樸麗梅(綜述) 李玉子(審校)
內(nèi)皮型一氧化氮合酶基因多態(tài)性與冠心病的研究進(jìn)展
樸麗梅(綜述) 李玉子(審校)
內(nèi)皮型一氧化氮合酶;基因多態(tài)性;冠狀動脈疾病
Endothelial nitric oxide synthase;Gene polymorphoism;Coronary heart disease
冠狀動脈粥樣硬化性心臟?。╟ronary atherosclerotic heart disease,CHD)簡稱冠心病,是指冠狀動脈發(fā)生粥樣硬化引起管腔狹窄或閉塞,導(dǎo)致心肌缺血缺氧或壞死引起的心臟病。吸煙、肥胖、高血壓及代謝綜合征等均已成為廣為人知的幾個冠心病重要危險因素。但也有患者沒有這些危險因素存在,并且在一些個體中,常有明顯的冠心病家族史,說明冠心病是環(huán)境與遺傳危險因素動態(tài)相互作用所致的。目前已有諸多冠心病基因多態(tài)性研究,包括內(nèi)皮型一氧化氮合酶(endothelial nitric oxide synthase,eNOS)。在近年的薈萃分析中顯示,某些遺傳變異可能為特定群體冠心病發(fā)病的危險因素之一。
冠狀動脈粥樣硬化,其基本病變是冠狀動脈內(nèi)膜的脂質(zhì)沉積、粥樣斑塊形成。隨著含脂量的增多造成斑塊較易破損,此時損傷的內(nèi)皮表面與血小板接觸,通過一系列黏附、釋放及黏集反應(yīng)等在損傷的內(nèi)膜表面形成血栓。在動脈粥樣硬化(atherosclerosis,AS)發(fā)生機(jī)制中的內(nèi)皮損傷學(xué)說闡述,內(nèi)皮自身可通過釋放具有抗增生效應(yīng)的內(nèi)皮舒張因子(endothelium-derived relaxing factor,EDRF)(一氧化氮最為突出)和內(nèi)皮縮血管因子(如內(nèi)皮素),對內(nèi)皮張力形成深刻影響,進(jìn)一步對血管進(jìn)行局部調(diào)節(jié)。在形成粥樣硬化的早期,內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生相對較少的一氧化氮(nitric oxide,NO),進(jìn)一步促進(jìn)冠狀動脈粥樣硬化的形成。
NO相對分子質(zhì)量只有30 Da,化學(xué)性質(zhì)活潑,還原性強(qiáng),在體內(nèi)很快生成無活性的硝酸根(NO3-)及亞硝酸根(NO2-)。NO可激活血管平滑肌內(nèi)的可溶性鳥苷酸環(huán)化酶(sGC),升高cGMP的濃度,降低游離鈣離子濃度,使血管舒張。另外,它也可抑制血管平滑肌細(xì)胞增生、遷移,抗血小板聚集,抑制白細(xì)胞的趨化、激活與黏附,抑制脂肪氧合酶的活性,降低ox-LDL被吞噬形成致AS的泡沫細(xì)胞。NO在生物體內(nèi)產(chǎn)量的降低、活性的減少均有可能通過上述作用參與CHD的發(fā)生與發(fā)展。NO的前體是L-精氨酸,其在一氧化氮合酶(nitric oxide synthase,NOS)的作用下和氧分子結(jié)合生成NO。在此“L-精氨酸:NO通路”中NOS為其關(guān)鍵酶。
NOS有三種亞型,分別為內(nèi)皮型一氧化氮合酶、神經(jīng)元型一氧化氮合酶和誘導(dǎo)性一氧化氮合酶。其中eNOS主要存在于血管內(nèi)皮細(xì)胞、腎小管上皮細(xì)胞等中。人類eNOS為單拷貝基因,存在于第7號染色體,于常染色體7q35-36區(qū),全長21~22千堿基對,含26個外顯子和25個內(nèi)含子,可轉(zhuǎn)錄、翻譯成含1203個氨基酸的蛋白質(zhì)產(chǎn)物。個體血清eNOS活性水平與其基因多態(tài)性有關(guān),生理狀態(tài)下NO的持續(xù)生成主要由eNOS調(diào)節(jié),故其基因序列的多態(tài)性與體內(nèi)血漿NO的濃度密切相關(guān),也可能進(jìn)一步影響CHD的發(fā)生與發(fā)展。
目前研究證實與CHD關(guān)系較為密切的主要變異有三種:①G894T:位于第7外顯子第894位點的鳥嘌呤(G)轉(zhuǎn)換為胸腺嘧啶(T),導(dǎo)致第298位的密碼子由谷氨酸置換為天冬氨酸(Glu298Asp);②T786C:位于啟動子第786位點的胸腺嘧啶(T)轉(zhuǎn)換為胞嘧啶(C);③4b/a:4號內(nèi)含子處 27個堿基4次或5次重復(fù),此處多數(shù)人的等位基因是 5個重復(fù)序列,為4b,少數(shù)人為4個重復(fù)序列,為4a。
