早发冠心病发病机制相关基因多态性研究进展

雷悦云 邵磊 高传玉 张优,3

(1.郑州大学第二附属医院心内科,河南 郑州 450000; 2.郑州大学华中阜外医院心内科 阜外华中心血管病医院 河南省人民医院心脏中心 河南省冠心病防治重点实验室,河南 郑州 450000; 3.河南省心血管流行病学研究中心,河南 郑州 450000)

冠心病是指经冠状动脉造影明确至少一支主要冠状动脉(左主干、左前降支、左回旋支或右冠状动脉)狭窄≥50%,临床表现为隐匿型冠心病、稳定性冠心病、不稳定型心绞痛、非ST段抬高心肌梗死及ST段抬高心肌梗死的一类严重危害人类生命健康的疾病。《中国心血管健康与疾病报告2020概要》[1]推算中国冠心病患者约1 139万,约3%的冠心病发生在40岁以下的患者中[2],根据美国胆固醇教育计划成人治疗组第三次报告(National Cholesterol Education Programs Adult Treatment Panel Ⅲ,NCEP-ATPⅢ)规定,一般将发病年龄男性≤55岁,女性≤65岁的冠心病患者称为早发冠心病(premature coronary artery disease,PCAD)患者。PCAD多伴有家族史,遗传因素的影响更为重要[3]。随着基因检测技术的进步,人们试图从基因多态性的角度揭示PCAD的发生,目前对PCAD致病基因的寻找大多集中在内皮损伤、炎性反应、脂质代谢异常、血栓形成等主要发病机制。现基于国内外研究进展,拟从上述主要发病机制的角度对不同类型的基因多态性与PCAD风险之间的关系进行论述。

1 基因多态性与PCAD发病风险的相关研究

1.1 内皮损伤相关基因多态性

血管内皮细胞能控制液体的通过和细胞从管腔向血管壁的迁移,分泌调节血管舒缩张力的因子、黏附分子等,维持正常血压和血液层流,内皮功能的损伤是动脉粥样硬化发生的始动关键环节。

1.1.1 肾素-血管紧张素-醛固酮系统

肾素-血管紧张素-醛固酮系统(renin-angiotensin-aldosterone system,RAAS)能调节血管的收缩与舒张、平滑肌细胞的迁移等。Abd El-Aziz等[4]在埃及人群中发现血管紧张素转换酶(angiotensin converting enzyme,ACE)、血管紧张素Ⅱ1型受体(angiotensin Ⅱ type 1 receptor,AT1R)以及血管紧张素原(angiotensinogen,AGT)基因多态性与PCAD有关。其中ACE rs4646994有三种基因型(DD、II和ID),由内含子16的278碱基插入(等位基因I)或缺失(等位基因D)产生,而D等位基因与血浆、细胞、组织内ACE的水平升高有关,有可能导致动脉高血压和血管舒张功能障碍,是埃及人群PCAD易感性增加的危险因素之一。AT1R能介导血管收缩,是血管紧张素Ⅱ(angiotensin Ⅱ,AngⅡ)在成人体内细胞中发挥作用的主要受体,AT1R rs5186的CC基因型可能增加个体患PCAD的风险。AGT rs699 M235T的T等位基因是PCAD的风险基因。不同种族、民族和地域的人群可能有不同的发现,该结论还需进一步的探讨以及更多的确切机制研究。

Azova等[5]在俄罗斯人群中发现肾素(renin,REN)rs2368564的A等位基因和AGT rs699的T等位基因是稳定性冠心病患者发生支架内再狭窄的危险因素,AGT rs4762杂合子是保护因素,AT2R rs1403543的A等位基因是65岁以下人群再狭窄发生的危险因素,REN rs41317140与醛固酮合成酶基因CYP11B2 rs1799998的杂合子是晚期再狭窄(支架放入超过12个月)的危险因素。

1.1.2 NO相关基因

NO通过内皮型一氧化氮合酶(endothelial nitric oxide synthas,eNOS)合成释放,是血管内皮细胞发挥抗氧化、抗炎、抗凝和血管舒张功能的重要保护因子。

