RAAS通路上候选基因与脑卒中风险相关性的研究进展

吕文文，段　磊，蒋善群综述，刘大海审校



RAAS通路上候选基因与脑卒中风险相关性的研究进展

吕文文1，段磊2，蒋善群1综述，刘大海1审校

脑卒中具有高发病率、高致死率、高致残率和高并发症发生率等特点，严重危害着人类健康，已成为人类特别是老年人的的主要“杀手”之一。全球每年约有1500万脑卒中患者，其中1/3死亡，存活的1/3遗留有长期的神经功能障碍[1]，给家庭和社会带来沉重负担。在中国，每年新增脑卒中患者100～200万[2]。脑卒中的发生由于涉及遗传和环境因素有关的诸多因素的共同作用，因而发病机制十分复杂。国际多中心的病例-对照研究发现，高血压、吸烟、过量饮酒、不良饮食习惯、缺乏体育锻炼等因素都可以影响脑卒中的发病率[3]。因此，有关脑卒中发病原因、治疗措施和预后等方面的研究多年来一直是医学领域的热点和重点。分子生物学技术的快速发展，使得研究人员发现了越来越多的证据，表明遗传因素在个体脑卒中的易感性上发挥着重要作用。高血压是脑卒中发病的过程中的首要因素，而肾素-血管紧张素-醛固酮系统(RAAS)在人体血压调节及高血压患者发病过程中具有重要作用，因此我们推测RAAS基因的多态性可能会对以高血压为病理生理学基础的脑卒中的影响更明显。现就目前研究比较广泛的RAAS通路上的候选基因与脑卒中的相关性的研究现状做一综述。

1　RAAS简介

RAAS作为人体内重要的体液调节系统，在机体的水盐代谢平衡和血管的张力调节中有重要的作用。在RAAS通路中，血管紧张素原(AGT)在肾素(REN)和血管紧张素转换酶(ACE)等催化酶的作用下水解产生血管紧张素Ⅰ、Ⅱ，在与相应的受体结合后除了会产生如血管收缩、水钠滞留、血管通透性增加及醛固酮释放等生理作用外，也可以增加自由基的生成，诱导平滑肌细胞增生、前列腺素释放，引起血管的损伤，并可能诱导一系列的心脑血管疾病的发生[4，5]。

2　RAAS相关基因与脑卒中的关系

2.1AGT基因与脑卒中AGT是血管紧张素的前体，在肾素的作用下分解而产生血管紧张素I，再经ACE的作用，形成血管紧张素II(Ang II)[6]。Ang II可以刺激血管的平滑肌细胞和细胞的外基质增生，提高脑血管壁局部超氧化物歧化酶和氧化酶的活性。影响Ang II形成的主要限速因子是血浆中的AGT浓度，AGT也是影响肾素-血管紧张素系统(RAS)的活性的一个重要的决定因素。

AGT是一个单拷贝基因，位于染色体的1q42-43，全长12kb的基因组DNA由5个外显子及4个内含子组成。AGT基因的结构上至少存在着16个多态性位点，从而表现为多种分子变异：M235T、G-793A、C-776T、C-532T、A-20C、T174M等。上述几种突变中发生在第二个外显子的+704位核苷酸T→C转换和+521位核苷酸C→T两种错义突变，由于分别造成造成第235位氨基酸M(甲硫氨酸)→T(苏氨酸)和第174位氨基酸T(苏氨酸)→M(蛋氨酸)的置换而受到人们的关注：即M235T突变和T174M突变[7]。

Liang等通过对AGT基因的M235T多态性进行Meta分析，认为AGT基因的M235T多态性是亚洲人群中脑卒中发病的一个危险因素(OR=1.368，95%CI：1.070～1.749，P<0.001)[8]。另一项1636例缺血性脑卒中患者和1433例健康者的包含AGT基因的M235T多态性及726例缺血性脑卒中患者和495例健康者的AGT基因T174M多态性的Meta分析研究表明，AGT基因的多态性(M235T，T174M)同中国人群患缺血性脑卒中的风险之间存在显著的相关性(OR=2.60，95%CI1.77～3.83；OR=3.66，95%CI1.89～7.08)[9]。然而魏相龙等[10]通过对上海地区脑卒中患者的进一步研究并未发现AGT基因的M235T多态性与脑卒中发生的有关。不同研究报道的AGT基因多态性与脑卒中之间的相关性不同的结论，可能是因为种族和人群的差异不同，从而对基因变异的发生有影响导致。

