P-选择素及P-选择素糖蛋白配体-1基因多态性与缺血性脑血管病关系的研究进展

岳孟孟，李雪莹, 赵迎春，张 瑜

(南京医科大学附属上海松江中心医院神经内科，上海 201600)

缺血性脑血管病(ischemic cerebrovascular disease，ICVD)是一种神经科常见的高致死率、高致残率疾病，是由脑部缺血引起的一系列脑组织病理性改变及突发的局限性或弥散性神经功能障碍。其可分为短暂性脑缺血发作、椎-基底动脉供血不足、脑梗死等。ICVD的发生发展受P-选择素(P-selectin，SELP)及P-选择素糖蛋白配体-1(P-selectin glycoprotein ligand-1，PSGL-1)的影响。SELP是一种整合蛋白，主要存在于血小板及内皮细胞。PSGL-1是一种跨膜糖蛋白，存在于绝大多数白细胞表面[1]。目前，SELP基因多态性共检测到13种，PSGL-1基因多态性研究得较多的有2种。两者的基因多态性可能通过对可溶性SELP及PSGL-1的血浆水平产生影响，从而对血小板活化、炎症反应及动脉粥样硬化斑块形成等过程产生影响。ICVD是一种受多因素影响的疾病，其最常见病因为以高血压、糖尿病及高脂血症为背景的动脉粥样硬化，同时脑动脉炎、结缔组织病、高凝状态等也是其危险因素[2]。近年来，SELP及PSGL-1因其在炎症反应及动脉粥样硬化斑块发病过程中的作用而成为ICVD的研究热点。现就SELP及PSGL-1基因多态性与ICVD关系的研究进展予以综述。

1 SELP及PSGL-1的结构和功能

SELP又称颗粒膜糖蛋白、溶酶体膜蛋白，是细胞黏附分子中选择素家族的主要成员之一，其为一种糖蛋白，分子量约为140 000。它是静息血小板颗粒膜和内皮细胞Weibel-Palade小体的组成部分，活化血小板表面约有10 000个SELP。SELP的N端具有凝集素样结构并含有Ca2+结合位点，中间部分是类似于表皮生长因子的结构域；而C端结构域由具有不同长度重复序列的结构域组成，类似于补体调节蛋白。此外，SELP还包括跨膜结构域和胞质结构域。SELP各功能区作用不一，其中N端植物凝集素区含有配体结合的关键序列；表皮生长因子样功能区主要起调节植物凝集素区构型的作用，在Ca2+的辅助下，两者共同识别、结合配体并介导细胞黏附；C端补体调节样蛋白功能区参与诱导植物凝集素区构型的改变并增强其活性；跨膜区连接胞外区和胞质区，起信号转导作用；胞质区含有各种信号分子，与 SELP的生物功能、表达活化、储存及代谢密切相关。SELP与PSGL-1结合的主要作用为启动白细胞向受损的内皮细胞募集，并介导白细胞、内皮细胞和血小板三者的相互结合作用，这些作用均与ICVD的发生及进展密切相关[1]。

PSGL-1是SELP的主要配体，其负责活性内皮细胞上的白细胞滚动，除SELP外，PSGL-1也可与选择素家族的E-选择素及L-选择素结合。PSGL-1具有由二硫键链接的二聚体结构，其表达于绝大部分白细胞表面，少量存在于血小板上。研究发现，PSGL-1在动脉粥样硬化斑块形成、血栓形成和动脉壁改变中起关键作用[3]。其蛋白分子也有6个功能区，自N端开始，依次为1个信号肽序列区、1个前肽序列区、1个黏蛋白样功能区、16个串联重复序列区域(每个区域含有10个氨基酸)、1个跨膜区及1个胞质区[4]。PSGL-1具有两个重要的特性，它们有助于PSGL-1与SELP的相互作用：①PSGL-1位于从胞体延伸出来的微绒毛顶端,这使得它更容易获得另一个细胞的SELP；②PSGL-1本身的结构允许配体结合区远离膜延伸。

