PCSK9基因遗传规律与冠心病关系的研究进展

许嘉彬，王立波，陈伟达佳木斯大学 临床医学院，黑龙江佳木斯 54007；佳木斯大学附属第一医院 心内一科，黑龙江佳木斯5400

家族性高胆固醇血症(familial hypercholesterolemia，FH)是一种以血清总胆固醇和低密度脂蛋白胆固醇(low density lipoprotein-cholesterol，LDL-C)升高以及早发心血管疾病为临床特征的常染色体显性遗传病[1-2]。目前已发现低密度脂蛋白受体(low density lipoprotein receptor，LDLR)基因和载脂蛋白B-100(apolipoprotein B-100，Apo B-100)基因与FH密切相关[3-5]。2003年，PCSK9首次被发现存在于人体多个脏器中，并且该基因功能获得型突变可导致心血管事件的发生，是一个新的FH相关基因[6-7]。随着对PCSK9基因研究的不断深入，我们发现不同PCSK9基因突变型人群冠心病的发生呈现出个体差异性。因此，全面深入研究PCSK9基因遗传规律与冠心病的关系，有利于揭示冠心病的遗传易感性，为疾病的筛查防治提供可靠的依据。

1 PCSK9的基因结构及表达

1.1 PCSK9基因的结构 截止至2017年9月11日，由美国国立医学图书馆提供的PubMed搜索引擎基因数据库(https：//www.ncbi.nlm.nih.gov/nuccore/NG_009061.1)显 示，PCSK9基因位于染色体1p32.3，全长32 304 bp，包含12个外显子，cDNA序列长3 731 bp，其启动子区域含有保守的Sp1和SRE(sterol regulatory element)位点，受细胞内胆固醇水平的调节[8]。由该基因序列编码的蛋白被称为神经细胞凋亡调节转化酶1(neural apoptosis regulated convertase1，NARC-1)，是哺乳动物前蛋白转化酶的第9种，隶属于枯草溶菌素蛋白酶中蛋白酶K亚家族[9-10]。根据现有文献报道，该蛋白约692个氨基酸，对应编码基因长约29 000 bp，较本文从基因数据库所得的长度短，因此我们推测该蛋白大小可能大于692个氨基酸，然而目前尚未得到进一步研究证实[11]。

1.2 PCSK9基因的表达 PCSK9在内质网中形成前体蛋白，并以一过性可溶性酶原的形式存在，即PCSK9酶原(apo-PCSK9)，然后在第151 ～ 152位氨基酸残基处自动催化分裂，在N端释放前肽，形成成熟的蛋白，最后经转运到达高尔基体进行乙酰化、糖基化、磷酸化以及酪氨酸硫酸化等一系列修饰后分泌到血浆中。成熟的PCSK9由信号肽(1-30)、前片段(31-152)、枯草菌溶素样催化域(153-452)和富含半胱氨酸的碳末端(453-692)构成，广泛分布于生物体内多个脏器中，其中以肝和肠道含量最高，其次在肾、皮肤和脑中也有少量表达，但只有在肝中表达的PCSK9可以分泌入血[9,12]。PCSK9的表达受多种因素的影响，主要分为上调和下调两类，前者包括体内因素SREBP21a、SREBP21c、SREBP22和体外因素胰岛素、他汀类降脂药等；后者包括体内因素前蛋白家族成员furin、PC5/6A和体外因素贝特类降脂药、黄连素等[13]。目前对于上述影响因素的作用机制尚未明确，仍有待进一步研究。

2 PCSK9基因遗传规律

2.1 PCSK9基因多态性 PCSK9基因突变可以导致其编码蛋白的功能发生改变，从而影响胆固醇的水平，对CHD的发病具有重要的意义。目前，PCKS9基因突变型分为两类：功能获得型突变通过降低LDLR的表达，升高LDL-C浓度，促使脂质在血管内皮堆积而诱发CHD，其主要突变形式 有C(-161)T、S127R、D129G、F216L、R218S、D374Y、N425S、I474V、R496W、H553R和E670G等；功能缺失型突变与血浆低胆固醇浓度相关，主要通过减少LDLR的降解，降低LDL-C浓度，预防CHD发生，该突变类型包括SR97、G106R、Y142X、L253F、A443T、Q554E和C679X等[14]。自首次检测出PCSK9基因至今，已发现了大量突变位点，且进一步研究发现其突变受种族、地区、性别等因素的影响。

2.2 PCSK9基因遗传的种族差异 目前已发现许多PCSK9基因突变位点分布于不同种族人群当中。Yue等[15]发现高加索人群在c.43_44位点上存在插入突变，同时在非洲裔美国人中也发现此突变类型。通过进一步研究发现PCSK9基因突变频率在不同种族间存在显著的差异性。在高加索人群中rs11206510位点的等位基因C频率是6.5%，也有其他研究报道该人群中rs11206510位点的等位基因C频率是19%。然而在我国人群中检测出该等位基因的频率仅为3.9%，较高加索人群低[16-18]。Cohen等[19]在美国黑人中检测出无义突变Y142X和C679X，其突变频率分别为1.8%和0.8%；而在9 537例美国白人中仅检测到2例和4例上述两种突变类型，其突变频率不足0.1%。此外，该研究在美国黑人和白人中均检测到R46L突变位点存在，且突变频率分别为0.6%和3.2%。有趣的是在加拿大白种人中发现L10Ins和A53V的突变存在连锁不平衡，并且功能缺失型突变的基因频率比功能获得型突变的基因频率高，然而在非洲裔加拿大人中并未发现这种突变频率的差异性[20]。Norata等[21]发现意大利人群中存在PCSK9基因I474V多态性位点，Ⅳ基因型频率为28.4%，ⅤⅤ基因型频率为3.4%；然而我国人群在该位点上发现Ⅳ基因型频率为1.39%，并且未检测到ⅤⅤ基因型[22]。通过分析上述研究结果，我们发现PCSK9等位基因突变频率在不同种族人群中存在极大的差异性，因此我们猜想ⅤⅤ基因型在我国人群中其突变频率较意大利人群低，由于检测样本量过小而导致假阴性结果的产生。

