腎素－血管緊張素系統(tǒng)基因多態(tài)性與腦白質(zhì)疏松的研究進展

孫麗偉 劉承浩 周衛(wèi)東

腦白質(zhì)疏松（leukoaraiosis，LA），臨床又稱腦白質(zhì)變性，是常見的影像學術(shù)語，LA主要位于皮質(zhì)下區(qū)和／或側(cè)腦室周圍，在頭磁共振（MRI）T2加權(quán)像上呈現(xiàn)高信號影，在CT上呈低密度影。LA的病因及病理機制尚不清楚，已知的危險因素并不能完全解釋LA。有研究提示LA是一種多基因遺傳性疾病，因此與遺傳有關(guān)的基因突變在LA中發(fā)揮著重要作用［1－4］。近年來，隨著分子遺傳學研究的深入，尋找LA的相關(guān)致病基因已成為新興的研究熱點。目前國內(nèi)外研究已表明載脂蛋白E（apolipoprotein E，APOE）、跨膜受體蛋白（neurogenic locus notch homolog 3，NOTCH3）、Ⅳ型膠原蛋白基因à1（à1typeⅣcollagen，COL4A1）、亞甲基四氫葉酸還原酶（methylene tetrahydrofolate reductase，TRIM）、PRKCH 是 LA 的候選基因［5］，而編碼腎素－血管緊張素系統(tǒng)（renin－angiotensin system，RAS）的基因是最有可能導致LA的易感基因。作為RAS系統(tǒng)惟一初始底物的血管緊張素原（angiotensinogen gene，AGT）基因多態(tài)性、血管緊張素Ⅱ受體1型（angiotensin receptor gene，AGTR1）基因多態(tài)性及血管緊張素轉(zhuǎn)換酶（angiotensin converting enzyme，ACE）基因多態(tài)性不僅與高血壓、冠心病密切相關(guān)，還參與缺血性腦損傷的病理生理過程。本文對RAS的3個基因多態(tài)性與LA的相關(guān)研究進展進行綜述。

1 血管緊張素原基因

1.1 AGT基因及AGT生物學效應 AGT基因位于人染色體1q42－q43，包含5個外顯子、4個內(nèi)含子，基因組DNA全長13kb，cDNA序列全長1455bp，其中第1外顯子含37bp，只編碼該基因mRNA5′端的一段非翻譯區(qū)；第5外顯子長791bp，編碼3′端非翻譯區(qū)和62個氨基酸；第2、3、4外顯子分別編碼252、90和48個氨基酸。AGT基因結(jié)構(gòu)上至少存在16個多態(tài)性位點，如－218G→A、－20A→C、－6G→A、174T→M 等，而單堿基變異的AGT就有15個，其中10種單堿基變異位于編碼區(qū)，僅5種位于5′端的非翻譯區(qū)，位于第2外顯子核苷酸第704處胸腺嘧啶（T）被胞嘧啶（C）替代，最終導致編碼產(chǎn)物第235位氨基酸由蛋氨酸（M）突變?yōu)樘K氨酸（T），即 M235T，從而形成235M和235T兩個等位基因。這2種等位基因構(gòu)成未突變純合型235MM、突變純合型235TT和突變雜合型235MT三種基因型。AGT主要由肝臟合成，腦、腎臟、脂肪組織等也可以合成。AGT不僅通過RAS的內(nèi)分泌系統(tǒng)發(fā)揮作用，還通過自分泌及局部旁分泌實現(xiàn)其功能。血漿中的AGT在腎素蛋白水解內(nèi)的作用下形成10肽的無生物活性的血管緊張素Ⅰ（angiotensinⅠ，AngⅠ），后者在ACE作用下轉(zhuǎn)化為8肽的血管緊張素Ⅱ（angiotensinⅡ，AngⅡ）。AngⅡ作為強力升壓物質(zhì)，能使小動脈平滑肌收縮，還可通過內(nèi)分泌調(diào)節(jié)系統(tǒng)促進腎上腺球狀帶醛固酮分泌而引起水鈉潴留。