4.1 G894T基因多態(tài)性 此基因突變前后的等位基因分別稱 G、T等位基因,突變后可產(chǎn)生正常純合子(GG)、雜合子(GT)和突變純合子(TT)。有研究示,G894T突變可導(dǎo)致eNOS基因第298位的谷氨酸錯譯成天冬氨酸,而298位谷氨酸正處于α-螺旋的中心,錯譯導(dǎo)致eNOS在此處的構(gòu)象由α-螺旋變?yōu)榫o密折疊。提示此突變影響eNOS蛋白構(gòu)型改變致其活性減低,進(jìn)一步造成內(nèi)源性NO合成減少,增加了CHD的風(fēng)險。
4.1.1 國外研究進(jìn)展 1998年Yoshimura等[1]首次報道eNOS基因G894T變異與吸煙依賴性冠狀動脈痙攣(coronary artery spasm,CAS)有關(guān),提示在CAS發(fā)病機(jī)制中涉及到遺傳因素。之后Chang等[2]在韓國調(diào)查了102例CAS導(dǎo)致心絞痛發(fā)作的患者,發(fā)現(xiàn)CAS最主要的預(yù)測因子是G894T多態(tài)性。而也有研究提出尚無法確定其與CAS存在有意義的相關(guān)性[3]。
G894T與CHD、急性心肌梗死(acute myocardial infarction,AMI)及冠脈狹窄程度的關(guān)系在不同國家、不同人群中均有研究。Salimi等[4]對伊朗人群研究發(fā)現(xiàn),G894T多態(tài)性是CHD的一個獨立危險因素,尤其是在年齡≤55歲的患者中。Abdel-Aziz和Mohamed[5]在對埃及人群的研究中亦發(fā)現(xiàn)TT基因型與吸煙、肥胖、血脂異常及代謝綜合征等因素相聯(lián)系,均為促進(jìn)CHD早期形成的危險因素。Min等[6]在韓國人群中的研究中發(fā)現(xiàn),相比腦動脈粥樣硬化,G894T基因多態(tài)性在促進(jìn)冠脈粥樣硬化中的作用更大。來自幾項大樣本的綜合性分析,如Li等[7]對收錄在Pubmed和Embase的共56項相關(guān)研究(其中包括針對G894T基因多態(tài)性的研究23例)進(jìn)行的Meta分析,結(jié)果顯示G894T多態(tài)性確與CHD相關(guān)。Tian等[8]對39項有關(guān)G894T多態(tài)性與CHD相關(guān)性研究的Meta分析示,特別是在亞洲人群中其多態(tài)性為不可忽視的一項危險因子。此外在伊朗西部地區(qū)及沙特阿拉伯人中的相關(guān)研究均證實G894T突變與CHD相關(guān)[9,10]。早在1998年、1999年Hibi與Hingorani等均提出G894T多態(tài)性的TT基因型可能是心肌梗死(myocardial infarction,MI)的遺傳因素,但這種變異與冠脈病變的嚴(yán)重度無關(guān)。隨后Gardemann等[11]一項對德國2717例較年輕的CHD患者的研究也顯示,具有不同CHD危險因素的年輕的T等位基因攜帶者患CHD或AMI的危險性更大。Gururajan等[12]一項在南印度人群中的研究亦報道,G894T的突變是導(dǎo)致急性冠脈綜合征(acute coronary syndrome,ACS)的一項標(biāo)志性危險因素。eNOS基因不僅與CHD的發(fā)生與其嚴(yán)重性有關(guān),而且也有研究發(fā)現(xiàn),G894T突變可能是冠狀動脈支架置入術(shù)后再狹窄的獨立危險因素[13]。
在某些地區(qū)、人種的研究中有相反的觀點,如Vasilakou等[14]調(diào)查的希臘209例冠心病患者與161名健康對照者,eNOS基因G894T突變頻率在患病組與對照組中無明顯差異。Alp等[15]及Jaramillo等[16]在土耳其及南智利人群中進(jìn)行的病例對照研究結(jié)果也否定了G894T突變頻率與冠心病的相關(guān)性。
