HDAC9與大動(dòng)脈粥樣硬化型腦梗死關(guān)系的研究進(jìn)展

靳 洲，李其富，馬 琳，王淑榮，陳志斌，廖小平

HDAC9與大動(dòng)脈粥樣硬化型腦梗死關(guān)系的研究進(jìn)展

靳 洲，李其富，馬 琳，王淑榮，陳志斌，廖小平

HDAC9；組蛋白脫乙?；割?；動(dòng)脈粥樣硬化；腦梗死；綜述

基于雙胞胎、家族及分子流行病學(xué)的研究發(fā)現(xiàn)，腦梗死的平均遺傳度約為37.9%，其中大動(dòng)脈粥樣硬化型腦梗死(large artery atherosclerosis stroke， LAA-S)的遺傳度約為40.0%，心源性栓塞型遺傳度約為32.6%，小動(dòng)脈閉塞型遺傳度約為16.1%，提示腦梗死存在遺傳異質(zhì)性，且遺傳因素對LAA-S的影響更大[1-2]。最近的全基因組關(guān)聯(lián)及meta分析發(fā)現(xiàn)，某些基因與不同類型腦梗死存在相關(guān)性[3-8]，如PITX2和ZFHX3基因與心源性栓塞型相關(guān)聯(lián)[3-4,6-7]，而組蛋白去乙?；?(histone Deacetylase 9，HDAC9)主要與LAA-S相關(guān)聯(lián)[6-10]，提示這些基因與不同類型腦梗死的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)，為進(jìn)一步研究這些基因在腦梗死發(fā)生、發(fā)展中的作用提供了重要依據(jù)。

1 LAA-S與遺傳因素的關(guān)系

腦卒中是嚴(yán)重威脅人類生命健康的一類疾病，具有高發(fā)病率、高病死率、高致殘率和高復(fù)發(fā)率的特點(diǎn)[11]。2008年中國居民死因調(diào)查顯示，腦卒中居首位[12]。80%左右的腦卒中為缺血性腦卒中。腦卒中根據(jù)其病因和病理學(xué)特點(diǎn)不同，可分為大動(dòng)脈粥樣硬化型、心源性栓塞型、小動(dòng)脈閉塞型、少見病因型和原因不明型5種類型[13]。LAA-S主要由于頸動(dòng)脈、椎-基底動(dòng)脈、大腦前動(dòng)脈、大腦中動(dòng)脈、大腦后動(dòng)脈粥樣硬化所致。既往研究表明，腦梗死的發(fā)生與環(huán)境、遺傳及生活方式等因素相關(guān)，其中遺傳因素在腦梗死的發(fā)生中起著重要作用。Tarnoki等[14]基于雙胞胎的研究發(fā)現(xiàn)，頸動(dòng)脈斑塊的特性為有很高的遺傳度，提示遺傳因素是影響頸動(dòng)脈斑塊特性的重要因素。

2 組蛋白去乙?；?histone Deacetylase, HDAC)家族與HDAC9

2.1 HDAC家族 HDAC和組蛋白乙?；D(zhuǎn)移酶(histone acetylase, HAT)一起調(diào)節(jié)組蛋白和非組蛋白的乙?；?，使細(xì)胞內(nèi)組蛋白乙?；腿ヒ阴；^程處于動(dòng)態(tài)平衡，調(diào)節(jié)細(xì)胞的基因表達(dá)。在染色質(zhì)修飾方面，HDAC的主要作用是通過去乙?；饔萌コM蛋白特定Lys殘基上的乙?；谷旧|(zhì)結(jié)構(gòu)變得更緊密，阻礙轉(zhuǎn)錄因子及其輔助因子與轉(zhuǎn)錄調(diào)控元件結(jié)合，調(diào)節(jié)基因的轉(zhuǎn)錄表達(dá)。除了使組蛋白去乙?；?，HDAC還可以使非組蛋白去乙?；{(diào)節(jié)非組蛋白的生物學(xué)功能。