1.2 AGT基因與LA的相關(guān)性 Rotterdam Study發(fā)現(xiàn)AGT－235T等位基因可升高收縮壓及舒張壓，增加高血壓的發(fā)病危險［6］。此外，該研究表明AGT－235T與頸動脈斑塊形成有關(guān)聯(lián)，可使頸動脈血管內(nèi)中膜增厚，但這種相關(guān)性并非獨立地歸因于高血壓的影響，在排除高血壓的影響后，M235T基因多態(tài)性與頸動脈斑塊之間仍存在相關(guān)性。Lanz等［7］推測T等位基因及TT基因型通過升高血漿中AGT水平，間接使AngⅡ水平升高，后者不僅使小動脈平滑肌收縮和血管平滑肌細胞的增生、肥大及脂質(zhì)沉積，還能興奮交感神經(jīng)系統(tǒng)，增加去甲腎上腺素分泌。體內(nèi)的AngⅡ主要有AT1和AT2兩類受體，AngⅡ大部分的生物學效應是由AT1受體介導，遠期可引起水鈉潴留、細胞增殖及靶器官（如腎臟及心腦血管）損害。研究還發(fā)現(xiàn)AngⅡ通過抑制纖溶活性及促進血小板衍生生長因子的生成，使低密度脂蛋白膽固醇（low density lipoprotein－cholesterol，LDL－C）沉積于血管壁及血栓形成，最終導致腦血管狹窄、腦組織缺血甚至缺血性腦白質(zhì)變性的發(fā)生與發(fā)展。

目前，關(guān)于AGT與LA是否具有相關(guān)性尚存在爭議。在肯定兩者有相關(guān)性的研究中存在兩種不同的發(fā)病機制：其一，AGT基因多態(tài)性是通過血壓的中介調(diào)控作用影響LA的發(fā)生；其二，大腦中存在獨立的RAS系統(tǒng)，后者可能加劇腦血管病特別是LA病理生理過程［8］。而在PATH研究中，Assareh等［9］發(fā)現(xiàn)AGT基因多態(tài)性引起LA的機制并不是源于高血壓的影響。但另一部分學者認為二者無明顯相關(guān)性［10－11］，這可能與樣本量選擇、種族及地區(qū)分布的差異性等有關(guān)。

2 AGTR1基因

2.1 AGTR1及其生物學效應 AGTR1基因位于人染色體3q21－25，編碼區(qū)跨度為1kb長的單一外顯子。1994年，Bonnardeaux等在人AGTR1基因的編碼區(qū)及3′端非翻譯區(qū)檢測到5種基因多態(tài)性。至今該基因已被確認有20多種多態(tài)性，如rs5182、rs5186等，其中研究最多的是位于3′端非翻譯區(qū)的A1166C（rs5186）基因，該單堿基突變位于第5外顯子上。A1166C基因由A突變?yōu)镃產(chǎn)生突變純合子CC型、突變雜合子AC型及未突變純合子AA型3種基因型。血管緊張素的受體主要包括1型受體（angiotensin type 1receptor，AT1R）和2型受體（angiotensin type 2receptor，AT2R），此外還有3型和4型受體。AngⅡ作為RAS系統(tǒng)中重要的生物活性肽，其生理作用的發(fā)揮主要是通過AGTR1介導。被AngⅡ激活的AGTR1，通過G蛋白耦聯(lián)效應激活磷脂酶C，從而引起血管收縮、醛固酮合成和分泌，以及血管平滑肌增生和心肌肥厚等。

2.2 AGTR1基因與LA的相關(guān)性 Henskens等［11］研究發(fā)現(xiàn)，AGTR1rs5182堿基突變降低了其所編碼的AGTR1蛋白質(zhì)的功能，從而與LA的發(fā)生有關(guān)聯(lián)。C等位基因是心血管疾病的危險因素，其機制可能是C等位基因增加AGTR1的表達，從而增加高血壓、冠心病等的發(fā)病風險［12］。目前在AT1R阻斷劑針對AngⅡ干預治療的研究中發(fā)現(xiàn)，AT1R阻斷劑有保護內(nèi)皮功能及降低缺血性腦損傷的作用。然而，Brenner等［13］的研究并未發(fā)現(xiàn)C等位基因與LA有相關(guān)性，推測這可能與所選擇樣本的種族及地區(qū)差異有關(guān)。

