原發(fā)性高血壓危險(xiǎn)因素的易感基因及其非編碼RNA研究進(jìn)展1）

李鴻翔，梁 燁，李天資，李近都

高血壓是由多種因素導(dǎo)致的以動(dòng)脈血壓持續(xù)升高為主要表現(xiàn)，影響全球1／3人口健康，具有高度遺傳異質(zhì)性的復(fù)雜疾?。?，2］，是腦卒中、冠心病、心功能不全、腎臟疾病等多種疾病的重要危險(xiǎn)因素，全球每年約1 400多萬(wàn)人死于其相關(guān)性的疾?。?］。原發(fā)性高血壓（PH）的發(fā)生機(jī)制未完全清楚，現(xiàn)場(chǎng)和遺傳流行病學(xué)研究證實(shí)其與環(huán)境和遺傳因素相關(guān)，是由基因和環(huán)境綜合作用所致［4］。從遺傳學(xué)角度來(lái)講PH并不符合經(jīng)典的孟德?tīng)枂位蜻z傳規(guī)律，屬多基因遺傳性疾病，環(huán)境因素主要涉及生活方式、飲食習(xí)慣、文化與職業(yè)等方面［5］，研究認(rèn)為體能活動(dòng)較少，高蛋白，高熱量飲食，酗酒或服用某些藥物等是PH的危險(xiǎn)或致病因素［6］，基因是指有遺傳效應(yīng)的DNA片段，是控制生物性狀的基本遺傳單位，非編碼RNA（non-coding RNA，ncRNA），縮寫RNA是指各種不翻譯成蛋白質(zhì)的RNA分子。是近年來(lái)醫(yī)學(xué)、藥學(xué)及其分子生物學(xué)的研究熱點(diǎn)［7］?，F(xiàn)回顧其與PH危險(xiǎn)因素關(guān)系的研究情況。

1 高血壓及其發(fā)病機(jī)制

流行病學(xué)研究提示，高血壓的發(fā)病和遺傳因素與環(huán)境因素的共同作用有關(guān)，其遺傳度在家系研究中為20%～40%，在雙生子研究中則高達(dá)60%［8］。通常將高血壓分為原發(fā)性和繼發(fā)性兩種，PH占95%以上，隨著人們生活水平的不斷提高，生活方式也在不斷地變化，因膳食結(jié)構(gòu)和體能消耗比例失衡，PH全人群的患病率有逐年上升和向低齡化發(fā)展趨勢(shì)［9］，成為當(dāng)今負(fù)擔(dān)最重的疾病之一，常伴有脂肪和糖代謝紊亂，以及心、腦、腎和視網(wǎng)膜等器官功能性或器質(zhì)性改變，即器官重塑為特征的全身性疾?。?0］。PH的病因及其發(fā)病機(jī)制復(fù)雜，迄今尚未完全闡明［11］。目前認(rèn)為PH有多種發(fā)病因素和復(fù)雜的發(fā)病機(jī)制，中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能失調(diào)，體液、內(nèi)分泌、遺傳、腎臟、血管壓力感受器的功能異常，細(xì)胞膜離子轉(zhuǎn)運(yùn)異常，以及環(huán)境因素、生活習(xí)慣、社會(huì)因素等等均可能參與發(fā)病過(guò)程［12］。肥胖、糖尿病、血脂異常和胰島素抵抗等是PH的重要危險(xiǎn)因素，因此尋找PH易感基因或致病因素的策略都傾向于從肥胖、糖尿病、血脂異常和胰島素抵抗等的易感基因或致病因素中進(jìn)行［13］。

