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《心血管病学》

早发冠心病病因的遗传学研究进展

发表时间:2010-08-09  浏览次数:406次

  作者:张晓黎,陈忠,马根山 (东南大学附属中大医院心内科,江苏南京 210009)

  [摘要] 目前从基因水平阐明冠心病尤其是早发冠心病的发病机制是医学研究的热点和难点。作者对近年来脂质代谢、半胱氨酸代谢、肾素.血管紧张素.醛固酮系统、血小板膜糖蛋白及纤维蛋白原基因、纤溶酶原激活物抑制剂、基质金属蛋白酶、内皮型一氧化氮合酶、E.选择素、血小板反应素等一些相关基因多态性与早发冠心病有关的研究作一综述。

  [关键词] 冠心病;早发;病因;遗传学;基因

  目前认为,冠状动脉粥样硬化性心脏病(coronary heart disease,CHD)是一种由遗传和环境危险因素共同作用而发病的多基因遗传性疾病。早发CHD是指冠心病发生时男性<55岁,女性<65岁[1] ,是冠心病的一种特殊形式。研究早发CHD的遗传危险因素对于开展有针对性的人群预防,延缓或防止冠心病的发生发展具有重要的理论意义。近年来随着分子生物学的迅速发展及人类基因组计划的进行,从基因水平阐明CHD尤其是早发CHD发病机制成为医学研究的热点[2] 。下面就近年来与早发CHD有关的一些基因多态性研究作一综述。

  1 脂质代谢相关基因与早发CHD

  1.1 载脂蛋白E(apolipoprotein E,apoE)基因apoE是一种多态性蛋白,它作为脂蛋白的配体和结构蛋白对血脂代谢起重要调节作用。apoE有3种复等位共显性基因ε2、ε3、ε4构成常见的6种表型:3种纯合子(ε2.2、ε3.3、ε4.4),apoE的3种异构体的受体结合活性存在明显差异,从而可能对血脂水平和CHD的发生产生不同影响。彭澍等 [3] 研究证实CHD组apoEε4.3基因型和ε4等位基因频率均高于对照组(P<0.01);早发组ε4等位基因频率较迟发组为高(P<0.05)。陈忠等[4] 研究证实早发CHD子女ε4.3基因型和ε4等位基因频率明显高于非冠心病患者的子女(P<0.05),并影响血浆TC、LDL.C和HDL.C的水平。Nassar等[5] 研究发现apoEε4等位基因及启动子219G.T多态性与早发CHD有关,是年轻成年人发生急 性心肌梗死的很强的独立危险预测因子。Kumar等 [6] 研究证实,亚洲印度人apoE的ε4等位基因是早发心肌梗死的独立危险因素。Viitanen等[7] 观察到apoE的ε4等位基因及启动子219G.T的T等位基因出现的频率在早发CHD组高于正常对照组,这两个等位基因联合的频率在早发CHD家族的先证者及其亲属中均高于正常对照组,且它们都与口服糖耐量试验2h后较高的血糖水平相关,提示它们可能是通过胰岛素抵抗这一途径影响早发CHD的冠脉粥样硬化。这些研究结果显示,apoE的ε4等位基因、启动子219G.T多态性与早发CHD相关。这些等位基因极有可能是早发CHD的遗传易感基因。

  1.2 载脂蛋白A(apolipoprotein A,apoA)基因 apoA1是卵磷脂胆固醇酰基转移酶的主要激活因子,是胆固醇逆向转运过程中的关键组分。流行病学研究提示,HDL水平与冠心病呈负相关关系。apoA1是HDL的重要组成部分。降低的apoA1及HDL.C水平是冠心病独立危险因素,遗传学研究[8] 表明,apoA1基因多态性与血浆apoA1及HDL.C的水平密切相关。早发CHD患者最常见的脂蛋白异常是HDL的缺乏。Lilja等[9] 研究发现,apoA.Ⅱ基因(apoA2)和apoA.Ⅰ.C.Ⅲ.A.Ⅳ基因群(apoA1C3A4)与HDL减低的发病机制相关。Ikewaki等[10] 对1例51岁的家族性HDL缺乏患者研究发现,其apoA1第4外显子的5个GC重复片段中的1个GC缺失导致密码子移位,在剩余的178碱基处产生终止密码。患者为该突变的纯合子,经冠脉造影发现双支主要血管有广泛的阻塞性病变。其父及子女为此突变的杂合子,他们血浆HDL.C及apoA1水平均只有正常值的一半,证实存在基因剂量的影响。这些研究提示apoA基因多态性与HDL减低相关,可能通过影响HDL参与动脉粥样硬化,导致早发CHD。