已有许多研究证实，SELP和PSGL-1在炎症反应、血小板活化、动脉粥样硬化斑块形成、脂质代谢紊乱、肿瘤转移及动、静脉血栓形成过程中起重要作用[5-8]。在ICVD早期，血小板受到刺激后迅速活化，SELP的表达量增加并迅速转移到细胞表面，与白细胞及中性粒细胞结合形成血小板-白细胞聚集体及血小板-中性粒细胞聚集体。且内皮细胞SELP的表达量也增加，其与白细胞表面的PSGL-1相结合，将血液中的白细胞募集到活化的内皮上，另一方面两者的结合也可诱发白细胞内的信号转导促使白细胞释放多种炎症因子，出现炎症反应，从而诱发动脉粥样硬化的发生及斑块破裂等[9-11]。有研究表明，阻断SELP与PSGL-1的结合对于治疗先天免疫性疾病、血栓形成、癌症及预防脑梗死可能有利[12]。动物实验表明，SELP或PSGL-1缺陷小鼠的组织因子积累和纤维蛋白生成均显著减少[13-14]。因此推测，增强SELP和PSGL-1的相互作用可能增加血栓形成的风险。

2 SELP及PSGL-1的基因多态性

SELP基因位于1号染色体长臂(1q21～24)，是一段长50 kb的DNA序列，其包含17个外显子和16个内含子。SELP的基因多态性种类丰富，迄今为止已有13种基因多态性被检测出[15]：5个位于启动子远端，分别为-2131C/G、-1969A/G、-1817T/C、-1576C/G、-485insT，其余8个位于编码区(外显子及5′非翻译区)，分别为Pro98Pro、Ser290Asn、Cys557Cys、Asn562Asp、Asn563Asp、Leu599Val、Thr715Pro、Thr741Thr。多种细胞因子、炎症因子、氧自由基等可调节SELP基因的转录及翻译，进而影响SELP的表达水平。PSGL-1基因位于人类第12号染色体(12q24)，包括两个外显子和1个内含子，完整的序列编码位于外显子2。PSGL-1基因多态性主要为M62I(Met62Ile)和VNTR(Variable Number of Tandem Repeats，VNTR)，其中PSGL-1黏蛋白样区域中可变数目的串联重复序列也称为VNTR，外显子2的长度变化主要依靠VNTR。VNTR多态性可产生3种等位基因，命名为A、B和C，分别对应最大16个串联重复序列，到最小14个串联重复序列， VNTR基因多态性被认为与PSGL-1的功能相关。M62I位点位于PSGL-1和SELP结合区域的附近，目前认为M62I多态性可能与PSGL-1和SELP的相互结合有关[4]。单体型分析显示，除VNTR多态性外，PSGL-1水平也与M62I基因多态性独立相关，且含有I等位基因携带者的PSGL-1水平显著升高[10]。

3 SELP与PSGL-1基因多态性与ICVD的关系

ICVD是指由缺血引起的一系列脑组织病理性改变及其所致的突发神经功能障碍。ICVD是一种多病因的疾病，遗传、环境因素等是其致病因素[16]。而动脉硬化是其基础病变，特别是动脉粥样硬化[17]。动脉粥样硬化在脑部主要发生在大中型管径(≥500 μm)动脉，其斑块可造成动脉管腔狭窄，斑块破裂则导致血管堵塞，引发严重临床事件。目前关于动脉粥样硬化的发病机制尚未完全阐明，但研究表明内皮细胞损伤、脂质代谢紊乱、炎症反应、血小板激活等是其重要的病理生理基础[2]。Wang等[18]在动脉粥样硬化动物模型中发现，缺血性脑梗死动物血液中的SELP水平显著升高，且斑块内内皮细胞的SELP表达水平也显著升高。Bielinski等[19]在一项多种族多样本动脉粥样硬化的研究中发现，SELP水平与动脉粥样硬化事件发生率呈正相关，提示SELP可能与动脉粥样硬化的发生发展有关。因此，探讨SELP及PSGL-1基因多态性与动脉粥样硬化之间的相关性可为ICVD患者的预防提供方向及理论依据。目前，关于SELP与PSGL-1基因多态性与ICVD的相关性研究较多的为S290N、M62I、VNTR、-2131C/G、-1969A/G等。