4.1.2 國內(nèi)研究進(jìn)展 在國內(nèi),魏丹宏等[17]與王紅雷等[18]的研究均提示,中國漢族人群CHD患者eNOS基因GT+TT型頻率與TT等位基因頻率均明顯高于對照組,但CHD組eNOS基因型分布頻率在冠狀動脈單支、雙支和多支病變組之間差異無統(tǒng)計學(xué)意義。與之相反,石燕昆等[19]的研究示,在CHD不同eNOS基因型患者中,隨著冠狀動脈病變血管數(shù)增加、狹窄程度的加重,TT和TG基因型的構(gòu)成比有增加趨勢,且根據(jù)病變冠脈積分提示TT型、TG型與GG型比較差異顯著,冠脈病變積分在TT型與TG型之間也存在統(tǒng)計學(xué)差異,說明含有T突變基因的患者冠脈病變往往表現(xiàn)較為嚴(yán)重。此外,在中國不同區(qū)域、不同民族中,如吉林省地區(qū)漢族、青島地區(qū)漢族、河南地區(qū)漢族、新疆維吾爾族、新疆蒙古族和新疆哈薩克族、東鄉(xiāng)族等人群的研究中發(fā)現(xiàn),eNOS基因與CHD發(fā)生有關(guān)聯(lián)。在國內(nèi)也有少數(shù)研究報告示eNOS基因G894T位點與CHD可能無關(guān)[20]。
張愛元等[21]對我國漢族人群冠心病患者的研究發(fā)現(xiàn),發(fā)生G894T變異者GT、TT基因型較易發(fā)生心肌梗死。宋娟等[22]的研究納入13個病例對照研究,共計2264例MI患者、2774例健康對照人群,基于隨機(jī)效應(yīng)模型的Meta分析結(jié)果顯示,eNOS G894T多態(tài)性能夠顯著增加MI的患病風(fēng)險,亞組分析結(jié)果表明這一相關(guān)性存在于亞洲人群與AMI之間,而與非亞洲人群無相關(guān)性。
4.2 T786C基因多態(tài)性 T786C突變前后的等位基因分別稱T、C等位基因,此突變產(chǎn)生正常純合子(TT)、雜合子(TC)和突變純合子(CC)三種基因型。Nakayama等發(fā)現(xiàn)T786C突變導(dǎo)致eNOS基因啟動子活性顯著降低,提示突變減少了內(nèi)皮NO的生成,從而增加冠脈的基礎(chǔ)緊張性,易致冠狀動脈痙攣。Miyamoto等[23]報道了一種eNOS基因T786C變異引起基因轉(zhuǎn)錄降低的分子機(jī)制,他們從HeLa細(xì)胞核中提純了一種與變異的等位基因密切相關(guān)的蛋白,為復(fù)制蛋白AI(RPAI),抑制RPAI的表達(dá)能使突變的啟動序列恢復(fù)轉(zhuǎn)錄,而這種蛋白的過度表達(dá)則使轉(zhuǎn)錄減少,故得出結(jié)論,在T786C變異中,RPAI作為一種阻遏蛋白使eNOS基因的轉(zhuǎn)錄減少,從而導(dǎo)致冠心病。也有人發(fā)現(xiàn)eNOS T786C與冠心病的危險因素胰島素抵抗有關(guān)。
4.2.1 國外研究進(jìn)展 早有學(xué)者報道,在冠脈痙攣的可預(yù)測獨立危險因素中,T786C變異是占首位的,然后依次是吸煙、高血壓和G894T變異,且同時攜帶G894T變異中TT基因表型患者患CHD危險性更大,冠狀動脈造影Duck積分也更高[24]。沙特阿拉伯冠心病患者eNOS基因GT+TT型頻率、TC+CC型頻率均高于健康人,此結(jié)論支持了上述觀點[8]。也有其他涉及不同區(qū)域、人種的研究,如南智利人及土耳其人,發(fā)現(xiàn)eNOS基因T786C變異與冠心病無關(guān)[15,16]。
4.2.2 國內(nèi)研究進(jìn)展 冉軍川等[25]對國內(nèi)136例經(jīng)冠狀動脈造影證實的冠心病患者和77例健康對照組的eNOS基因T786C多態(tài)性檢測發(fā)現(xiàn),其多態(tài)性是冠心病的遺傳危險因素,并獨立于冠心病其他的經(jīng)典危險因素,但與冠脈狹窄支數(shù)無關(guān)。而張晶[26]的研究結(jié)論提示,T786C基因多態(tài)性各基因型之間的病變血管頻率分布差別有統(tǒng)計學(xué)意義,Gensini積分的分布及病變血管頻率分布在基因型(TC+CC)與TT之間的差異均有統(tǒng)計學(xué)意義,表明T786C基因多態(tài)性似乎與CHD的范圍和嚴(yán)重程度存在相關(guān)性。
4.3 4b/a基因多態(tài)性 4b/a基因多態(tài)性可分為三種基因型(bb、ab、aa)和兩類等位基因(4b、4a)。有研究發(fā)現(xiàn),含有等位基因4a個體的平均NO血漿濃度明顯低于非等位基因4a個體,認(rèn)為此多態(tài)性影響轉(zhuǎn)錄后mRNA的剪切過程,說明此基因多態(tài)性與血漿NO水平有關(guān)。有實驗顯示血漿NO代謝水平的變化30%歸因于4b/a基因多態(tài)性。Thomas等通過對呼出氣體中NO活性的測定發(fā)現(xiàn),4a/4b基因型呼出NO濃度低于4b/4b基因型,而4a/4a基因型為最低,以反映基因多態(tài)性對氣道內(nèi)皮細(xì)胞合成NO能力的影響。