2.2REN基因与脑卒中REN属于天门冬酰蛋白类，它的主要作用是催化AGT转变为Ang I，从而激活RAS，在心脑血管疾病的遗传基础的研究中起到关键的作用。

人类REN基因全长约12.5 kb，由10个外显子和9个内含子组成，位于染色体1q32。REN基因G10631A多态性是其第9内含子的DNA链第10631位的G→A碱基突变，由于该碱基突变，导致限制性内切酶Mbo I的切割位点改变，所以又称Mbo I多态性。

目前，国内外很少有针对REN基因G10631A多态性与脑卒中的关系的研究的报道。Frossard等[11]研究发现白种人的REN基因G10631A多态性中AA基因型以及A等位基因的频率均高于正常对照组，认为该基因G10631A的A等位基因和AA基因型与缺血性脑卒中患病风险相关(P<0.05)。孙洪英等[12]的研究结果得出，REN基因的10631AA位点的基因型和A等位基因可能是脑梗死的易患因素(OR=2.798，95%CI1.090～7.184，P<0.05)，并且不依赖于是否患有高血压。

2.3ACE基因与脑卒中ACE又称为激肽酶II，它在Ang II的产生以及缓激肽的分解代谢中起着关键性的作用，ACE参与维持血管结构、调控血管重构以及动脉粥样硬化的形成，是RAS中的限速酶、。人体血浆中的ACE水平与其基因型有关，并且基因分子的变异可以导致ACE活性和水平的升高或降低。一般说来，ACE基因DD型者血浆中ACE活性最高，ID型稍低，II型最低。提示了血清中的ACE活性与ACE基因得多态性是密切相关的[13]。

ACE基因是由26个外显子和25个内含子组成的全长21kb的单拷贝基因，位于人类17q23。研究发现，ACE基因存在数种多态性标志，如T5941C、A240T、T93C、T1237C、D/I和4656(CT)2/3等，ACE基因的第16内含子当中存在着一个287bp的Alu序列的插入/缺失(I/D)的多态性，由此形成I和D2种等位基因和3种基因型：II 、ID、DD[14]。这一多态性可以直接利用PCR技术进行检测，目前已经得到广泛的应用。在不同种族间ACE等位基因频率存在着明显的差异，以D等位基因为例，黑种人、白种人和亚洲人频率为60.36%、56.2%和39.0%，其中我国汉族人ACE基因D等位基因的频率和DD基因型的频率(分别为38.0%和14.9%)与韩国和日本报道的结果基本相近(分别为41.66%、20.0%、39.9%、19.2%)[15～18]。

目前国内对ACE 基因多态性与脑卒中发生之间关系的研究结论争议较多，甚至有结论刚好相反的报道。在一项包了18，258例缺血性脑卒中患者和28，768 例健康者研究中，提供Meta分析发现，DD基因型是缺血性的脑卒中的危险因素，亚组分析表明它在亚洲人群中更能增加患脑卒中的风险(OR=1.755，95%CI1.561～1.973，P<0.001)[19]。最近一项针对200例缺血性的脑卒中患者及与200例健康者进行ACE基因的插入/缺失多态性的研究表明，ACE基因的DD基因型是脑卒中发病的重要危险因素，携带有该基因型的患者更倾向于患出血性脑卒中(OR=0.5，95%CI0.27～0.93，P=0.03)[20]。而Sharma等[21]研究却发现ACE基因的多态性或许与脑血管病的发生无密切关系(P>0.05)，其对亚洲人群进行的Meta分析也发现该基因的多态与脑卒中的发生并无明显关联(P>0.05)[1]。大量的研究表明，ACE与脑梗死发生的关系存在着差异。引起差异的原因可能包含样本的大小及实验的方法，以及种族、环境和地理等各因素的不同。此外，Meta分析属于描述性的二次分析，除了分析方法本身的一些缺点外，还存在文献报道和混杂偏倚等缺陷。在医学实践和科研中应该正确认识和合理应用Meta分析方法[9]。