2 單核苷酸多態(tài)性及其與高血壓關(guān)聯(lián)性

分子生物學(xué)從分子水平研究生物大分子的結(jié)構(gòu)與功能從而闡明生命現(xiàn)象本質(zhì)的科學(xué)［14］。生物大分子，特別是蛋白質(zhì)和核酸結(jié)構(gòu)功能的研究是分子生物學(xué)的基礎(chǔ)?，F(xiàn)代化學(xué)和物理學(xué)理論、技術(shù)和方法的應(yīng)用推動(dòng)了生物大分子結(jié)構(gòu)功能的研究，近30年來(lái)分子生物學(xué)蓬勃發(fā)展［15］。迄今為止，人類對(duì)以基因?yàn)閱挝缓鸵詤^(qū)域?yàn)閱挝坏母哐獕貉芯恳延?0多年［16］，經(jīng)歷了第一代限制性內(nèi)切酶片段長(zhǎng)度多態(tài)性到第二代短串聯(lián)重復(fù)序列以至第三代單核苷酸多態(tài)（Single nucleotide polymorphism，SNP）［17］，通過(guò)候選基因方法，認(rèn)為高血壓候選基因總數(shù)應(yīng)當(dāng)大于200種，包括交感神經(jīng)系統(tǒng)、腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)、下丘腦-垂體軸、內(nèi)皮素、利鈉肽、前列腺素、激肽釋放酶-激肽系統(tǒng)、細(xì)胞內(nèi)信使、類固醇激素、生長(zhǎng)因子和激素、骨架蛋白和黏附分子、糖代謝、脂質(zhì)代謝、載脂蛋白、離子通道或轉(zhuǎn)運(yùn)體等［18］，基于SNP芯片技術(shù)的全基因組關(guān)聯(lián)研究（Genome-wide association studies，GWAS）為高血壓易感基因的篩選開(kāi)辟了新紀(jì)元［19］。GWAS基于連鎖不平衡原理，同時(shí)選擇幾十萬(wàn)甚至上百萬(wàn)個(gè)多態(tài)位點(diǎn)代表基因組范圍內(nèi)的遺傳變異，應(yīng)用高通量的基因分型平臺(tái)進(jìn)行檢測(cè)，分析全基因組范圍內(nèi)的遺傳變異與所研究疾病表型之間的關(guān)系［20］。GWAS不需要事先提出研究假設(shè)，在全基因組水平上篩選疾病候選基因，研究設(shè)計(jì)多采用多階段多中心的病例-對(duì)照研究，繼而應(yīng)用多個(gè)獨(dú)立的研究進(jìn)行重復(fù)驗(yàn)證，樣本量較大，數(shù)據(jù)可靠且具有可重復(fù)性［21］。近年來(lái)，世界范圍內(nèi)對(duì)高血壓的GWAS發(fā)展迅速，大量GWAS報(bào)道了高血壓發(fā)病機(jī)制中遺傳因素的作用，新發(fā)現(xiàn)了一系列血壓水平相關(guān)基因序列變異［22］。美國(guó)對(duì)1 327名參與者的70 987個(gè)SNPs進(jìn)行分析，與收縮壓（SBP）和舒張壓（DBP）關(guān)聯(lián)最顯著的位點(diǎn)分別為1p31.3區(qū)域的rs10493340（P＜0.01）和8q13.3區(qū)域的rs1963982（P＜0.01）［23］。研究人員對(duì)20萬(wàn)名歐洲進(jìn)行全基因 組 掃 描，發(fā) 現(xiàn) rs2932538、rs13082711、rs419076 3、rs13107325、rs13139571、rs1173771、rs633185、rs2521501、rs11953630、rs1799945、rs805303、rs4373814、rs932764、rs7129220、rs17608766、rs1327235和rs6015450等17個(gè)與血壓有相關(guān)的遺傳位點(diǎn)，其中 NPR3-C5orf23、ADM、GUCY1A3-GUCY1B3、FURIN-FES、GNAS-EDN3和GOSR2等6個(gè)位點(diǎn)與左心室壁厚度、中風(fēng)和冠狀動(dòng)脈病有關(guān)［24］。我國(guó)研究發(fā)現(xiàn)FGF5基因rs16998073（P＜0.01）和ZNF652基因rs16948048（P＜0.01）的頻率在高血壓組和對(duì)照組中的分布具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義［25］。但因種種原因，高血壓易感基因的研究在不同地區(qū)、不同人群中不易重復(fù)［26］。

3 非編碼RNA及其與高血壓關(guān)聯(lián)性

基因組測(cè)序結(jié)果顯示，具有編碼蛋白質(zhì)功能的基因僅占全部基因組序列大約1.5%，然而許多非編碼調(diào)控序列轉(zhuǎn)錄成非編碼RNA，意味著非編碼RNA在負(fù)責(zé)的有機(jī)體中占有重要的位置。非編碼RNA在調(diào)控發(fā)育、分化和代謝等多個(gè)生物學(xué)過(guò)程的重要性已引起生物學(xué)界的高度關(guān)注［26］。非編碼RNA，包括miRNA、siRNA等為代表的短小RNA和長(zhǎng)鏈非編碼RNA（long non-coding RNA，lncRNA）［27］。