4.3.1 國外研究進(jìn)展 1996年Wang等在澳大利亞白人中首次研究了4b/a多態(tài)性與CHD的關(guān)系,結(jié)果顯示等位基因4a使CHD發(fā)生的風(fēng)險和嚴(yán)重性增加。隨后在日本、德國、韓國、法國等人種中的多項研究也證實了這種相關(guān)性。Fatini等[27]對美國人的調(diào)查發(fā)現(xiàn),ACS患者4a/4a純合子的頻率與對照組存在顯著差異,ACS的相對危險比值比(OR)達(dá)2.5(95%CI為 1.1~5.4),尤其 AMI組的 OR 值更達(dá) 3.6(95%CI為1.2~11.5),而且T786C變異中CC基因型調(diào)節(jié)了攜有4a/4b和高同型半胱氨酸ACS患者的易感性。
與此同時有些研究的結(jié)果是截然相反的,如Kunnas等[28]通過研究700例因CHD和AMI而猝死的白種中年芬蘭男性發(fā)現(xiàn),攜4a等位基因與攜4b等位基因純合子者相比AMI發(fā)生的危險性明顯減低(OR=0.44,95%CI為0.25~0.77),攜帶4a等位基因的男子出現(xiàn)冠脈血栓的傾向性也減低。Park等[29]在164例韓國人中發(fā)現(xiàn)4b/4a基因多態(tài)性中非4b/4b基因型是ACS的保護(hù)性因素,而同時攜帶G894T變異中GG基因型對ACS有附加的有益保護(hù)作用。Vasilakou等[14]調(diào)查了希臘209例冠心病患者與161名健康對照者,發(fā)現(xiàn)eNOS基因4b/4a突變頻率在患病組與對照組中無明顯差異,此位點與CHD不相關(guān)。
4.3.2 國內(nèi)研究進(jìn)展 國內(nèi)崔勤濤等[20]研究示,基因4b/a多態(tài)性與中國漢族人群CHD存在關(guān)聯(lián),4a等位基因可能是CHD發(fā)病的危險因素。而張晶[26]的研究示其多態(tài)性與CHD和CAS的易感性均不存在有統(tǒng)計學(xué)意義的相關(guān)性,可以認(rèn)為對其研究群體——天津市漢族人群,4b/a基因多態(tài)性可能不是發(fā)生CHD或CAS的遺傳影響因素。
綜上所述,有關(guān)eNOS基因多態(tài)性與CHD關(guān)系的見解百家爭鳴,但eNOS基因多態(tài)性的各種基因型可能只是CHD或CAS發(fā)生的微效基因,未能達(dá)到獨立引發(fā)CHD或CAS的程度,而且有可能通過基因之間以及與環(huán)境因素的相互作用共同誘發(fā)CHD或CAS;另外,在不同區(qū)域、不同人群及不同種族間的研究可能缺乏更大樣本量的研究,加之研究方法和技術(shù)的局限性,也使研究結(jié)果不一致。這更說明不僅在國外不同國家、種族間的研究,而且在中國不同地區(qū)進(jìn)行不同民族間的多中心、大樣本研究是很有必要的。相信隨著對心血管疾病分子和細(xì)胞水平認(rèn)識的加深,人eNOS基因組學(xué)會取得更大的進(jìn)展,且希望其為冠心病臨床治療帶來更廣闊的前景。
[1]Yoshirmura M,Yasue H,Nskaymm M,et al.A missense Glu29SAsp variant in the endothelial nitric oxide synthase with coronary spasm in the Japanese.Hum Genet,1998,103:65-69.
[2]Chang K,Baek SH,Seung KB,et al.The Glu298Asp polymor-phism in the endothelial nitric oxide synthase gene is strongly associated with coronary spasm.Coron Artery Dis,2003,14:293-299.