Zhu等[6]对eNOS基因多态性和PCAD的关系进行了一项荟萃分析,发现eNOS G894T多态性是PCAD的危险因素,尤其与早发心肌梗死(premature myocardial infarction,PMI)关系密切。Zigra等[7]在希腊人群中检测了eNOS基因T786C和G894T多态性与PMI的关系,表明T786C和G894T都是PMI的危险因素。但未有研究阐明eNOS基因多态性影响PCAD发生的确切病理生理机制。

Erdmann等[8]在一个PCAD家系中发现,GUCY1A3和CCT7的突变都增加了心肌梗死(myocardial infarction,MI)的风险,其中GUCY1A3基因编码可溶性鸟苷酸环化酶(soluble guanylyl cyclase,sGC)α1亚基,CCT基因编码CCTη,CCTη是无尾复合体多肽1环复合物的成员,具有稳定sGC的功能。而GUCY1A3和CCT7的突变都严重降低了sGC α1亚基蛋白的含量,削弱了sGC的活性,导致NO信号转导功能障碍,增加了MI的风险,二者之间的联系可能是因为加速了血栓的形成,但这一猜测还需进一步研究。

1.1.3 血管内皮黏附分子有关基因

E选择素是一种经白细胞介素(interleukin,IL)-1、脂多糖、肿瘤坏死因子等细胞因子激活后表达于内皮细胞表面的膜糖蛋白,在介导白细胞与内皮细胞的黏附中发挥着重要作用。Shan等[9]在中国汉族PCAD患者群中发现E选择素多态性rs3917406 T等位基因频率显著高于健康人群,且经过多因素logistic回归分析显示T等位基因数量与PCAD发病正相关,即T等位基因越多,发病风险越高,在rs3917406 TT、CT和CC三种基因型中,TT基因型的患病风险较高,T等位基因可能是独立危险因素,该结论还需在更多的人群中进一步验证。

1.1.4 同型半胱氨酸相关

同型半胱氨酸(homocysteine,Hcy)可通过增加氧化应激、增加NO降解导致内皮功能障碍,高水平的血浆Hcy是35岁以下人群发生急性冠脉综合征的独立预测因子,且与35岁以下急性冠脉综合征患者的冠状动脉狭窄严重程度显著相关[10]。亚甲基四氢叶酸还原酶(methylenetetrahydrofolate reductase,MTHFR)是Hcy代谢的关键酶,MTHFR可使5,10-亚甲基四氢叶酸还原为5-甲基四氢叶酸,而5-甲基四氢叶酸是Hcy再甲基化的甲基供体,从而影响Hcy水平。一项荟萃分析[11]发现MTHFR C677T突变增加PCAD的患病风险。

1.2 炎症相关基因多态性

在动脉粥样硬化病变形成的各个阶段,某些炎性细胞因子发挥着重要的作用,这使其成为评估心血管疾病风险的重要指标。

主要组织相容性复合体(major histocompatibility complex,MHC)基因调节先天性和获得性免疫以及慢性感染,与动脉粥样硬化的启动和发展有关。Davies等[12]在欧洲人群中发现MHC rs3869109与PCAD发病风险有关。Xie等[13]也证实了rs3869109单核苷酸多态性增加了中国东南方汉族人群PCAD的发病风险,且rs3869109基因型与PCAD的冠状动脉病变支数有显著相关性,G等位基因可能是PCAD的独立风险预测因素。

IL-10作为一种抗炎细胞因子,在动脉粥样硬化斑块的形成和发展中具有保护作用。研究[14]发现,在墨西哥人群中IL-10-1082A/G(rs1800896)G等位基因与PCAD发生风险降低有关。

IL-23是由IL-23A基因编码的α亚基p19和IL-12B基因编码的β亚基p40两个亚基组成的异二聚体细胞因子。IL-23主要由巨噬细胞和树突状细胞在Toll样受体激活后产生,它能促进Th1细胞的分化,并且在致炎Th17群体的发展中起关键作用[15]。Vázquez-Vázquez等[16]在墨西哥人群中开展的一项病例对照研究表明,IL-23A rs2066808多态性增加了PCAD的发生风险,且IL-23A rs2066808能使PCAD患者患高尿酸血症的风险增加。另外,Vázquez-Vázquez等[17]也发现IL-12B rs1363670基因多态性与PCAD低风险相关,但并未表明具体调控机制以及是否与IL-12B基因表达水平有关。