3.1SELP基因S290N位点多态性与ICVD S290N位于SELP基因编码的补体调节蛋白样功能区，其碱基突变会使原始的氨基酸组成改变，最终使丝氨酸被天冬氨酸代替。这种突变可能影响SELP的空间结构，进而改变SELP的血浆表达水平。S290N基因位点共有SS、SN、NN三种基因型[4]。Li等[20]研究表明，SELP基因S290N位点的SN基因型和PSGL-1基因 M62I位点的MM基因型会增加急性脑梗死特别是大动脉粥样硬化型脑梗死的风险，其原因可能为在大动脉粥样硬化型脑梗死形成过程中，SN基因型和MM基因型患者血小板膜及内皮细胞膜上表达的SELP和白细胞表面表达的PSGL-1促使血小板、白细胞、内皮细胞三者的结合更加紧密，且数量更多，进而加速了血管内皮附壁、炎症细胞迁移、泡沫细胞形成、内膜增厚等，最终加速动脉粥样硬化斑块的发展及破裂。而Nasibullin等[21]研究表明，S290N位点多态性与缺血性心脏病及脑梗死有关，这可能与其基因突变使动脉粥样硬化软斑块破裂风险明显增加有关。Zhu等[22]研究表明，与SS基因型的携带者相比，SELP基因 S290N位点NN及SN基因型携带者的桡动脉和足动脉脉搏波速度较快，而脉冲波速度数值越大表明血管壁越僵硬，且脉搏波速度的增加是缺血性心脏病和脑梗死的可能独立预测因子，这说明S290N位点与动脉粥样硬化及脑梗死有关。但Berger等[23]研究发现，SELP基因S290N位点与急性脑梗死的发生风险无相关性。李滔等[24]的研究也表明，SELP基因S290N位点基因型和等位基因频率在脑梗死TOAST分型的各亚组与正常对照组之间差异无统计学意义，提示S290N位点多态性不是缺血性脑卒中发病的危险因素。

3.2PSGL-1基因M62I位点多态性与ICVD M62I是PSGL-1基因的一个位点，其多态性位点位于SELP和PSGL-1相互结合的区域附近。研究表明，M62I基因突变可影响SELP与PSGL-1的结合能力[25]。该位点突变可明显影响SELP与PSGL-1的结合功能，从而影响SELP及PSGL-1的血浆水平，并最终对炎症反应、血栓形成、动脉粥样硬化等ICVD相关病理生理过程产生影响。M62I位点的基因突变包括MM、MI、Ⅱ三种基因型。文献报道，M62I位点多态性与急性脑梗死有关，脑梗死组与健康对照组的MM、MI、Ⅱ基因型频率及M、I等位基因频率差异有统计学意义，这种差异在大动脉粥样硬化型脑梗死组表现更为明显[22]。且大动脉粥样硬化型脑梗死组PSGL-1基因M62I位点MM基因型患者的血小板-白细胞聚集体水平显著高于MI、Ⅱ基因患者[26]。这可能由于PSGL-1基因多态性在脑梗死发病机制方面起重要作用，即MM基因型携带者SELP与PSGL-1的结合能力增强，从而促进血小板-白细胞聚集、血小板-粒细胞聚集、血管内皮细胞附壁、泡沫细胞形成、内膜增厚及斑块破裂等一系列过程发生。另有研究发现，与正常组相比，急性脑梗死组患者的血小板-白细胞聚集体水平明显升高[27-28]。Volcik等[9]报道了M62I与非裔美国人发生急性冠心病和缺血性脑梗死的风险降低有关，且携带I等位基因的PSGL-1基因型对非裔美国人缺血性脑梗死具有显著的保护作用。但也有研究表明，I等位基因携带者晚期颈动脉粥样硬化的发生风险可能增加，且此现象存在性别特异性，即I等位基因的女性携带者晚期颈动脉粥样硬化的风险显著升高；这种风险还具有剂量依赖性，即Ⅱ纯合子患者的发病风险较MI杂合子患者更高[8]。这可能由于女性患者在急性刺激下通过SELP与PSGL-1结合形成血小板-中性粒细胞结合物的倾向增加，且此倾向独立于雌激素水平。该研究还表明，Ⅱ基因型患者的C反应蛋白水平显著升高，这进一步说明了PSGL-1M62I基因多态性在炎症方面的作用，且血小板和中性粒细胞的相互作用也会影响血栓形成和炎症性疾病的发展，并最终对心脑血管事件产生影响。