[3]Paternoster L,Martinez-Gonzalez NA,Charleton R,et al.Genetic effects on carotid intima-media thickness:Systematic assessment and meta-analyses of candidate gene polymorphisms studied in more than 5000 subjeets.Cire Cardiovasc Genet,2010,3:15-21.
[4]Salimi S,F(xiàn)iroozrai M,Zand H,et al.Endothelial nitric oxide synthase gene Glu298Asp polymorphism in patients with coronary artery disease.Annals of Saudi Med,2010,30:33-37.
[5]Abdel-Aziz TA,Mohamed RH.The association of smoking,obesity,dyslipidemia and/or metabolic syndrome with the TT genotype increased the risk of the development of PCAD.Mol Biol Rep,2013,40:3065-3071.
[6]Min BW,Na JY,Juhng SW,et al.Genetic effects on carotid intima-media thickness:Systematic assessment and meta-A polymorphism (G894T)in eNOS increases the risk of coronary atherosclerosis rather than intracranial atherosclerosis in Koreans.Acta Neurol Belg,2010,110:255-262.
[7]Li J,Wu X,Li X,et al.The endothelial nitric oxide synthase gene is associated with coronary artery disease:a meta-analysis.Cardiology,2010,116:271-278.
[8]Tian GX,Zeng XT,Wang XB.Association between the endothelial nitric oxide synthase gene Glu298Asp polymorphism and coronary heart disease:A meta analysis of 39 case control studies.Mol Med Rep,2013,7:1310-1318.
[9]Rahimi Z,Nourozi-Rad R.Association of endothelial nitric oxide synthase gene variant(G894T)with coronary artery disease in Western Iran.Angiology,2012,63:131-137.
[10]Alkharfy KM,Al-Daghri NM,Al-Attas OS,et al.Endothelial nitric oxide synthase gene polymorphisms(894G>T and-786T>C)and risk of coronary artery disease in a Saudi population.Arch Med Res,2010,41:134-141.
[11]Gardemann A,Lohre J,Cayci S,et al.The T allele of the missense associated with coronary heart disease in younger individuals with high atherosclerotic risk profile.Atherosclerosis,2002,160:167-175.
[12]Gururajan P,Gurumurthy P,Victor D,et al.Plasma total nitric oxide and endothelial constitutive nitric oxide synthase(eNOS)gene polymorphism:a study in a South Indian population.Biochem Genet,2011,49:96-103.