  1.3 载脂蛋白B(apolipoprotein B,apoB)基因家族性apoB100缺陷症[11] 是由于apoB基因第26外显子10708位G→A,使apoB3500位精氨酸被谷氨酰胺取代。该突变使apoB对LDL结合力显著下降,导致LDL由受体介导的代谢途径受阻,在血浆中大量堆积,是另一类诱发高胆固醇血症和早发CHD的主要因素。Kalina等12] 研究证实,apoB100缺陷症是早发CHD的独立危险因素。张少敏等[13] 研究发现,早发CHD患者中apoB基因3′端630、660bp等位基因频率明显高于对照组,具有apoB等位基因630、660bp的个体早发CHD的危险性增高。

  1.4 ATP结合盒式转运子(ATP.binding cassette trans-porter,ABC)基因 目前关于ABC与早发CHD关系研究较多的是ABCA1、ABCC6。ABCA1是有关底物跨膜主动转运的ABC超家族的一员。研究提示,ABCA1的突变与家族性低α脂蛋白血症(hypoalphalipoproteinemia,FHA)和丹吉尔病有关。Hong等[14] 对早发CHD家族HDL减低的分子基础研究发现,先证者是单个等位基因缺陷(在C254T位点的突变导致脯氨酸被亮氨酸取代)的杂合子,而在健康者未发现这种变异。在FHA家族的其他有此变异的杂合子也显示与LDL.C减低相关,提示ABCA1的C254T基因缺陷可能与早发CHD有关。Ce-narro等 [15] 对家族性高胆固醇血症患者研究发现,AB-CA1基因R219K的K等位基因频率在非早发CHD组显著高于早发CHD组,该变异可能是早发CHD的保护性因素之一,提示R219K等位基因的多态性影响CHD的危险。Trip等16] 研究发现,CHD组(<50岁)出现ABCC6基因R1141X突变较对照组高4.2倍,提示R1141X突变与早发CHD相关。这些研究提示ABC基因多态性可能与早发CHD相关,其在早发CHD发病机制的作用还需进一步明确。

  1.5 低密度脂蛋白受体相关蛋白(low density lipopro-tein receptor.related protein,LRP)基因 LRP是一种多功能受体,参与许多血管生物学的生物过程和脂蛋白代谢。Pocathikorn等17] 研究证实LRP基因多态性是冠心病的危险因素之一,尤其是其第22外显子C200T基因多态性是白种人患早发CHD的一个显著危险因子。

  1.6 脂蛋白脂酶(lipoprotein lipase,LPL)基因LPL是清除富含TG脂蛋白的限速酶,其水解循环 的外源性和内源性TG(乳糜微粒和VLDL)。van Bock-xmeer等[18] 研究报道LPL基因外显子D9N多态性的9N等位基因携带者与男性早发CHD和心肌梗死相关。陈忠等[19] 研究发现,早发CHD患者LPL基因的P+、H+等位基因频率高于对照组,血清TC、TG和LDL.C高于对照组,HDL.C低于对照组,H+H+和P+P+基因型影响血脂水平。

  2 半胱氨酸与早发CHD

  同型半胱氨酸又称高半胱氨酸,为蛋氨酸的中间代谢产物。高同型半胱氨酸血症通过损伤血管内皮、促进血管平滑肌增殖、细胞有丝分裂、参与脂代谢等途径参与动脉粥样硬化的发生发展,被认为是冠状动脉粥样硬化的独立危险因素之一。甲烯四氢叶酸还原酶(MTHFR)、胱硫醚缩合酶(CBS)、甲硫氨酸合成酶是其代谢途径的3种关键酶。编码酶的基因发生碱基突变、插入或缺失可引起酶的缺陷或活性改变。Szczeklik等[20] 研究发现MTHFR基因667T等位基因纯合子与早发CHD相关,其1298C等位基因的纯合子和杂合子均与早发CHD明显相关。Mager等[21] 也证实MTHFR基因667T等位基因纯合子与早发CHD相关。Ranjith等[22] 研究却发现MTHFR基因667C.T和1298A.C的多态性均与南非人早发CHD无关。Pinto等[23] 研究证实,中度高同型半胱氨酸血症是西班牙人早发CHD的独立危险因素,MTHFR的C677的TT基因型与血浆高同型半胱氨酸水平相关,但与冠状动脉疾病无关。国内王小玲等[24] 研究证实MTHFR基因C667T突变与冠心病无关。目前对于CBS研究较少,Tsai等25,26] 研究发现,CBS T833C、G919A的突变使CBS活性降低产生高同型半胱氨酸血症,但这两种突变在冠心病组和对照组中无统计学差异。