迄今為止，人體內(nèi)共發(fā)現(xiàn)18種HDAC亞型[15]。根據(jù)HDAC序列的相似性，將HDAC分為四大類：①第I類包括HDAC1、2、3、8四個(gè)亞型，主要位于細(xì)胞核內(nèi)；②第Ⅱ類包括HDAC4、5、6、7、9、10六個(gè)亞型，其中HDAC4、5、7、9屬于Ⅱa亞型，HDAC6、10屬于Ⅱb亞型，分布于細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核，可在細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核間穿梭；③第Ⅲ類包括HDAC Sirt1-7共七個(gè)亞型；④第Ⅳ類只有HDAC11一個(gè)亞型，與第I類、Ⅱ類具有一定的同源性。各種類型HDAC具有不同的生物學(xué)功能[16]。HDAC是調(diào)節(jié)血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖、遷徙和凋亡的關(guān)鍵因子，并通過一些信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑調(diào)節(jié)細(xì)胞的增殖和凋亡。已有證據(jù)表明，一些HDAC亞型參與調(diào)節(jié)血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖、遷徙和凋亡過程，并可能參與動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生、發(fā)展[17]。近年來發(fā)現(xiàn)，HDAC3、5、7、9等亞型與心血管系統(tǒng)疾病的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)。HDAC5對血管內(nèi)皮細(xì)胞的增殖、遷徙和血管的生成具有重要影響，其過度表達(dá)可以抑制血管內(nèi)皮細(xì)胞的增殖和遷徙，siRNA介導(dǎo)的HDAC5沉默可以促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞的遷徙，并拮抗血管生成作用，提示HDAC5是血管生成的負(fù)性調(diào)節(jié)因子[18]。HDAC7的表達(dá)上調(diào)可以促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞的增殖和遷徙，HDAC7的表達(dá)下調(diào)可以導(dǎo)致血管內(nèi)皮細(xì)胞肥大，破壞HDAC7基因結(jié)構(gòu)，引起內(nèi)皮細(xì)胞黏附障礙，使血管容易破裂，導(dǎo)致胚胎死亡，表明HDAC7是促進(jìn)血管生成的正性調(diào)節(jié)因子[18-22]。但是有些研究發(fā)現(xiàn)，HDAC7并不影響血管內(nèi)皮細(xì)胞的增殖，而是通過調(diào)控PDGF-B/PDGFR-β基因的表達(dá)調(diào)節(jié)血管內(nèi)皮細(xì)胞的遷徙，認(rèn)為HDAC7是促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞遷徙及新血管生成的重要調(diào)節(jié)因子[23]。HDAC3具有抑制血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖的作用，是血管生成的負(fù)性調(diào)節(jié)因子，可抑制HDAC3活性及促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞的增殖，參與動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生過程[24-25]。HDAC9具有促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖作用，是促進(jìn)血管生成的正性調(diào)節(jié)因子[18,26]。因此，上述研究結(jié)果表明，HDAC家族在血管內(nèi)皮細(xì)胞的增殖、遷徙、凋亡、血管生成等過程中具有重要作用。

2.2 HDAC9 HDAC9屬于第Ⅱ類HDAC，人類HDAC9基因位于7p21位點(diǎn)，由26個(gè)外顯子組成，其由1069個(gè)氨基酸構(gòu)成。此外，還存在多種HDAC9異構(gòu)體，在腦、骨骼肌、心肌、胎盤、腎臟等組織中均有表達(dá)[27-28]。HDAC9的主要作用是通過使組蛋白3和組蛋白4脫乙?；鶃碚{(diào)節(jié)基因的表達(dá)。目前發(fā)現(xiàn)，HDAC9具有調(diào)節(jié)心肌細(xì)胞生長、T-調(diào)節(jié)細(xì)胞功能、肌肉細(xì)胞分化、血管生成等作用。在血管生成方面，HDAC9具有促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖及血管生成的作用[18]。最近研究發(fā)現(xiàn)，HDAC9通過miR-17-92調(diào)控血管內(nèi)皮細(xì)胞的增殖和血管生成[26]。在脂類代謝方面，HDAC9參與脂肪細(xì)胞生成和分化的調(diào)控，高脂膳食誘發(fā)的脂肪組織分化異常與HDAC9的表達(dá)增加相關(guān)；HDAC9敲除小鼠可以防止脂肪組織分化異常和整體代謝率，降低體重，改善糖耐量和對胰島素的敏感性，減少肝臟脂類的合成[29]。