3 ACE基因

3.1 ACE基因概述及ACE生物學效應 ACE基因位于常染色體17q23，長度為21kb，包含26個外顯子和25個內(nèi)含子，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)該基因有100多個多態(tài)性，如單核苷酸突變－6138A→C，－4557C→T，－2958C→T，－892A→T等。研究最多的是 ACE I／D，該基因在第16內(nèi)含子中，長度為287bp重復序列，有插入（I）／缺失（D）兩種狀態(tài)，可產(chǎn)生II型、DD型、ID型3種基因型。ACE基因I／D多態(tài)性與血清ACE水平相關(guān)，血清ACE活性由高到低為DD型、ID型、II型。ACE是一種膜結(jié)合的單鏈糖蛋白，其相對分子質(zhì)量為15 000，為含鋅屬二肽羧肽酶，可使AngⅠ肽鏈C末端的組氨酸、亮氨酸殘基水解形成AngⅡ。AngⅡ作用于血管平滑肌使血管收縮，參與緩激肽P物質(zhì)等多肽性炎性物質(zhì)的滅活，還直接作用于腎上腺皮質(zhì)促進醛固酮的分泌，因此ACE是RAS系統(tǒng)的重要調(diào)節(jié)介質(zhì)。

3.2 ACE基因與LA的相關(guān)性 Sierra等［10］研究表明，高血壓患者攜帶的ACE D等位基因是LA發(fā)生的危險因素，該研究發(fā)現(xiàn)高血壓患者中伴有LA者較未伴LA者D等位基因的基因頻率明顯增高，在控制收縮壓及舒張壓后，這種相關(guān)性仍然存在，這表明在LA的發(fā)展中取決定作用的可能是基因因素。該研究表明，由于攜帶的ACE D等位基因不同，血漿中相應基因型的ACE水平亦不同，隨著D等位基因數(shù)目增多，血漿中ACE水平也相應升高。Acarturk等［14］發(fā)現(xiàn)ACE D等位基因可能通過其活性升高血漿AngⅡ水平，從而促進LA的發(fā)生發(fā)展。亦有研究表明，D等位基因可增加腦卒中的風險［15］。此外也有些報道與以上結(jié)論不同，即 ACE 基因與 LA 不存在相關(guān)性［9，16－18］，這可能與病例選擇、受試者遺傳背景不同有關(guān)。

4 RAS系統(tǒng)各基因之間的協(xié)同效應

現(xiàn)有研究表明，在LA發(fā)病過程中，RAS系統(tǒng)的某些基因之間存在著協(xié)同作用。Amelia等［9］發(fā)現(xiàn)AGT M235T基因與AGTR1基因?qū)A的發(fā)生有協(xié)同作用。Nakata等［19］研究表明 M235TT基因型與ACE DD基因型對腦卒中的發(fā)生有協(xié)同效應。Sierra等［10］研究顯示，AGT M235T基因、AGT A1166C基因兩者與ACE I／E基因?qū)A的影響無協(xié)同作用，但由于該研究樣本量較小（僅60例），仍需大樣本研究來證實。

綜上，RAS系統(tǒng)不僅影響著高血壓、高血脂、冠心病的發(fā)病，還可能參與著LA的發(fā)生、發(fā)展。RAS系統(tǒng)基因多態(tài)性在LA發(fā)病中起著重要作用現(xiàn)已成為多個研究的焦點，利用基因篩查及診斷技術(shù)，對LA進行診斷及臨床防治有重要意義。

［1］Assareh A，Mather KA，Schofild PR，et al.The genetics of white matter lesions［J］.CNS Neurosci Thrapeut，2011，17：525－540.