  3 肾素.血管紧张素.醛固酮系统(RAAS)

  血管紧张素转换酶(ACE)和血管紧张素Ⅱ(AT.Ⅱ)是RAAS的主要成分。ACE催化血管紧张素Ⅰ转化为血管紧张素Ⅱ及灭活缓激肽。前者是有力的缩血管物质,并能诱导人血管平滑肌细胞的增生及肥厚,增加血小板衍生生长因子的表达以及抑制纤溶活性,促进血栓形成;而后者能够刺激内皮细胞释放舒张因子,抑制平滑肌细胞的增殖。因此,对RAS参与动脉粥样硬化、CHD的病理生理过程研究已成为国内外热点。Berkovich等 [27] 发现,ACE的DD基因型是年轻人发生心肌梗死和CHD的独立危险因素。Petrovic等[28] 研究提示ACE的DD基因型是早发心肌梗死的一个独立危险因素,而血管紧张素原TT基因型和血管紧张素Ⅱ.1受体AA基因型均不是早发心肌梗死的独立危险因素。Sobstyl等[29] 研究发现,ACE基因I.D多态性与波兰人心肌梗死无关。

  4 血小板膜糖蛋白及纤维蛋白原基因

  血小板膜糖蛋白Ⅱb.Ⅲa(GPⅡb.Ⅲa)复合物是纤维蛋白原和血管性假血友病因子(vWF)的受体,此受体与纤维蛋白原和vWF的结合对血小板聚集起重要作用。编码GPⅡb.Ⅲa基因的突变导致血小板功能异常,可能是血栓形成的独立危险因素。Weiss等[30] 最先肯定了急性心肌梗死和不稳定性心绞痛与GPⅢa的PⅠA2的关系,发现心肌梗死和不稳定性心绞痛者GPⅢa基因PⅠA2多态性高于对照组2倍,60岁以前发生心肌梗死和不稳定性心绞痛者,二者关系更显著。Goldschmidt.Clermont等[31] 研究发现,早发CHD亲属的PⅠA2携带率高,并和年轻人患心肌梗死的危险及非致死性心肌梗死相关。这些研究表明该基因的A2等位基因的多态性可能是冠状动脉血栓症的主要危险因素。马会利等[32] 研究发现年轻心肌梗死患者的纤维蛋白原基因βG455A多态性中AA、GA基因型与血浆纤维蛋白原之间存在明显正相关,可能是早发CHD的遗传因素之一。

  5 纤溶酶原激活物抑制剂(plasminogen activator inhibitor.1,PAI.1)

  基因 PAI.1能通过与组织型纤溶酶原激活物(t.PA)、尿激酶型纤维酶原激活物结合而使t.PA失活,使纤溶能力降低。Mikkelsson等[33] 对芬兰中年男性的研究认为,PAI.1基因4G.5G多态性不但影响PAI.1抗原水平,而且影响冠状动脉粥样硬化患者的急性冠状动脉综合征的进展过程,4G等位基因携带者的血栓症、急性心梗的危险性增加。Viitanen等[34] 研究却发现PAI.1基因4G.5G多态性与早发CHD无相关性。

  6 其 他

  6.1 内源性基质金属蛋白酶抑制剂(tissue inhibitors ofmetalloproteinases,TIMP)基因基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinases,MMPs)作为强大的蛋白酶几乎可降解所有的细胞外基质,在 动脉粥样硬化斑块内的活性增高使纤维帽内的胶原纤维等结缔组织降解增多,以致纤维帽变薄而易于破裂,导致急性冠脉综合征的发生。目前发现4种特异性内源性MMPs抑制剂TIMP.1、TIMP.2、TIMP.3、TIMP.4,它们是具有多种功能的分泌蛋白,可抑制MMPs的活性及其对结缔组织的降解。Dorsch等[35] 研究未能证实编码TIMP1.3的基因位点与早发CHD相关。该基因的多态性尤其是对早发CHD的影响及具体作用机制还需进一步研究。