干扰素调节因子5(interferon regulatory factor 5,IRF5)在单核细胞和巨噬细胞中表达,调节促炎细胞因子的产生(IL-6、IL-12、IL-23和肿瘤坏死因子-α),参与M1巨噬细胞的活化,而M1巨噬细胞可能参与动脉粥样硬化的发展,影响动脉粥样硬化斑块的稳定[18]。Posadas-Sánchez等[19]在墨西哥人群中发现IRF5的5种单倍型与PCAD的发生相关,携带H1 TGCGTCT和H4 TCTGCCT这2种单倍型的个体发生PCAD的风险增加,而携带H5 TCCGTCT、H7 CGCTTTT、H8 TCCGCCT这3种单倍型的个体风险降低。

1.3 脂质代谢相关基因多态性

脂质代谢异常是动脉粥样硬化最重要的危险因素,主要表现为血浆总胆固醇、甘油三酯(triglyceride,TG)、低密度脂蛋白、极低密度脂蛋白水平的升高和高密度脂蛋白(high density lipoprotein,HDL)水平的降低,脂质代谢相关基因与PCAD的发生和发展密切相关。

载脂蛋白(apolipoprotein,Apo)A5调节TG和高密度脂蛋白代谢,Wang等[20]在高加索人群中研究发现,ApoA5 rs3135506 (p.S19W)与HDL和TG水平显著正相关,增加了PCAD的发病风险。You等[21]探究了ApoA5 rs662799(-1131T/C)、rs651821(-3A/G)和rs2075291(G185C)与中国吉林地区冠心病发生和血浆TG水平的相关性,发现rs662799的C等位基因和rs651821的G等位基因与冠心病风险增加显著相关,且其对冠心病的影响是由TG水平升高介导的。

ApoE通过影响胆固醇外流和胆固醇逆向转运等参与血脂代谢,ApoE基因包括3种等位基因E2、E3和E4,其多态性及基因突变可改变ApoE的分子空间结构,影响血脂代谢,从而影响PCAD的发生[22]。Zhao等[23]进行了一项荟萃分析表明ApoE2等位基因可能是亚洲人群发生PCAD的危险因素,但其对于高加索人群可能有保护作用。

ApoC4主要与极低密度脂蛋白有关,在TG代谢中起重要作用,与动脉粥样硬化斑块形成密切相关。Xu等[24]研究发现ApoC4基因rs1132899位点的C等位基因和CC基因型与中国汉族人群PCAD风险增加有关,且这种风险关联在男性中更为显著。

CD36是一种B类清道夫受体蛋白,CD36促进长链游离脂肪酸向心肌细胞和脂肪细胞的转运,CD36缺乏将导致心肌长链脂肪酸摄取缺陷、高脂血症和胰岛素抵抗。有研究[25]表明,CD36基因的4个单核苷酸多态性rs1049673、rs7755、rs3211956和rs3173798与中国北方汉族人群极端血脂谱显著相关,与PCAD风险增加相关,这或许能成为治疗PCAD血脂异常的一个新靶点。

1.4 凝血与纤溶系统相关基因多态性

凝血酶激活的纤溶抑制物(thrombin-activatable fibrinolysis inhibitor,TAFI)可被凝血酶、凝血酶调节蛋白、纤溶酶或凝血酶-凝血酶调节蛋白复合物活化为TAFIa,后者通过去除部分降解的纤维蛋白中的赖氨酸来阻止组织型纤溶酶原激活物和纤溶酶原结合,溶解纤维蛋白,发挥抗纤溶活性[26]。Rattanawan等[27]发现TAFI 505 G/A和TAFI +1583 T/A的A等位基因与稳定性冠心病患者冠状动脉狭窄程度增加有关,推测这可能是由于等位基因的改变增加了血浆中TAFI水平,导致纤溶能力低下,促进了动脉粥样硬化的进展,但这项研究缺乏对TAFI水平的检测,并未对该猜想进行验证。

