基因多态性检测是什么 脑梗死致病基因多态性热点研究

　　中图分类号：R743 R255.2 文献标识码：A 文章编号：1672-1349（2011）06-0740-04 　　脑梗死（cerebral infarction，CI）又称缺血性脑卒中，是各种原因引起的脑部血液供应障碍，使局部脑组织发生不可逆损害，导致脑组织缺血、缺氧性坏死，并出现偏瘫、偏身感觉障碍、偏盲、言语障碍、眩晕、吞咽困难、共济失调等一系列的局灶性神经功能缺损症状和体征。临床上包括动脉粥样硬化（AS）性血栓性梗死、脑栓塞、脑分水岭梗死、腔隙性梗死（LACI）、无症状性梗死等。按照牛津郡社区卒中研究分型（OCSP分型）分为完全前循环梗死（TACI）、部分前循环梗死（PACI）、后循环梗死（POCI）、腔隙性梗死。脑梗死是神经系统的常见病及多发病，致残率及致死率较高，严重危害人类的健康。其病理生理过程较为复杂，涉及多种危险因素，例如年龄、高血压、糖尿病、高血脂、动脉粥样硬化、吸烟、饮酒等。常见的危险因素并不能解释所有缺血性脑卒中的原因，遗传因素的作用逐渐受到关注【sup】［1］【/sup】。日前已经发现多种与脑梗死相关的基因多态性，本文将主要综述国内外研究热门的几种与脑梗死相关的基因多态，以期对脑梗死的致病基因研究有更全面的了解，获得对脑梗死遗传易感性更为全面的认识。
　　1 炎症细胞因子基因
　　1.1 肿瘤坏死因子（TNF） 肿瘤坏死因子作为1种具有多种生物效应的促炎性因子，国外研究表明TNF-α基因多态性与脑梗死具有一定相关性。TNF-α基因是一种潜在的免疫调节剂和促炎性因子，除了参与自身免疫和感染性疾病外，还在动脉粥样硬化和肥胖、胰岛素抵抗、内皮损伤、氧化张力等方面起重要作用。Schreyer等【sup】［2］【/sup】应用免疫组化染色技术发现动脉粥样斑块内存在大量TNF-β表达，而正常血管组织中却没有TNF-β，TNF-β基因敲除（TNF-β- /- ） 小鼠的动脉粥样斑块面积相对于对照组减小约60%，提示在斑块形成和发展过程中可能起到重要作用。
　　1.2 E-选择素（E-selectin）基因 E-选择素是体内一种促炎细胞因子，参与多种白细胞（包括粒细胞、巨噬细胞和单核细胞等）及CD4【sup】+【/sup】记忆性T细胞亚群的黏附与聚集作用，同时减慢血流中的白细胞流动，使其滚动到血管内皮表面，在整合素的参与下使白细胞紧密黏附于内皮表面，并介导白细胞的渗出，参与动脉粥样硬化的形成【sup】［3］【/sup】。分子生物学研究表明，E-selectin第4外显子基因中存在A561C碱基突变，该突变与动脉粥样硬化的形成、高血压病等多种疾病相关【sup】［4］【/sup】。有研究证实，E-selectin基因第4外显子561位点存在A/C多态性，这种基因多态性的存在可能影响E-selectin基因表达和功能，并且跟多种疾病的发生密切相关【sup】［5］【/sup】，张蕴莉等【sup】［6］【/sup】研究认为E-selectin与脑血栓形成关系密切，但与脑梗死是否有关联，是否能通过影响血脂代谢影响脑梗死的病程等，尚缺乏有利论断。
　　1.3 白细胞介素-6（IL-6）因子 IL-6于1980年首被发现，它直接或间接参与动脉粥样硬化的形成，与脑梗死密切相关。IL-6基因启动子区域-634位点存在C/G替换单核苷酸多态性（SNP） 。研究发现该位点多态性与动脉粥样硬化、冠心病、胰岛素抵抗（IR）等疾病有关。Manginas等【sup】［7］【/sup】研究表明IL-6 -174G/C基因多态性与各种动脉粥样硬化性心脏病及无症状性颈动脉粥样硬化有关。Revilla等【sup】［8］【/sup】在IL-6基因启动子区域发现174G/C多态性，主要是CC基因型和C等位基因频率与患者腔隙性脑梗死的发生有明显相关性。韦叶生等【sup】［9］【/sup】研究证明，IL-6基因启动子-572C/G多态性与脑梗死有相关性，谷文萍等【sup】［10］【/sup】以湖南地区汉族人群为对象，通过比较脑梗死组与对照组IL-6 -634C/G基因型分布及等位基因频率，差异无统计学意义（P>0.05） ，提示此位点基因多态性可能不是湖南汉族人群脑梗死发病的遗传易感基因，仍需大样本实验进一步验证。
　　2 载脂蛋白E（ApoE）基因
