原发性闭角型青光眼易感基因研究进展

罗怀超，林 婴，杨正林△

(1.四川医科大学临床医学院，四川 泸州 646000；2.四川省医学科学院·四川省人民医院四川省人类基因研究重点实验室，四川 成都 610072)

△通讯作者

原发性闭角型青光眼易感基因研究进展

罗怀超1，2，林 婴2，杨正林1，2△

(1.四川医科大学临床医学院，四川 泸州 646000；2.四川省医学科学院·四川省人民医院四川省人类基因研究重点实验室，四川 成都 610072)

青光眼是一类异质性视神经病变，具有进行性和不可逆转的视神经破坏及视网膜神经节细胞变性的特点。原发性闭角型青光眼(PACG)在爱斯基摩人群、中国人群、印度人群和蒙古人群中最常见的一类青光眼。PACG是多基因复杂疾病，具有较强的遗传倾向。 近年来PACG易感基因的研究越来越多，主要通过全基因组关联分析研究(GWAS)以及候选基因研究的方法。GWAS研究发现的三个易感位点(PLEKHA7基因中的rs11024102、COL11Al基因中的rs3753841以及位于8号染色体长臂上的ST18和PCMTDI基因之间的rs1015213)在不同人群得到验证，然而大多数候选基因法发现的其他位点未能得到人群验证。这可能说明涉及PACG致病遗传原因比较复杂，进一步的关联分析以及动物模型基因功能研究需要进行。本文就PACG相关研究背景及易感基因研究进展进行概述。

闭角青光眼；遗传易感性；全基因组关联分析；遗传学

青光眼是全球第二大致盲眼病，在中国最常见的青光眼类型是原发性闭角型青光眼(primary angle-closure glaucoma，PACG)，由于该疾病致盲的不可逆性，患病对家庭、社会造成严重后果。PACG是一类多因素眼病，可能由多个基因和多种环境共同作用，因此与PACG相关的疾病基因研究仍然比较困难。近年来，随着分子生物学技术的迅速发展，PACG的疾病基因研究有了一些新的发现。本文对PACG相关研究背景及基因研究进展进行概述。

1 PACG流行病学情况

Quigley等预计全球青光眼患病人数将由2010年的6050万增加至2020年的7960万人[1]。青光眼患病率在全球范围呈现非常明确的地域、种族差异。在中国大陆成年人群中PACG的患病率为1.4%，中国人PACG患病率是POAG的2倍[1～3]。PACG比POAG发生更迅速，后果更严重[4]。据估计，全世界PACG比POAG致盲率高于25%[5]，导致双目失明人数将由2010年的390万人上升到2020年的530万人。目前小梁切除术是抗青光眼手术中最为常用的一种手术方法[6]。

2 PACG的危险因素

PACG的危险因素主要包含解剖因素、年龄、性别、人种、环境、遗传等。PACG的发病机制和晶体，虹膜，房角之间的解剖空间关系有关。Lin等研究显示具有较短眼轴，较浅前房，较厚晶状体的人更易患PACG[7]。Casson等从解剖学角度看PACG是由于虹膜和小梁网的粘连，导致房水在小梁网处的外流通道堵塞所致[8]。研究表明PACG的患病率随着年龄的增加而增加[9]，这可能是因为年龄的增加，晶状体变厚，向前移动，导致眼角狭窄所致[10]。大量研究显示PACG患者中女性数量要高于男性，这可能由于PACG在女性人群中患病率更高，还可能因为女性比男性更长寿[1，3，9，11]。流行病学调查情况显示PACG患病率在中国人群最高，其次是日本人群，最低是欧洲和印度人群[11]。Lowe 等发现PACG患者的兄弟姊妹有异常高的PACG发病率，表明遗传因素在PACG的一个重要危险因素[12，13]。

3 PACG易感基因研究

PACG患者兄弟姐妹之间高于普通人群的患病率以及PACG患者中的一级亲属有6～9倍发生PACG的风险，证明其明显的遗传倾向[13]。但PACG发病遗传原因到现在都还不清楚。遗传学在人类复杂性疾病研究方面主要有两种方法:①全基因组关联分析寻找疾病相关易感基因。②候选基因法，即己经明确基因产物功能且与该疾病相关的候选基因与疾病的关联分析。目前，与疾病相关的候选基因与疾病的关联分析的研究热点是候选基因的单核苷酸多态与疾病发生的相关性分析。