凝血酶原又称凝血因子Ⅱ(factor Ⅱ,FⅡ),是凝血酶的前体,凝血酶是凝血瀑布级联反应的关键酶,通过激活血小板和产生纤维蛋白发挥促凝作用。Li等[28]对FⅡ G20210A(rs1799963)与PMI的关系进行荟萃分析,结果发现G20210A(rs1799963)多态性与较高的凝血酶原循环水平相关,从而增加发生MI的风险,该风险在55岁以下的高加索人群中显著,在55岁以上人群和非高加索人群中不明显。由于不同的研究所选择的人种和受试者年龄分布的不同,该结论存在争议,需在更大规模的人群中论证。

1.5 其他

1.5.1 人心肌细胞增强因子2A突变

Xu等[29]在一个常染色体显性遗传中国汉族PCAD家系中发现了一个新的人心肌细胞增强因子2A(myocyte enhancer factor 2A,MEF2A)突变,即MEF2A基因第11例外显子6碱基“CAGCCG”缺失,缺失存在于该家系中的PCAD/PMI患者,提示这一突变在PCAD/PMI的发病中起重要作用,但尚未在散发性的PCAD患者中检测到该突变的存在,关于这一突变是否仅限于常染色体显性遗传PCAD家系,是否与散发性的PCAD有关,需更多大规模人群研究。

1.5.2 骨保护素基因

骨保护素(osteoprotegerin,OPG)属于一种肿瘤坏死因子,可在人体血管内皮细胞以及平滑肌细胞中进行表达和释放,被认为是PCAD的一种血清学标志物。一项研究[30]发现,OPG rs2073618可能是墨西哥人群患PCAD的易感因素,并在人群中发现了两种与PCAD相关的单倍型,危险性CACT单倍型和保护性GACC单倍型,但在女性和男性中分别进行分析时,CACT单倍型仅在男性中与PCAD显著相关。

1.5.3 核因子-κB家族基因多态性

核因子-κB(nuclear factor-κB,NF-κB)是一类普遍存在的转录因子簇,参与了大多数生物学过程,在心血管疾病中起着重要作用。Coto等[31]在高加索人群中发现NF-κBIZ的一个内含子rs3217713等位基因缺失与PCAD显著相关,而NF-κB1基因rs28362491与PCAD无明显关系,但这一结果存在争议。之后的一项荟萃分析[32]探讨了NF-κB1基因rs28362491与冠心病的关系,发现rs28362491位点D等位基因突变可能增加患冠心病风险。关于NF-κB家族基因多态性与PCAD的关系还需在更多不同人群中进行验证。

1.5.4 葡萄糖依赖性促胰岛素样分泌多肽基因多态性

葡萄糖依赖性促胰岛素样分泌多肽(glucose-dependent insulinotropic polypeptide,GIP),在调节葡萄糖和脂质代谢中起重要作用,并保护血管免受动脉粥样硬化。有研究[33]表明,GIP基因多态性rs2291725、rs8078510是中国汉族人群2型糖尿病患者患PCAD的危险因素。

1.5.5 维生素D相关基因多态性

有研究[34]指出维生素D缺乏可能与心血管疾病有关,在伊朗西部人群中,维生素D受体(vitamin D receptor,VDR)基因的rs1544410多态性和维生素D结合蛋白(vitamin D binding protein,VDBP)基因的rs7041多态性可能是发生冠心病的危险因素。

2 展望

冠心病仍是危害人类生命健康的一大疾病,而PCAD由于对社会影响更大更应引起广泛重视。随着基因检测技术的进步,基因多态性为揭示PCAD的发生和发展提供了一个新角度,目前关于PCAD相关基因多态性的研究主要集中在内皮损伤、炎性反应、脂质代谢异常和血栓形成等方面,但缺乏分子生物学层面的机制研究,并且目前研究仍存在种族、地域局限性以及样本量小的问题,不能完全表示其真实相关性,需更多大规模、多中心研究去客观地反映基因多态性对PCAD影响的真实性,这将为开展对PCAD易感人群的筛查、预防及靶向治疗提供指导。