3 HDAC9與LAA-S的關(guān)系

3.1 HDAC9與表觀遺傳學(xué) 表觀遺傳學(xué)研究在DNA序列不發(fā)生改變的情況下，基因表達(dá)水平與功能發(fā)生改變，并產(chǎn)生可遺傳的表型。它并不改變DNA遺傳信息，但是提供了何時(shí)、何地、以何種方式去應(yīng)用DNA遺傳信息的指令。表觀遺傳學(xué)研究涉及DNA甲基化、染色質(zhì)重塑、基因組印記等內(nèi)容，其中組蛋白修飾為重要組成部分。在組蛋白修飾中，乙?；亲钤绨l(fā)現(xiàn)的一種修飾，主要發(fā)生在賴氨酸殘基的側(cè)鏈上，由乙酰化酶和去乙?；感惺挂阴；腿ヒ阴；δ?，將其添加或去除一個(gè)乙?；鶊F(tuán)。蛋白質(zhì)的乙?；揎検且环N普遍存在的翻譯后修飾，這種修飾作用不僅中和了賴氨酸殘基側(cè)鏈上的正電荷，增加了側(cè)鏈的疏水性和體積，而且破壞了氫鍵形成能力。發(fā)生乙?；揎椀牡鞍踪|(zhì)會(huì)改變其生化特性或構(gòu)象，因此當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)受到可逆的乙?；揎棔r(shí)，其功能也可能會(huì)發(fā)生改變。蛋白質(zhì)的乙酰化是種多功能信號調(diào)節(jié)方式，其不僅可調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄和染色體結(jié)構(gòu)，而且還與機(jī)體發(fā)育、衰老等生理、病理過程密切相關(guān)。

3.2 HDAC9與LAA-S的發(fā)生 HDAC9主要位于細(xì)胞質(zhì)，但能夠穿梭于細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)之間，調(diào)控組蛋白及非組蛋白的乙?；揎梉30]。作為組蛋白乙酰化修飾及調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄的重要調(diào)節(jié)因子，使基因啟動(dòng)子不易接近轉(zhuǎn)錄調(diào)控元件，從而抑制轉(zhuǎn)錄。非組蛋白乙酰化和去乙?；胶獾母淖儠?huì)影響細(xì)胞多方面功能。近1/4的腦卒中患者屬于由動(dòng)脈粥樣硬化導(dǎo)致的大血管卒中。大血管卒中與冠狀動(dòng)脈疾病間有一些共同的風(fēng)險(xiǎn)因素，并且二者均具有很強(qiáng)的遺傳成分。至今為止，染色體7p21.1處HDAC9基因區(qū)域是發(fā)現(xiàn)與大血管卒中關(guān)系最密切的風(fēng)險(xiǎn)位點(diǎn)[8]。外周血單核細(xì)胞基因表達(dá)的重復(fù)驗(yàn)證研究顯示，動(dòng)脈粥樣硬化性缺血性腦卒中rs2107595風(fēng)險(xiǎn)等位基因(與頸動(dòng)脈斑塊的存在相關(guān))攜帶者中，HDAC9 mRNA水平增加，但相鄰基因(TWIST1/FERD3L)卻沒有改變。與HDAC9+/+、Apo E-/-小鼠相比，HDAC9-/-、Apo E-/-小鼠主動(dòng)脈粥樣硬化病變體積顯著縮?。淮送?，HDAC9-/-、Apo E-/-小鼠動(dòng)脈斑塊內(nèi)，Mac-3陽性巨噬細(xì)胞的比例升高，這可能歸因于晚期病變比例的降低[31]。