2.3 PCSK9基因遗传的地区差异 在非洲黑人中检测到C679X位点无义突变的存在，而在非洲裔美国人中同样检测到该基因位点存在不同突变型，表明不同区域的同一种族人群具有相同的多态性基因位点[23-24]。然而，同一位点等位基因的频率可以因研究人群所处的地区不同而产生差异。He等[25]发现在E670G位点上，海南地区人群G等位基因频率为9.7%，低于东北三省地区人群的18.3%；而在四川地区G等位基因的频率为12.3%，介于这两个地区人群之间[26]。值得关注的是，2004年在对1 793名日本人的普查中未发现该多态性位点，但E670G位点在日本人群中突变率是否极低仍需大样本研究进行证实[27]。

2.4 PCSK9基因遗传的性别差异 宋光耀等[28]在PCSK9第6外显子上发现D320N、934delGV312F、934delGV312S和R319E等基因突变位点，且发生突变的3名患者中，有2名为男性，而仅有1名为女性。他们针对该结果结合国外有关研究推测上述基因位点的突变频率可能与性别有关[29]。然而笔者认为该研究中检测出的突变患者少，存在较大的偏倚，其推论的科学性、合理性仍有待商榷。

3 PCSK9基因与冠心病

3.1 PCSK9基因与冠心病的相关性 在对我国蒙古族和新疆维吾尔族人群的研究中发现PCSK9基因E670G位点多态性与CHD存在相关性[30-31]。此外，还发现我国汉族人群中I470V位点多态性与CHD有关，Ⅳ基因型患者冠脉病变支数明显高于Ⅱ基因型[32]。然而，Scartezini等[33]却认为E670G和I474V位点的多态性与CHD的发病无明显相关性。基于上述研究结果的不同，我们通过整理近年来国内外相关文献，发现PCSK9基因多态性与CHD的发病相关，但由于研究对象的种族、地区及性别的不同导致疾病的遗传易感性呈现出差异[34]。

3.2 PCSK9基因与冠心病相关性的种族差异 通过Meta分析发现rs11206510位点的突变与欧洲人群CHD的发生密切相关，等位基因T是疾病发生的遗传易感因素，但在亚洲人群中未发现该多态性位点与CHD有关[16,35]。值得关注的是，在对我国汉族人群的研究中也未发现该多态性位点与CHD发病相关，然而在另一个研究结果中却意外地发现了rs11206510位点上等位基因T与CHD发病有关[17-18]。目前可以明确这两个研究人群均为汉族，因此不存在研究对象的种族差异对研究结果的干扰，这说明可能存在种族差异以外的其他因素对研究结果的影响。

3.3 PCSK9基因与冠心病相关性的地区差异 He等[25]发现E670G多态性与海南地区和东北三省地区汉族人群的CHD发病有关。孟艳辉和刘忠民[36]通过对广东地区汉族人群的研究再次证明了E670G位点多态性与CHD相关，且AG基因型患者冠脉病变支数大于AA基因型，表明该基因位点的多态性与疾病的严重程度有关。在对东莞地区汉族人群的研究中也发现了E670G位点的多态性与LDL-C、HDL-C水平及CHD病变程度相关，G等位基因携带者可能会有更高的疾病发病率和再发病风险[37]。此外，我们还发现少量与上述研究结果不同文献报道，Hsu等[38]根据其研究结果认为在台湾地区汉族人群中E670G位点多态性与CHD无关。另一针对苏皖地区汉族人群的研究中也未发现E670G位点多态性与CHD之间存在相关性[39]。在剔除研究对象的种族差异对结果的影响后，PCSK9基因多态性与CHD发病的相关性在不同地区仍存在差异，表明地区差异是影响CHD遗传易感性的重要因素之一。

3.4 PCSK9基因与冠心病相关性的性别差异 国外研究发现E670G位点多态性与欧洲男性的LDL-C水平较高有关，但是在女性受试者中未发现此相关性，提示PCSK9基因通过调节血脂水平介导CHD的发生发展，且该作用存在性别差异[40]。由于目前关于性别差异对PCSK9基因多态性与CHD发病相关性的影响仍缺乏更多的研究，尚无法明确其遗传规律及作用机制，仍有待进一步研究证实。

4 结语

对PCSK9基因多态性的深入研究将逐步揭开CHD的遗传规律，有利于了解疾病的分布，筛选出高危人群，进行疾病的综合防治及个体化治疗。但PCSK9基因多态性及其与CHD的相关性受多种因素的影响而存在极大的差异性，仍需要更多的临床研究进一步证实。

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