［2］Beyer MK，Aarsland D，Greve OJ，et al.Visual rating of white matter hyperintensities in Parkinson’s disease［J］.Mov Disord，2006，21：223－229.

［3］Debette S，Markus HS.The clinical importance of white matter hyperintensities on brain magnetic resonance imaging：systematic review and meta－analysis［J］.BMJ，2010，341：c3666.

［4］Rannikm?e K，Davies G，Thomson PA，et al.Common variation in COL4A1／COL4A2is associated with sporadic cerebral small vessel disease［J］.Neurology，2015，84（9）：918－926.

［5］Choi JC.Genetics of cerebral small vessel disease［J］.J Stroke，2015，17：7－16.

［6］van Rijn MJE，Bos MJ，Isaacs A，et al.Polymorphisms of the renin－angiotensin system are associated with blood pressure，atherosclerosis and cerebral white matter pathology［J］.J Neurol Neurosurg Psychiatry，2007，78：1083－1087.

［7］Lanz JR，Pereira AC，Leos PA，et al.Angiotensinogen M235Tpolymorphism is associated with coronary artery disease severity［J］.Clin Chim Acta，2005，362：176－181.

［8］Schmidt H，Aulchenko YS，Schweighofer N，et al.Angiotensinogen promoter Bhaplotype associated with cerebral small vessel disease enhances basal transcriptional activity［J］.Stroke，2004，35：2592－2597.

［9］Assareh AA，Mather KA，Crawford J D，et al.Renin－angiotensin system genetic polymorphisms and brain white matter lesions in older Australians［J］.Am J Hypertens，2014，27：1191－1198.

［10］Sierra C，Coca A，Gomez－Angelats E，et al.Renin－angiotensin system genetic polymorphismsand cerebral white matter lesions in essential hypertension［J］.Hypertension，2002，39：343－347.

［11］Henskens LH，Kroon AA，van Boxtel MP，et al.Associations of the angiotensinⅡtype 1receptor A1166Cand the endothelial NO synthase G894Tgene polymorphisms with silent subcortical white matter lesions in essential hypertension［J］.Stroke，2005，36：1869－1873.

［12］Takami S，Imai Y，Katsuya T，et al.Gene polymorphism of the renin－angiotensin system associates with risk for lacunar infarction.The Ohasama study［J］.Am J Hypertens，2000，13：121－127.

［13］Brenner D，Labreuche J，Pico F，et al.The renin－angiotensinaldosterone system in cerebral small vessel disease［J］.J Neurol，2008，255：993－1000.

［14］Acarturk E，Attila G，Bozkurt A，et al.Insertion／deletion polymorphism of the angiotensin converting enzyme gene in coronary artery disease in southern Turkey［J］.J Biochem Mol Biol，2005，38（4）：486－490.

［15］Liang BY，Qin LL，Wei HJ，et al.AGT M235Tpolymorphisms and ischemic stroke risk：A meta－analysis［J］.J Neurol Sci，2013，331：118－125.

［16］Zhang ZZ，Xu GL，Liu DZ，et al.Angiotensin－converting enzyme insertion／deletio polymorphism scontributes to ischemic stroke risk：A meta－analysis of 50case－control studies［J］.PLoS ONE，2012，7：e46495.

［17］Paternoster L，Chen W，SudlowCL.Genetic determinants of white matter hyperintensities on brain scans：a systematic assessment of 19candidate gene polymorphisms in 46studies in 19000subjects［J］.Stroke，2009，40：2020－2026.

［18］Wu LJ，Shen Y，Liu X.The 1425G／A SNP in PRKCH is associated with ischemic stroke and cerebral hemorrhage in a Chinese population［J］.Stroke，2009，40：2973－2976.

［19］Nakata Y，Katsuya T，Rakugi H，et al.Polymorphism of angiotensin converting enzyme，angiotensinogen，and apolipoprotein E genes in a Japanese population with cerebrovascular disease［J］.Am J Hypertens，1997，10：1391－1395.