5-脂氧合酶激活蛋白(ALOX5AP)基因多态性在缺血性卒中中的研究进展

车爽 台虹

脑血管疾病(cerebrovascular disease, CVD)是神经系统的常见病和多发病，死亡率占所有疾病的10%，是目前人类因疾病死亡的三大原因之一，心脑血管疾病对身体健康造成严重威胁也是目前主要的致死和致残原因。在我国，每年死于脑卒中的人数超过100万，是缺血性心脏病死亡人数的2～3倍，50%～70%的存活者留有瘫痪失语等严重后遗症，给社会和家庭带来沉重负担。

脑血管疾病分类方法不同：(1)根据神经功能缺失持续时间分为：不足24小时者称为短暂性脑缺血发作(TIA),超过24小时者称为脑卒中；(2)根据病情严重程度分为小卒中、大卒中和静息性卒中；(3)根据病理性质可分为缺血性卒中和出血性卒中；前者又称为脑梗死，包括脑血栓形成和脑栓塞；后者包括脑出血和蛛网膜下腔出血。缺血性卒中是目前最常见的，约占中风的80%～90%。美国按缺血性卒中病理机制分为：①动脉粥样硬化血栓性脑梗塞；②心源性栓塞性脑梗塞；③腔隙性脑梗塞(LACI)。中风是一种复杂的神经系统综合征，高血压、高胆固醇血症、糖尿病及不良的生活方式等可诱发中风的发生。另外，缺血性脑血管疾病是一种典型的多因素疾病，而且是几种遗传因素促成的危险性疾病。最近在冰岛发现5-脂氧合酶激活蛋白(ALOX5AP)基因多态性与卒中相关[1-2]。

这个基因通过全基因组连锁分析和随后的相关病例对照研究，确定了在冰岛人口中与其相关。随后许多国家对这个基因在缺血性脑血管病中的作用进行了研究，由于因子的纳入标准、中风的定义和亚型、年龄、人种和病人数目的不同，结果各不相同。本文就这方面研究进展综述如下。

1 5-LOX的结构和功能

脂氧合酶(LOs)是脂质过氧化酶加双氧酶家族，其在脂质生成、炎症及变态反应中起重要作用。5-脂氧合酶(EC1.13.11.34,5lipoxygenase，5-LOX)是脂氧合酶的同功酶，是一种含铁离子的单体酶,分子量约为72000～80000D,是机体花生四烯酸(AA)生成活性分子白三烯(LTs)的关键酶,它也催化生成脂毒素。LTs具有很强的抗炎、调节免疫反应和组织的动态平衡作用。白三烯是重要的促炎因子，可激活白细胞、促进单核细胞与血管内皮的粘附、增加血管通透性[3]。5-LOX是脂质过氧化酶加双氧酶家族中的一员,在某些方面与这一家族的其他成员不同,它需要一个特定的激活蛋白-5-脂氧合酶激活蛋白(5-lipoxygenase activating protein, ALOX5AP，FLAP)。当细胞激活后,5-LOX从胞质移至核膜这一过程依赖于ATP和Ca2+,从而靠近底物和FLAP[4]。FLAP是一个18-kDa(千道尔顿)的膜蛋白质，FLAP与5-LOX相互作用同时需要5-LOX的细胞活性。FLAP向AA传递5-LOX产生5-过氧化氢甘碳四烯酸(5-HPETE)，5-HPETE被水解产生LTA4，LTA4在中性粒细胞和单核细胞中通过LTA4水解酶被转变成LTB4；LTA4在嗜酸性粒细胞、嗜碱性粒细胞和肥大细胞中通过LTC4合酶作用随着谷胱甘肽和LTC4的减少而成对的减少。LTC4通过转移酶和肽酶能被分别转换成LTD4和LTE4。LTs结合各自细胞表面的受体(G蛋白偶联受体BLT1和BLT2的白三烯B4;CysLT1和CysLT2受体的白三烯C4、D4、E4)促进炎症反应，免疫应答宿主防御对抗感染[5-6]。

2 ALOX5AP的基因结构

它位于染色体13ql2-13，包含5个外显子，4个内含子，长度为3Ikb，是一含有4个标志性单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism，SNp)的单位体。

3 ALOX5AP基因突变与ICVD关系相关研究

5-LOX除了在哮喘发生中发挥作用外, 最近有证据表明可能还与动脉粥样硬化、冠心病、心肌梗死(MI)有关。在动脉粥样硬化晚期,5-LOX依赖性的炎症循环反应在动脉壁加剧,聚集在血管受损部位的炎症细胞分泌白三烯,吸引白细胞,后者吞噬脂肪形成斑块,触发各种化学反应,最终形成危险的凝血块。粥样硬化之间的联系首次是在小鼠体内被发现的。在老鼠中动脉粥样硬化位点是5-脂氧合酶基因位于6号染色体，删除一个5-LO在5-LO+//LDL/上的等位基因，小鼠可减少病变规模的95%。这个结果显示，降低5-LO的表达可以抵抗小鼠中的动脉粥样硬化的发生。同源染色体两个变异等位基因与共同野生型基因相比显著增加了内膜中层厚度(一个假定的动脉粥样硬化指标)[7]。这两个基因变异是与减少5-LO表达相关，这与从小鼠中发现的减少5-LO表达与动脉粥样硬化相关是相矛盾的，因此在不同人口中重复这项研究是至关重要的。因此世界各国进行实验研究，但结果各不相同。