　　ApoE作为乳糜微粒残基受体和低密度脂蛋白（LDL）受体的配体在血脂代谢中起重要作用，其结构基因上已经发现有ε2、ε3、ε4 3种等位基因，载脂蛋白ε4为动脉粥样硬化的危险因子，其机制不仅限于对三酰甘油（TG）代谢的影响，动脉粥样硬化病变区ApoE和脂蛋白脂酶的过度表达可能对病变产生直接作用。虽然国内外已经对ApoE基因多态性与脑梗死关系进行了大量研究，因病例选择、生活环境和方式、遗传背景等诸多因素影响，普遍认为ε4等位基因是脑梗死的遗传易感因子，ε2 和ε3 等位基因对脑血管疾病的保护性作用还存在争议【sup】［11］【/sup】，需要做进一步综合性分析。
　　3 血管紧张素转换酶（ACE）
　　ACE是肾素-血管紧张素-醛固酮系统的限速酶，在血管张力的调节和血管平滑肌细胞的增生中起重要作用，直接影响动脉粥样硬化的过程。ACE基因有3种表型，即DD型（两条等位基因为缺失型）、Ⅱ型（两条等位基因为插入型）、ID型（杂合子型）。Tao等【sup】［12］【/sup】报道ACE中DD基因型可能是汉族人群脑梗死的危险因素，而Tuncer等【sup】［13］【/sup】在土耳其的一项研究调查了108例缺血性卒中患者和79例对照组的等位基因和基因型频率后发现，两组DD基因型频率差异无统计学意义。最近在欧洲和亚洲的朝鲜、台湾地区等的一些研究认为，ACE-DD基因型脑梗死组与对照组差异无统计学意义。Karagiannis等【sup】［14］【/sup】认为ACE基因多态性与脑梗死无关联性。许虹等【sup】［15］【/sup】研究发现在白族人群中脑梗死患者的ACE基因DD型基因及D型等位基因的频率显著高于正常对照组（P 　　5 一氧化氮合酶基因
　　内皮型一氧化氮合酶（eNOS）基因编码的eNOS所产生的一氧化氮（NO）具有神经保护作用。eNOS基因4号内含子处27个碱基（base pairing,bp） 数目可变的串联重复序列（variable number of tandem repeat,VNTR） 重复4次者为a等位基因,表示为eNOS4a,重复5次者为b等位基因,表示为eNOS4b。Hou等【sup】［20］【/sup】通过研究表明eNOS基因4号内含子27bpVNTR多态性是中国人缺血性脑卒中的独立危险因素；有研究【sup】［21］【/sup】发现eNOS4a携带者血清中NO产物水平低于非携带者,所以存在eNOS4a携带者eNOS活性减低而导致NO含量减少的可能性。由于eNOS催化产生的NO具有改善脑血流作用,因此低eNOS活性可能对脑梗死的发生具有一定的影响。eNOS基因外显子7的第894位核苷酸多态性,所表达的蛋白质eNOS酶影响了自身的功能活性,因而可能参与脑梗死的发生与发展。近年来国内外研究发现，eNOS基因G894T突变与高血压、冠心病、糖尿病、脑梗死等相关，但结论不一。缺乏eNOS会导致脑梗死的几个特征性的改变，如脑血管的自动调节功能受损、脑内低灌注、内皮细胞损伤致血脑屏障破坏和血管重构。Lembo等【sup】［22］【/sup】研究认为，Asp298变异纯合子是颈动脉粥样硬化的一个独立的危险因素。Elbaz等【sup】［23］【/sup】研究发现脑梗死患者中，GG基因型与LDL-胆固醇水平升高共同参与脂质氧化过程，形成腔隙性脑梗死，报道eNOS基因G894T突变是脑小血管病变的独立危险因素，而不见于其他的缺血性脑卒中亚型。Guldiken等【sup】［24］【/sup】研究表明eNOS基因G894T突变与土耳其缺血性脑卒中及其他亚型均无明显相关性。eNOS基因作为脑梗死的候选基因正在受到越来越多的关注。
　　6 丝氨酸蛋白酶抑制蛋白3（SERPINA3）基因
　　SERPINA3对维持机体生理平衡起重要作用。当机体发生慢性或急性炎症时,SERPINA3作为急性应激蛋白在肝脏中大量表达,浓度升高,具有抑制炎症反应,控制炎症因子水平的作用同时作为组织蛋白酶G的抑制蛋白,其可以调控组织蛋白酶G的活性,抑制由于组织蛋白酶G引起的细胞外基质蛋白降解及血小板聚集、凝结混乱等反应,直接影响脑卒中的发生和发展。SERPINA3基因是新近揭示的一个可能与出血性脑卒中相关联的危险因素【sup】［25］【/sup】。新近对日本和波兰人群的研究【sup】［26］【/sup】发现,rs4934位点A/G多态性可以导致SERPINA3信号肽区15位的氨基酸A/T的改变,而且此位点可能是脑卒中的一个危险因子。