2.4AT1R基因与脑卒中AT1R广泛分布于血管壁、肺、肾等各种组织中，它介导Ang II的生物学效应，如刺激血管平滑肌的增殖与肥厚，收缩血管平滑肌，刺激醛固酮释放等一系列与血压维持以及靶器官的损害有关的作用[22]。

人AT1R基因大约5kb，由5个外显子和4个内含子组成的单拷贝基因，定位于染色体3q21-25[23]。AT1R基因编码区只含有1个外显子，无内含子结构，全长1kb，编码一个359个氨基酸组成的蛋白质[24]。至今已发现的AT1R基因的多态性标志有A1062G，A1166C，T573C，A1878G和G1517T，其中前三种最常见。这5种多态性都不会导致其编码的氨基酸序列及AT1R功能的改变，可能参与转录与翻译的调控，与临床关系最密切的是A1166C。AT1R基因3’-非翻译区第1166位点A→C，产生AT1R A1166C基因多态(简称AT1R基因多态)，产生3种基因型：AA、AC和CC。

元小冬等[25]对开滦矿业集团职工1351人进行AT1R基因多态性研究，发现AT1R基因多态性是脑梗死的独立危险因素；AT1R基因AA基因型个体是脑梗死疾病的易感人群(OR=3.0，P=0.03)，具有更易发生脑梗死的危险因素。而患有高血压病的AT1R基因AA基因型人群则是发生脑梗死的高危人群(P=0.001)。Szolnoki等[26]对匈牙利人群进行了AT1R基因A1166C多态性的研究，发现AT1R基因的A1166C多态性能够增加高血压吸烟人群患有缺血性脑中风的风险(OR=22.3，95%CI：5.8～110.2，P<0.001)。同时他们的研究团队也发现ACE基因DD基因型与AT1R基因1166CC基因型相互作用影响了小血管脑卒中的发病率(OR=3.44，95%CI1.9～6.24，P<0.0005)[27]。一项土耳其的最新研究结果并未显示AT1R基因的A1166C多态性与急性缺血性卒中的发病相关(P>0.05)[28]。但AT1R基因多态性有可能与Fabry病患者发生缺血性卒中相关(P<0.001)[29]。

2.5CYP11B2基因与脑卒中醛固酮作为RAAS的重要成员，在调节水盐代谢、维持血压和电解质平衡中发挥着关键作用。近来研究显示，其与内皮功能障碍、血管炎症[29]和心脑血管疾病[30]的发生密切相关，以上因素的异常可以间接增加脑卒中的风险。醛固酮合成酶(CYPl1B2)是调控醛固酮生物合成最后一步反应的关键酶，主要在肾上腺皮质球状带中合成，该酶编码的基因CYPllB2与血浆中的醛固酮水平相关，从而推测其可能和高血压及脑卒中有关。

人类CYP11B2 基因总长约7kb，由8个内含子和9个外显子组成，位于染色体8q21-22区。现已发现该基因的启动子区域除目前研究较多的-344C/T多态外还存在另外12种多态性，CYP11B2 基因启动子区第344位存在C→T的置换，而形成三种基因型：CC，CT和TT。第二内含子(1w/Ic)CYP11B2基因与其邻近的CYP11B1基因发生片段互换的多态性研究较少，此位点变异可引起CYPllB2基因过表达导致血浆醛固酮水平改变。有关研究并未显示CYPlIB2基因第二内含子转换基因突变与脑卒中的发病相关[31]。目前，国内外关于CYP11B2基因的-344T/C多态性与脑卒中的发病的关系研究较少并且仍然存在争议，而且种族之间的差异很明显。土耳其一项研究表明与CYP11B2-344CC基因型相比，CT基因型和TT基因型与脑卒中的患病风险表现为独立相关(OR=2.86，95%CI：2.03～4.04；OR=5.81，95%CI：3.75～8.98)[32]。最近的一项 Meta 分析[33]表明，在东亚及南亚人群中，CYP11B2基因-344T/C多态性与脑卒中存在显著相关性(OR=2.04，95%CI：1.21～3.45)，而这种相关性却并不存在于高加索人群中。但日本的Suita[34]通过对1535例高血压病患者和2514例对照组患者的CYP11B2基因-344C/T的多态进行分型，发现CYP11B2基因-344C/T 多态性与脑梗死的发生并不相关。