3.1 Micro RNAs（miRNAs） 其大小長(zhǎng)（20～25）個(gè)核苷酸，是在真核生物中發(fā)現(xiàn)的一類內(nèi)源性的具有調(diào)控功能非編碼RNA。成熟的miRNAs是由較長(zhǎng)的初級(jí)轉(zhuǎn)錄物經(jīng)過(guò)一系列核酸酶的剪切加工而產(chǎn)生的，隨后組裝進(jìn)RNA誘導(dǎo)的沉默復(fù)合體（RISC），通過(guò)堿基互補(bǔ)配對(duì)的方式識(shí)別靶m RNA，并根據(jù)互補(bǔ)程度的不同指導(dǎo)沉默復(fù)合體降解靶m RNA或者阻遏靶m RNA的翻譯［28］。研究表明，微小RNA（miRNA）在高血壓病的發(fā)生發(fā)展過(guò)程中起著重要作用［29］。到目前為止，人們通過(guò)生物信息學(xué)預(yù)測(cè)、直接克隆等技術(shù)，在動(dòng)植物及病毒中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)幾萬(wàn)個(gè)miRNA分子，但只有一小部分miRNAs生物學(xué)功能得到闡明［30］。實(shí)驗(yàn)證據(jù)表明miR-155參與了血細(xì)胞生成、炎癥和免疫等多種生物學(xué)過(guò)程，對(duì)高血壓病患者的研究認(rèn)為miR-155通過(guò)調(diào)節(jié)AT1R的表達(dá)水平進(jìn)而調(diào)節(jié)主動(dòng)脈成纖維細(xì)胞的表型分化［31］。miR-155減弱血管緊張素Ⅱ誘導(dǎo)的α平滑肌中肌動(dòng)蛋白的表達(dá)，與血壓呈負(fù)相關(guān)［32］。miR-122在調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝和內(nèi)皮功能障礙，miR-124參與腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)的調(diào)節(jié)，miR-1和miR-133的表達(dá)水平能抑制心肌細(xì)胞的凋亡，miR-143影響胰島素抵抗等等，參與了對(duì)血壓的調(diào)節(jié)［33］。

3.2 lncRNA 是一類轉(zhuǎn)錄本長(zhǎng)度大于200bp的RNA，其本身缺乏明顯的開(kāi)放閱讀框，位于細(xì)胞核內(nèi)或胞質(zhì)中，不參與蛋白質(zhì)編碼功能，以RNA形式在表觀遺傳學(xué)上、轉(zhuǎn)錄及轉(zhuǎn)錄后等多種層面上調(diào)控基因的表達(dá)水平。與具有高度保守性miRNA相比，lncRNA在不同物種間的保守性差。lncRNA主要由RNA聚合酶Ⅱ所轉(zhuǎn)錄，起先被認(rèn)為是基因組轉(zhuǎn)錄的“噪音”，不具有任何生物學(xué)功能，但近年的研究已表明，lncRNA參與X染色體沉默、基因組印記以及染色質(zhì)修飾、轉(zhuǎn)錄激活、轉(zhuǎn)錄干擾、核內(nèi)運(yùn)輸?shù)榷喾N重要的調(diào)控過(guò)程［34］。盡管對(duì)lncRNA的生物學(xué)功能和分子作用機(jī)制尚未清楚，但人們已發(fā)現(xiàn)lncRNA在生物體參與生長(zhǎng)發(fā)育、分化、細(xì)胞凋亡等重要過(guò)程，例如，lncRNA通過(guò)抗凋亡活性調(diào)控小鼠紅細(xì)胞的分化發(fā)育與凋亡［35，36］。隨著lncRNA不斷被發(fā)現(xiàn)，研究人員越來(lái)越關(guān)注lncRNA在各種生物學(xué)過(guò)程以及疾病中的功能［37］。在PH細(xì)胞中，某些特定的lncRNA表達(dá)水平會(huì)發(fā)生明顯改變，可能與許多生物學(xué)過(guò)程有密切聯(lián)系。研究初步認(rèn)為lneRNA-gad參與了脂質(zhì)誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激，ncRNA-β2.7RNA可顯著減少活性氧的產(chǎn)生，減少內(nèi)皮細(xì)胞的凋亡，ASlncRN對(duì)血管的生長(zhǎng)發(fā)育與促進(jìn)血管形成等等，來(lái)保障機(jī)體對(duì)血壓的調(diào)節(jié)機(jī)制［38］。

4 結(jié) 語(yǔ)

易感基因及其非編碼RNA在細(xì)胞分化，生物發(fā)育及疾病發(fā)生發(fā)展過(guò)程中發(fā)揮巨大作用。隨著對(duì)其作用機(jī)制的進(jìn)一步深入研究，將會(huì)使人們對(duì)于高等真核生物基因表達(dá)調(diào)控的網(wǎng)絡(luò)理解提高到一個(gè)新的水平。也將使其成為高血壓病因診斷的新的生物學(xué)標(biāo)記，還可能使得這一分子成為藥靶，或是模擬這一分子進(jìn)行新藥研發(fā)，這將可能會(huì)給高血壓的治療提供一種新的手段。

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