3.1 PACG的全基因组关联研究 2012年Vithana等[14]第一步对1854例 PACG 患者和 9608例正常对照进行全基因组关联分析(Genome-wide Association Study，GWAS)。第二步纳入1917例PACG患者以及8943例正常对照进行重复验证。最后研究者发现3个与PACG相关的易感位点:PLEKHA7基因中的rs11024102、COL11Al基因中的rs3753841以及位于8号染色体长臂上的ST18和PCMTDI基因之间的rs1015213。PLEKHA7 基因 (pleckstrin homology domain-containing family A member 7)编码粘着连接蛋白，可能在影响流体穿过Schlemm管的内壁的流动发挥至关重要的作用[15]。据推测PLEKHA7基因中的这一突变可能导致PACG患者眼内流体动力学发生改变[14]。COL11Al基因编码XI型胶原两个α链中的一条[14]。COL11Al可以在小梁网细胞表达，这种表达在调节房水的排出可能非常重要[16]。PCMTD1编码蛋白-L-isoaspartate-O-甲基结构域，其功能仍然不清楚[14]。而ST18编码致瘤18蛋白的抑制蛋白，并已被证明在乳腺癌细胞系中显著下调[17]。连锁不平衡分析显示rs1015213与PCMTD1基因在同一个block，说明PCMTD1更有可能是PACG的易感基因[14]。近年来多个报道试图验证上述三个易感位点，但结果在不同人群不一致[18～20]。PLEKHA7 rs11024102 在中国和尼泊尔人群与PACG关联[18，19]，但在澳大利亚人群和南印度人群与PACG无关联[18，20]。COL11A1 rs3753841在澳大利亚人群与PACG关联[18]，但在中国，南印度，尼泊尔人群与PACG均无关联[18～20]。meta分析结果显示PLEKHA7 rs11024102 在亚洲人群中与PACG关联，而 COL11A1 rs3753841在高加索人群和亚洲人群中均与PACG关联[21]，而rs1015213 (TT 基因型)在亚洲人群中与PACG关联，部分文献表明rs1015213与浅的前房表型关联[22]。

前房深度(anterior chamber depth，ACD)是PACG的一个重要危险因素，Nongpiur等通过对5308例亚洲人的前房深度进行GWAS研究试图发现PACG的新致病基因。研究结果发现ABCC5 (ATP-binding cassette，sub-family C，member 5)基因上一个SNP位点rs14019999与前房深度关联，进一步的对4276例PACG患者以及18801例正常人进行病例对照研究，研究显示rs14019999的突变会显著增加PACG的风险[23]。ABCC5也称为多重耐药蛋白 (multidrug resistance protein 5，MRP5)，主要参与组织防御和信号传导[24～26]。ABCC5在人类大多数组织表达，包括PACG发病相关的解剖位置，比如瞳孔、睫状肌、晶状体等[24，27]。

3.2 PACG的候选基因研究

3.2.1 眼球结构相关基因 基质金属蛋白酶-9 (matrix metalloproteinase-9，MMP-9)参与细胞外基质(extracellular matrix，ECM)的重塑。而ECM被认为是眼睛的轴向长度的一个重要的决定因素[28]。关联研究结果显示多个MMP9基因中的单核苷酸多态性位点(single nucleotide polymorphism，SNP)与PACG相关联[28～33]。MMP-9基因中的rs2664538位点在台湾人群中与PACG关联，然而同样的位点在新加坡华人中却与PACG无关联[29，30]。在中国南方地区，MMP-9基因rs2250889位点与PACG关联，该位点被认为可能改变MMP-9的功能，从而影响ECM重塑[33]。在澳大利亚高加索人群中，MMP-9基因rs3918249和 rs17576与PACG显著关联[31]。rs17576在巴基斯坦的人群被证实和PACG关联。在中国人群中，最新的研究发现新的SNP位点rs3918254与PACG相关联[32]。

在高加索人群中，甲基四氢叶酸还原酶(MTHFR)基因中的C677T突变被报道与同型半胱氨酸浓度变化以及开角型青光眼(primary open-angle glaucoma，POAG)相关联[34]。C677T突变使MTHFR酶活性降低，从而增加同型半胱氨酸浓度[35]。同型半胱氨酸能够诱导血管损伤，改变ECM重塑以及神经细胞死亡[34]。在巴基斯坦人群中，关联分析结果显示MTHFR C677T多态性与PACG关联而与POAG无关[36]。然而进一步的重复验证，结果体现出人群差异。在澳大利亚与尼泊尔人群，MTHFR C677T多态性与PACG无关联[35]。Shi等研究者在中国的PACG患者中进行关联分析显示，该位点与PACG也无关联[37]。印度北部人群的关联分析显示只与POAG关联，而与PACG无关联[38]。