此外,还发现其与载脂蛋白E在机体中发挥协同作用,对Alzheimer’s病（AD）以及心血管疾病也产生影响。Morgan等【sup】［27］【/sup】报道,SERPINA3基因启动子区的一个单核苷酸多态性（SNP）可以影响该基因在细胞中的表达,不同的基因型的表达量也存在较大的差别,而且rs4934位点多态性和基因的表达量存在关联。马飞月等【sup】［28］【/sup】研究表明在隐性模型里,脑梗死组和正常对照组SERPINA3基因rs4934位点GG基因型的分布差异有统计学意义。这提示SERP INA3基因rs4934位点等位基因G可能是脑梗死的一个危险因子,对SERPINA3基因的SNP在脑卒中发生中的作用仍需进一步深入研究,尤其是rs4934位点A /G多态性对其表达水平上的影响。
　　7 环氧合酶-2（COX-2）基因
　　环氧合酶（Cyclcoxygenase，COX）又称前列腺素内过氧化物合成酶（Prostaglandin synthase，PGS），是催化花生四烯酸（arachidonic acid，AA）合成前列腺素的一个重要限速酶，含COX-1和COX-2两种同工酶。糖皮质激素可抑制COX-2的表达，20世纪90年代有人发现脑缺血后COX-2 mRNA蛋白质和反应产物表达明显增强，同时COX-2蛋白表达增多的细胞多位于梗死边缘，也有研究发现COX-2免疫反应广泛存在于脑皮质、海马和小脑。COX - 2为诱导型，在生理状态下以极低拷贝数表达，IL- 1、TNF-α等许多炎性刺激因子和内毒素均可诱导COX- 2的基因表达。COX-2抑制剂能改善缺血神经元损害，阻止缺血细胞死亡，减小梗死体积，说明COX-2在缺血后神经元损伤机制中具有重要作用。局灶性脑缺血损伤急性期，COX-2在神经元胞体和树突表达增强，亚急性期表达减弱。
　　8 亚甲基四氢叶酸还原酶（MTHFR）基因
　　MTHFR变异可影响同型半胱氨酸（Hcy）水平,在Hcy的代谢中，MTHFR的活性降低或缺乏将引起叶酸代谢障碍,从而引起5′-同型半胱氨酸-甲基转移酶活性降低,进而影响Hcy转化为蛋氨酸,这在理论上将导致高同型半胱氨酸血症,并导致脑血管病发生。国内外研究较多的是MTHFR C667T基因多态性，其与缺血性卒中相关性的研究目前尚有争议【sup】［29］【/sup】。自1995年Frosst等【sup】［30］【/sup】发现MTHFR C667T基因突变位点后,国内外学者一直致力于研究其与缺血性卒中发病关系。Cronin等【sup】［31］【/sup】认为MTHFR基因是意大利人卒中的危险因素,Szolnoki等【sup】［32］【/sup】在匈牙利人群发现MTHFR基因型的C677T变异与急性脑梗死无相关性。胡学强等认为高Hcy血症是脑梗死的独立危险因素，单纯的MTHFR C667T突变既不能产生高Hcy血症，也不能被确定为老年脑梗死的独立危险因素【sup】［33］【/sup】。
　　9 结 语
　　脑梗死的发病和治疗与多种因素有关，是多因素复杂作用的结果。在目前已研究的相关基因多态性中，其遗传多态性亦存在明显的种族差异性，尽管基因多态性与脑梗死的相关性研究成果不尽一致，其分子遗传学研究对脑梗死的基因治疗以及脑梗死疾病易感人群的检测和早期防治提供依据。脑梗死的基因多态性的研究很大程度上受限于样本的例数大小和其遗传异质性。虽然流行病学和动物模型研究表明脑梗死是遗传性疾病， 目前脑梗死的遗传学研究已在许多领域展开， 而且已取得很大的成就，但离揭示脑梗死的病因和发病机制还有很大的距离，因而要确定致病的突变基因仍然需要做大量的工作。随着功能基因组学的进一步发展，遗传学研究方法和分子生物学技术的不断提高，以及基因芯片、生物信息学等技术的不断涌现，对脑梗死发病机制的认识及其防治能力都将会提高，为脑梗死的预防以及诊治提供理论依据。
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　　作者简介：李静（1984―），女，主治医师，硕士研究生，现工作于安徽中医学院第一附属医院（邮编：230031）；杨文明（通讯作者），工作于安徽中医学院第一附属医院（邮编：230031）。（收稿日期：2011-02-24）
　　（本文编辑 郭怀印）