3　RAAS 基因多态性与脑卒中发生相关性的可能机制

血管紧张素原(AGT) 在高血压病和相关疾病如脑卒中的发生、发展中可能起着关键的作用，它是RAS唯一的初始反应底物。一项Meta研究发现[35]，在白种人群中，携带 MT 基因型的个体与携带AGT MM 基因型的个体相比，能够显著地提高血浆AGT 水平(95%CI2%～8%；P=0.0004)，而携带 TT 基因型的个体则更能够显著地提高血浆中的AGT 水平(95%CI7%～15%；P<0.00001)。而血浆中的 AGT 的水平与 Ang Ⅱ的生成密切相关。关于AGT基因的具体致病机制目前还没有定论，推测 AGT 基因的多态性可能是通过其对血浆中 AGT 浓度的影响进而对 Ang Ⅱ的生成发挥作用，有研究表明[36]，Ang Ⅱ浓度增加可以导致粘附因子的表达和氧化应激，从而导致动脉粥样硬化斑块的不稳定，推测这可能增加发生缺血性脑卒中的风险。

ACE参与血管重构、维持血管结构和动脉粥样硬化的形成，是RAS中的限速酶。ACE 的不同基因型是导致血浆和组织中ACE 水平差异的关键因素。ACE 活性的增高促 AngⅡ的形成增加，引起血管收缩，刺激细胞外基质增加和平滑肌细胞增生，最后导致血栓的形成[37]。

CYP11B2 是醛固酮合成过程的限速酶，与原发性醛固酮增多症、皮质酮甲基氧化酶缺乏症及心脑血管疾病的发生密切相关。顺式作用元件类固醇生产转录因子-Ⅰ(SF-1)的结合部存在于CYP11B2 基因-344C/T 的多态位点上，因而-344C/T 的多态可影响CYP11B2 基因的启动子与 SF-1 因子的结合，进而影响醛固酮合成酶 mRNA 的转录和醛固酮的合成。Barbato等[38]研究证明 CYP11B2 基因-344C/T 的多态性与血浆醛固酮水平显著相关。而醛固酮通过调节机体的水钠平衡对机体的血压的调节起重要作用，从而间接地影响缺血性脑卒中的发生。

AGTRl与血管紧张素Ⅱ结合可以促进醛固酮合成，引起血管收缩，它是RAS的重要受体。研究表明[39]，AGIT基因的A1166C 多态性可以导致血管对于 AngⅡ的反应性增强，推测可能与脑卒中发病相关。然而目前，国内外针对REN基因该在位点多态性与脑卒中的研究极少，Renin 基因 G10631A 多态性增加脑卒中的患病风险的机制也暂无报道。

4　展望

许多研究表明RAAS通路上的候选基因的多态性在脑卒中的发生、发展中具有重要作用，而一些研究也得出了与之相矛盾的结论。事实证明，不同的人群即使存在同一基因多态也不一定全部发病。并且脑卒中的发生作为一种复杂的表型和结果，可能有多基因调控，并且环境因素和个人生活习惯都会在遗传基础上产生一定的作用。如今，脑卒中的基因组学研究将进一步加速发展，揭示其发病机理仍然需要大量的脑卒中及其中间表型的GWAS研究，同时靶标区域性测序技术和外显子富集测序技术作为将来的基因组学研究的重点也将发挥重要作用。基因药理学是脑卒中致病机理基因学研究的另一个重要领域。在脑卒中的临床治疗方面，如何识别并定位那些与溶栓治疗疗效和安全性密切相关的基因依然是目前研究的热点方向之一。我们研究的最终目标是将遗传学发现真正转化为提高患者诊断、治疗的有效措施。相信在不久的将来，基因学研究的进展将为脑卒中的防治带来重大的突破，并对今后脑卒中的个体化治疗发挥指导性作用。

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1003-2754(2016)07-0669-04

R743

2016-01-15；

2016-04-30

国家自然科学基金资助项目(项目编号：81141116)

(1.安徽大学生命科学学院，安徽 合肥 230601；2.上海交通大学生命科学技术学院，上海 200240)

刘大海，E-mail：seansean2014@126.com