  6.2 内皮型一氧化氮合酶(endothelial nitric oxide syn-thase,eNOS)基因eNOS合成的一氧化氮具有抑制血管平滑肌细胞增殖、血小板聚集等抗动脉粥样硬化作用,因此eNOS基因变异可能与CHD的发生、发展有关。Granath等[36] 研究发现澳洲白种人eNOS基因4ab、G894T、T786C多态性与早发CHD无关。但Nassar等 [37] 研究发现,eNOS基因Asp298等位基因多态性与早发CHD无相关性。因此,eNOS的基因多态性是否为早发CHD的遗传危险因素之一还需进一步研究。

  6.3 E.选择素基因

  E.选择素是一种动态表达于活化内皮细胞表面的糖蛋白,介导炎症反应中白细胞向损伤血管内皮细胞迁徙、粘附,在血管局部炎症反应和动脉粥样硬化的发生发展中发挥重要作用。Wenzel等[38] 研究发现,早发CHD的E.选择素基因Ser128Arg和G98T多态性中的C和T等位基因频率显著高于正常对照组。Zheng等[39] 研究也发现E.选择素基因第2外显子的5′非翻译区C、T的突变(G98T)是早发CHD显著的预测因子,早发CHD组的C和T等位基因频率明显高于对照组。这些研究提示E.选择素基因的多态性可能与早发CHD相关,但具体作用机制尚未明确。

  6.4 血小板反应素(Thrombospondin,THBS)基因 血小板反应素又称血小板反应蛋白、血小板凝血酶敏感蛋白,是一种可接受促分裂原刺激的钙结合蛋白,对血栓块有稳定作用。Topol等[40] 研究发现,THBS的单个核苷酸的多态性可能与早发CHD相关,其中THBS.4错义突变(A387P)的P等位基因携带者与心肌梗死显示出最强的相关性,THBS.1的N700S错义突变的纯合子也与早发心肌梗死相关。而THBS.2的3′端非翻译区发生的腺苷被鸟嘌呤置换的突变纯合子似乎对早发心肌梗死具有保护作用。Boekholdt等[41] 研究发现,THBS.2在3′端非翻译区的腺苷被鸟嘌呤置换的突变降低了早发心肌梗死的危险,THBS.4(A387P)的突变也减低了早发心肌梗死的危险,但THBS.1的N700S错义突变与早发心肌梗死无关。

  7 小 结

  目前大量研究提示,多种基因的多态性与早发CHD相关。但单个基因多态性分析所得结论并不完全一致,原因可能有:样本数量不等;样本的不均一性,如性别、种族、地域等不同;选择标准及统计学处理方法不同等。同时遗传因素对CHD的影响也是多基因共同作用的结果,基因与基因间相互作用,所致CHD的综合危险远高于单个危险因素作用的总和。如In-bal等42] 发现,MTHFR基因C677T、凝血因子Ⅴ基因G1691A、凝血因子Ⅱ基因G20210A具有致年轻女性发生急性心梗的协同效应。Batalla等[43] 发现,apoE和AGT多态性与早发心肌梗死有协同作用。因此,近年来提出CHD整体危险因素的新概念,早发CHD的遗传易感性研究多倾向于多基因多态性联合分析。此外,许多研究局限于基因多态性与CHD发生的相关性,忽视了其与CHD临床表型多样性的内在联系,削弱了临床应用价值。因此,在今后的研究中应注意候选基因的选择要有明确的病理生理学基础;候选基因多态性对其编码的蛋白质具有功能影响;不同基因型的分布与相应临床表型间有一定的联系;对于多基因病应根据疾病病理生理学改变,选择多个候选基因客观地从不同的侧面进行分析。既搞清某一基因多态性的作用,也要对不同候选基因间的网络化相互作用及对整体影响进行综合分析,并且研究的样本要足够大,符合遗传学研究中的统计要求。总之,只有准确把握早发CHD基因多态性研究与临床应用的结合点,采取正确的研究策略,才能使早发CHD的诊断、治疗和预防提高到一个新的水平。

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