在小鼠瞳孔括约肌内降钙素受体样受体(CALCRL)基因过表达导致瞳孔麻痹和急性短暂升高的IOP，这个表型和人类PACG的表型非常类似[39]。Cao等在中国南方地区应用CALCRL基因中的标签SNP与PACG进行关联分析，结果显示rs1157699多态性与急性PACG显著关联，并且由三个SNP位点(rs840617，rs6759535，rs1157699)组成的单倍型TCT 在急性PACG组的频率显著高于正常对照组[40]。在澳大利亚和尼泊尔人群的重复验证实验结果未能得到rs1157699与PACG相关联的结果，但是在澳大利亚人群中发现一个单倍型AATACAGAT与PACG相关联[35]。

虽然内皮型一氧化氮合成酶 (Endothelial nitric oxide synthase，eNOS)基因与热休克蛋白70(heat shock protein 70，HSP70)基因不直接调节眼部组织重塑，但eNOS合成的一氧化氮会增加MMP9的活性[41]，HSP70能增加基质金属酶的表达[42]，从而影响眼部组织重塑。多个研究报道证明这两个基因与PACG相关[42，43]。在中国汉族人群，HSP70基因上SNP rs1043618与中国人群PACG相关联[37]，eNOS基因上的SNP rs11771443被报道与ACD相关[44]。

3.2.2 其他类型眼病候选基因与PACG Veerappan等研究证实HGF基因中的SNP位点 (rs12536657和rs5745718)与远视相关联[45]。由于PACG与远视具有短眼轴的共同特征[46]，研究者假设HGF在青光眼的发病过程中起到一定的作用，在尼泊尔人群中对PACG患者与HGF基因上标签SNP进行关联分析，结果显示HGF基因上四个SNP位点(rs5745718，rs12536657，rs12540393 和rs17427817)在尼泊尔人群中与PACG相关联[47]。2013年，在中国汉族人群重复验证，rs12536657和rs5745718两个位点与PACG关联[48]。

考虑到POAG与PACG有许多共同的临床表型，比如高眼压、进行性不可逆转的视神经破坏和视网膜神经节细胞变性等[49]，研究者进行多个研究来调查是否POAG相关的基因也与PACG相关。MYOC 基因和CYP1B1基因被发现与POAG相关联[50，51]。 Dai等在一个PACG家系患者中均发现MYOC基因的一个无义突变(Arg46Stop)以及CYP1B1基因的一个氨基酸改变(Leu432Val)[52]。研究者在印度PACG患者中发现CYP1B1基因的氨基酸改变突变(Arg368his)，并且发现一个PACG和POAG相似的单倍型，提示POAG与PACG发病可能有类似的遗传背景[53]。2014年Huang等在中国343例PACG患者中发现MYOC基因突变发生率为0.8%，提示其与PACG可能存在相关性[54]。2013年三篇大规模的GWAS研究在多个人群证实了ABCA1与POAG相关联[55～57]，我们收集1122例PACG/PAC和1311例对照进行病例对照研究，未能发现ABCA1与PACG有关联[58]。

3.3 PACG的其他遗传因素 除了以上基因外，在阿拉伯人群，Abu-Amero等发现preHV1，R0a和J线粒体单倍群与PACG相关联，而在欧亚西部人群，U可能是PACG的保护线粒体单倍群[59]。近年，Ittneret等建立一个急性PACG的转基因小鼠模型[39]。Grozdanic等建立与PACG具有相似眼部表型的犬模型[60]。运用犬PACG家系模型，Ahram等发现Nebulin基因上的变异与家族性犬PACG的发展相关联[61]。这些PACG动物模型的建立与应用将有利于了解PACG致病机理，并推动PACG致病基因的研究。

综述所述，PACG易感基因的研究虽然较多，但研究分散在不同人群及地区，研究样本量不大，缺乏多中心研究。且许多候选基因与PACG的关联性不清楚，人群验证一致性较差。由于PACG是一种多因素眼病，发病机理复杂，可能由基因和环境共同作用，目前的易感基因研究规模太小，数量尚不够，需要更多国家和地区间的合作，开展大样本，多人群的关联研究。动物模型的建立将有利于PACG相关基因的验证及基因功能的研究。总之，PACG发病机制的研究还有很多研究要做，还面临着许多挑战。

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Progress in geneticsusceptibility to primary angle-closure glaucoma

LUO Huai-chao1，2，LIN Ying2，YANG Zheng-lin1，2

R775.2

B

1672-6170(2016)02-0158-05

2015-10-20；

2015-12-10)