最近,国外学者[2]在针对冰岛MI患者的研究中发现了与心、脑血管疾病相关的基因ALOX5AP,其位于染色体的13q12213,包含5个外显子、4个内含子,长度为31kb。该基因编码5-脂氧合酶激活蛋白(FLAP),与脑卒中相关的SNPs位点共有5个: SNP2SG13S25、SNP2SG13S32、SNP2SG13S89、SNP2SG13S100和SNP2SG13S114[8],而后二者尤为重要。正常ALOX5AP 基因的SNP2SG13S100中第61位碱基是G或A。当该位置碱基发生突变时表现为A/G杂合型,此时电泳图形显示为A/G的杂合双峰而不是纯合单峰,峰值也较A或G时的单峰低。因此可以认为SNP2SG13S100的突变点就是第61位碱基,其突变型为A/G杂合型。Spanbroek等发现FLAP和5-LO在人的主动脉、冠状动脉和颈动脉粥样斑块损伤部位的表达量显著增加[9]。Dwyer等[7]研究认为经年龄、性别、体重及种群等因素的校正后，主要心血管风险因子在丢失(1或2个)或增加(1、2或3个)Spl基序时，基因型没有显著性差异，但其动脉内膜比携带野生基因型者厚一些，平均值为80±19m，是野生基因型的4倍。通过调整5-LOX底物浓度，证实其动脉内膜增厚与Spl基序变异相关。增加花生四烯酸及其代谢前体(亚油酸)的摄入量，可使携带变异基因型人群动脉内膜厚度明显增加，而携带野生基因型人群则不明显；相反，增加海产长链不饱和脂肪酸的摄入量时，携带变异基因型人群动脉内膜厚度明显降低。携带两种变异基因型人群的血清C反应蛋白比携带野生基因型人群高两倍，白细胞介素-6、肿瘤坏死因子、分别增加32%和17%，白细胞介素-8减少3%。Helgadottir等[2]分析了450例心血管病人和710例苏格兰正常对照人群5-LOX激活蛋白基因的变异型HapA，该基因变异可导致5-LO途径合成白三烯数量增加，提示变异型HapA在心血管病人中的出现频率比对照人群高,分别是33.42和6.4。因而，认为5-LOX与心血管疾病相关。Konstantinos Kostulas等[10]对瑞典人口进行调查研究发现HapA与瑞典人口的缺血性脑卒中不相关，同时发现可以提高大动脉粥样硬化的危险性，但不明显。Elin Lhmussaar等[11]研究发现单独标记(SG13S114)的单元型与卒中相关，在男性比女性更明显。Domenico Girelli等[12]通过血管造影术研究，认为AOLX5AP/FLAP可能有形成粥样斑块的作用而不是血栓的复杂因素。Ritesh Kaushal Prodipto Pal等[13]认为ALOX5AP与白人的缺血性脑卒中和其亚型相关，但没有明显的证据证明与黑人相关。Ha°kan Lo¨vkvist等[14]研究发现ALOX5AP A等位基因的SG13S25可增加非高血压患者缺血性脑卒中的风险。

4 卒中的预防和治疗

预防卒中可以从流行病学和遗传学方面进行研究，治疗方面因为已经确认局灶性脑缺血与血栓形成相关，可以应用组织纤溶酶原激活物，但提倡中风急性期应用。

目前预防脑卒中最好的办法是针对已知的危险因素，如高血压、吸烟、肥胖、遗传因素等，在病人允许的情况下进行有针对性的药物设计。中风这种复杂的多基因疾病，有时有必要针对不同的蛋白质途径和致病机制应用鸡尾酒疗法。基因表达失调和转录基因突变的等位基因可能被敲除，通过特殊的抑制剂治疗(如小分子干扰核糖核酸治疗)，利用特异性免疫核糖核酸调节系统调理人体动脉粥样硬化所致的功能失调，利用药物介入疗法可以恢复正常的生物学功能。类似的方法可以用于预防这些已经确定的危险因素。从理论上讲，基因治疗可以提供野生型蛋白质来防止粥样硬化病变的进展、促进复原、促进侧支动脉的形成或者稳定斑块[15]。

5 小结与展望

迄今为止，ALOX5AP基因多态性与脑卒中的关系仍存在争议。综上所述，其原因可能与卒中的纳入标准、制定的亚型不同，且存在种族和地区差异有关。现研究尚有一定的地域局限性，因此，还需要在全球范围内进行更广泛的前瞻性研究，以便对这种基因的关联性及其相关改变有更全面的了解。对ALOX5AP作为卒中的风险基因进行研究提供了一个好的转变模式的例子，并提示我们注意相关的风险等位基因、相关标志及单倍型和不同人口之间的关系。这样的研究需要大量的样本，新发现的风险基因在不同人群和环境中的重复是关键。这需要临床医师与遗传学家的密切协作。综合分析整个基因分型，多个单核苷酸多态性和基于单体型的分析已经开始取代研究单个基因多态性。

未来的研究需要寻找新的遗传易感基因，并进一步找出致病序列变异或变异ALOX5AP以及研究在中风的不同亚型不同人种中ALOX5AP是否有不同的作用。

遗传学技术已经使中风的研究进入了一个新的研究领域。全基因组研究认为微小基因对中风的易感性有主要和次要的作用。当满足研究费用降低、有较大的样本量等条件时将描绘出一个确切的中风基因图谱。进一步系统性、组织特异性对基因表达进行分析才可能使我们认清人类动脉粥样硬化的形成机制和与其相关的分子机制。认清了这些才能准确的诊断和治疗疾病，这有待于多方面的协作和构建大型的临床数据库以及流行病学数据来完成。

不久的将来，我们了解了与卒中相关的基因，这将会提高我们对脑血管疾病的预防和治疗。

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