成可能有障碍，这与RP病变的病理表现也相符[30]。Huq等[31]研究了100个苏格兰家族首发RP患者的ApoE表型，结果显示，与对照组比较，携带E2/E2基因型者发病率上升4倍(P<0.05)，携带E4/E4基因型者上升8倍(P <0.01)，虽然未在ApoE基因前19个序列中找到突变现象，仍怀疑RP患者可能存在ApoE基因突变。Jahn等[32]也认为ApoE2基因型在RP患者中增高，与RP发病有关。ApoE对RP的作用机制目前仍不甚明了。有研究显示[33]ApoE/LDL受体可调节胆固醇和磷脂的转运，逐渐抑制神经元对胆固醇的合成，促使胆固醇在神经元内摄取、降解、参与膜和突起的形成，且不同的ApoE表型，与受体的结合活性亦有差异。实验发现[34]ApoE4抑制神经元突起的生长，加速细胞凋亡，而ApoE3则相反。ApoE4特有的特殊神经元蛋白水解作用，使有生物活性的毒性碎片进入细胞液，改变细胞骨架，破坏线粒体的能量平衡，导致神经节细胞死亡[35]，发生RP。

　　2.4与白点状视网膜变性 白点状视网膜变性临床较少见，也是一种遗传性视网膜色素变性。有研究[36]对一患有白点状视网膜变性的家族进行基因检测，发现此家族中所有患者均发生视紫红质基因Arg135Trp突变，且均携有ApoE4等位基因，外周/RDS或ROM1基因未发现变异，提示本病发生不只与外周/RDS基因突变有关，ApoE基因也可能起着作用。

　　总之，ApoE基因与眼病的关系远不止上述，相信在不远的将来会有更多关于ApoE基因与眼病的研究成果呈现在眼科学者面前，为眼病的发病机制及治疗提供依据。

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