[13]Suzuki T, Okumura K, Sone T, et al.The Clu298Asp polymorphism in endothelial nitric oxide synthase is associated with coronary in-stent restenosis.Int J Cardiol,2002,86:71-76.
[14]Vasilakou M, VotteasV, Kasparian C, etal.Lack of association between endothelialnitric oxide synthase gene polymorphisms and risk of premature coronary artery disease in the Greek population.Acta Cardiol,2008,63:609-614.
[15]Alp E,Menevse S,Tulmac M,et al.Lack of association between matrix metalloproteinase-9 and endothelial nitric oxide synthase gene polymorphisms and coronary artery disease in Turkish population.DNA Cell Biol,2009,28:343-350.
[16]Jaramillo PC,Lanas C,Lanas F,et al.Polymorphisms of the NOS3 gene in Southern Chilean subjects with coronary artery disease and controls.Clin Chim Acta,2010,411:258-262.
[17]魏丹宏,單江,陳志妹.內(nèi)皮型一氧化氮合酶基因G894T突變與中國人冠狀動脈粥樣硬化性心臟病的相關(guān)研究.中華醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)雜志,2002,19:471-473.
[18]王紅雷,張輝鋒,董平栓,等.內(nèi)皮型一氧化氮合酶基因G894T多態(tài)性與冠心病的相關(guān)性研究.臨床合理用藥,2011,29:32-34.
[19]石燕昆,楊麗霞,齊峰,等.內(nèi)皮型一氧化氮合酶基因GLu-298ASP多態(tài)性與冠心病及冠脈狹窄程度的關(guān)系.西南國防醫(yī)藥,2009,19:371-373.
[20]崔勤濤,韓培立,付慶林,等.內(nèi)皮型一氧化氮合酶基因多態(tài)性與冠心病的關(guān)聯(lián)研究.中華臨床醫(yī)師雜志:電子版,2011,5:46-51.
[21]張愛元,季祥武,黃靜,等.內(nèi)皮型一氧化氮合酶基因G894T多態(tài)性與心肌梗死的相關(guān)性.中國心血管病研究,2007,5:11-12.
[22]宋娟,曾憲濤,楊勇,等.內(nèi)皮型一氧化氮合酶基因G894T多態(tài)性與心肌梗死相關(guān)性的Meta分析.中國循證心血管醫(yī)學(xué)雜志,2013,2:107-110.
[23]Miyamoto Y,Saito Y,Nakayama M,et al.Replication protein A1 reduces transcription of the endothelial nitric oxide synthase gene containing a T-786C mutation associated with coronary spastic angina.Hum Mol Genet,2000,9:2629-2637.
[24]Colombo MG,Paradosssi U,Andreassi MG,et al.Endothelial nitric oxide synthase gene polymorphisms and risk of coronary artery disease.Clin Chem,2003,49:389-395.
[25]冉軍川,白鋒,張鉦,等.eNOS基因5’側(cè)翼區(qū)T-786C多態(tài)性與冠心病的相關(guān)性研究.臨床內(nèi)科雜志,2006,23:689-691.
[26]張晶.內(nèi)皮型一氧化氮合酶基因多態(tài)性與動脈粥樣硬化性疾病的相關(guān)性.天津:天津醫(yī)科大學(xué)研究生院,2011:1-42.
[27]Fatini C,Sofi F,Sticchi E,et al.Influence of endothelial nitric oxide synthase gene polymorphisms (G894T,4a4b,T786C)and hyperhomocysteinemia on the predisposition toacute coronary syndromes.Am Heart J,2004,147:516-521.
[28]Kunnas TA,Ilveskoski E,Niskakangas T,et al.A ssociation of the endothelial nitric oxide synt hase gene polymorphism with risk of coronary artery disease and myocardial infarction in middle aged men.J Mol Med,2002,80:605-609.
[29]Park KW,You KH,Oh S,et al.Association of endot helial constitutive nitric oxide synthase gene polymorphism with acute coronary syndrome in Koreans.Heart,2004,90:282-285.
133000 吉林省延吉市,延邊大學(xué)附屬醫(yī)院心內(nèi)科
李玉子,E-mail:liyuzi9258@163.com
10.3969/j.issn.1672-5301.2014.03.021
R541.4
A
1672-5301(2014)03-0261-05
2013-12-18)