3.3 HDAC9與LAA-S的橫斷面研究 最近的全基因組關(guān)聯(lián)分析和病例對照研究的結(jié)果顯示，HDAC9的一些單核苷酸多態(tài)性(single nucleotidepolymorphisms, SNPs)與LAA-S相關(guān)聯(lián)[6-9,32]，HDAC9在頸動(dòng)脈、主動(dòng)脈及股動(dòng)脈等大動(dòng)脈粥樣硬化斑塊中的表達(dá)明顯高于正常對照組[8]，提示HDAC9可能通過促進(jìn)動(dòng)脈粥樣硬化增加腦梗死的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。Markus等[8]研究發(fā)現(xiàn)，HDAC9基因位點(diǎn)rs11984041、rs2107595多態(tài)性與頸動(dòng)脈內(nèi)膜中層厚度相關(guān)，同時(shí)rs2107595多態(tài)性也與頸動(dòng)脈斑塊相關(guān)，與其他部位動(dòng)脈相比，頸動(dòng)脈斑塊平滑肌細(xì)胞mRNA表達(dá)及HDAC9蛋白表達(dá)水平均明顯增加，故認(rèn)為HDAC9基因高表達(dá)增加了LAA-S的易感性。Azghandi等[31]也發(fā)現(xiàn)，HDAC9基因rs2107595位點(diǎn)與動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)生有關(guān)。另外，對HDAC9基因敲除小鼠研究顯示，巨噬細(xì)胞中膽固醇外流相關(guān)基因啟動(dòng)子區(qū)組蛋白3、組蛋白4乙酞化程度增加，基因表達(dá)上調(diào)，使巨噬細(xì)胞內(nèi)血脂達(dá)到穩(wěn)態(tài)，同時(shí)炎性反應(yīng)抑制基因啟動(dòng)子區(qū)組蛋白3、組蛋白4乙酞化程度增加，驅(qū)動(dòng)促炎性M1巨噬細(xì)胞向抗炎性M2巨噬細(xì)胞分化，表明HDAC9基因通過以上兩種機(jī)制最終導(dǎo)致動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生[32]。

Liu等[33]在維吾爾族腦卒中組、對照組及漢族人的對照組中，各發(fā)現(xiàn)1例rs11984041位點(diǎn)CT基因型，余均為CC基因型。2013年對漢族人群缺血性腦卒中患者的GWAS分析發(fā)現(xiàn)，HDAC9基因rs2389995位點(diǎn)(OR=1.33，95% CI 1.01，1.75)和rs2240419位點(diǎn)(OR=1.29，95% CI 1.02，1.63)與大動(dòng)脈粥樣硬化性缺血性腦卒中密切相關(guān)[34]。2015年Su等[35]通過1632病例對照檢測HDAC9基因rs2107595位點(diǎn)發(fā)現(xiàn)，該等位基因與中國南方漢族人群缺血性腦卒中發(fā)病無相關(guān)性。

綜上，基于雙胞胎、家族及分子流行病學(xué)的研究發(fā)現(xiàn)，腦梗死存在遺傳異質(zhì)性，且遺傳因素對LAA-S的影響更大。作為一種調(diào)控基因表達(dá)酶，HDAC9與LAA-S具有相關(guān)性，并具有促進(jìn)大動(dòng)脈粥樣硬化的作用，但HDAC9基因的SNPs對漢族人群大動(dòng)脈粥樣硬化性缺血性腦卒中的遺傳易感性，仍有待進(jìn)一步研究證實(shí)。

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2014年國家科學(xué)自然基金(81460184)

571199 ?？?，海南醫(yī)學(xué)院在讀研究生(靳洲)；570102 ?？?，海南醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科(李其富、馬琳、王淑榮、陳志斌、廖小平)

李其富，E-mail：lee-chief@163.com

R345.61；R743.33

A

1002-3429(2017)01-0112-04

10.3969/j.issn.1002-3429.2017.01.037

2016-08-23 修回時(shí)間：2016-10-30)