3.3PSGL-1基因VNTR位点多态性与ICVD PSGL-1基因中最常被研究的遗传变异是影响SELP与PSGL-1和白细胞-血小板相互作用的VNTR。VNTR属于DNA重复序列多态性的一种，此位点对应三个等位基因(A、B和C)，其中A等位基因有16个重复序列，B等位基因有15个，C等位基因有14个。且VNTR有6种基因型：AA型、AB型、AC型、BC型、BB型和CC型，其重复序列不同可能与PSGL-1功能有关。研究表明，PSGL-1基因VNTR位点多态性导致配体蛋白的结构发生相应改变，其中B和C等位基因的携带者中性粒细胞和血小板的结合能力明显下降[29]，即短的PSGL-1等位基因可使脑血管疾病发生风险降低，表明B和C等位基因对缺血性脑血管病可能有一定的保护作用。但Liu等[30]的Meta分析显示，VNTR的B等位基因与缺血性脑梗死的风险升高相关。且不同种族、地区间VNTR基因型的分布存在明显差异，Bugert等[31]对5 071位德国人进行了PSGL-1基因VNTR位点多态性分型，结果显示AA型、BB型、CC型、AB型、AC型及BC型的分布频率分别为66.7%、2.6%、0.05%、28.3%、2.1% 及0.3%，其中A、B、C等位基因的分布频率分别为81.9%、16.9%和1.2%。Hancer等[32]研究统计了141位白种人的VNTR位点多态性，结果发现A、B、C等位基因的分布频率分别为81%、17%和2%。这提示，遗传背景的不同或许是不同人种间ICVD易感性存在差异的一个原因。另有研究表明，VNTR位点多态性在免疫性、炎症性疾病的相关血栓形成方面也扮演重要角色，如贝赫切特综合征[33]、抗磷脂抗体综合征[34]等，这可能与VNTR位点多态性影响PSGL-1与SELP相互结合区的蛋白质长度，并最终影响血栓形成有关。

3.4其他 除上述基因位点多态性外，SELP和PSGL-1基因多态性与ICVD的关系研究得较多的还有-2131C/G、-1969A/G、-1817T/C、Thr715Pro、5′非翻译区。据报道，Thr715Pro位点基因突变与白人及美裔黑人发生脑梗死无关，但可能与他们的血液SELP水平相关[9]。Wei等[35]对305例缺血性脑梗死患者及280例健康对照者进行基因测序发现，SELP基因-2131C/G、-1969A/G、Thr715Pro等位点多态性与缺血性脑梗死之间不存在联系。但Ferrari等[36]的研究表明，SELP基因Thr715Pro多态性与脑梗死发病率具有相关性。

4 小 结

SELP及PSGL-1参与了ICVD的发生及发展，两者结合可影响血小板、内皮细胞、白细胞三者之间的相互作用，从而诱发动脉粥样硬化及ICVD。且SELP与PSGL-1基因多态性参与调节各自蛋白质表达水平及两者相互结合能力的强弱，间接对ICVD产生影响，SELP基因S290N位点多态性可调节SELP的空间构型，进而影响SELP的功能；PSGL-1基因M62I位点及VNTR位点位于SELP及PSGL-1的结合区域，因此M62I及VNTR位点多态性影响SELP及PSGL-1的结合；动脉粥样硬化及ICVD的发病风险与SELP及PSGL-1基因多态性相关，但其具体机制尚未完全阐明。未来，应对SELP及PSGL-1基因多态性与动脉粥样硬化及ICVD之间的关系进行深入研究，以为ICVD的发病机制、疾病进展及疾病预防提供新方向。