原發(fā)性下肢靜脈曲張血管重塑相關(guān)基因的研究進(jìn)展

張婉 綜述 郭振宇 審校

（1.復(fù)旦大學(xué)附屬華東醫(yī)院 血管外科，上海 200040；2.復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院 血管外科，上海 200032）

原發(fā)性下肢靜脈曲張（primary varicose veins，PVVs）是靜脈壁穩(wěn)態(tài)喪失引起的慢性靜脈疾?。╟hronic venous diseases，CVDs），其中大隱靜脈（great saphenous veins，GSVs）曲張占70%[1]；主要表現(xiàn)為靜脈迂曲擴(kuò)張、肢體脹痛，隨病情進(jìn)展可出現(xiàn)皮膚營(yíng)養(yǎng)改變和潰瘍等并發(fā)癥[2]。目前，全世界約有25%的成年人患有PVVs，女性PVVs的患病率高于男性[1]。在美國(guó)，每年增加的PVVs患者超過(guò)2萬(wàn)例，CVDs直接醫(yī)療費(fèi)用每年在1.5～10億美元[3]。在中國(guó)，PVVs患者超過(guò)1億，患病率為8.9%[4]。

血管重塑是細(xì)胞增殖、死亡、遷移以及細(xì)胞外基質(zhì)（extracellular matrix，ECM）合成和降解所致的血管壁結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)變化過(guò)程。PVVs的發(fā)病機(jī)制涉及局部炎癥、平滑肌細(xì)胞（smooth muscle cells，SMCs）增殖和凋亡、內(nèi)皮細(xì)胞（endothelial cells，ECs）損傷，ECM成分的改變，血管重塑是靜脈壁適應(yīng)各種病理狀態(tài)所發(fā)生代償?shù)慕Y(jié)果[1]。越來(lái)越多證據(jù)表明靜脈壁重塑可能發(fā)生在靜脈高壓和明顯的PVVs出現(xiàn)之前，遺傳因素在PVVs的發(fā)展中起著重要作用[5]。近年來(lái)，PVVs管壁重塑相關(guān)基因研究中主要候選基因包括叉頭框C2（Forkhead Box C2，F(xiàn)OXC2）[6]、血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）[7]、基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloproteinases，MMPs）和MMPs組織抑制物（tissue inhibitor of metalloproteinase，TIMPs）[8]、I型膠原蛋白α2鏈（COL1A2）基因[2]和非編碼RNA（non-coding RNA，ncRNA）。本文對(duì)以上基因研究進(jìn)展作簡(jiǎn)單綜述。

1 FOXC2基因

FOXC2基因位于染色體16q24.3區(qū)域，其編碼的蛋白質(zhì)產(chǎn)物共有494個(gè)氨基酸殘基，在進(jìn)化上高度保守，是屬于人類(lèi)Forkhead家族的一個(gè)轉(zhuǎn)錄因子，在心血管、中軸骨骼、眼和生殖泌尿系統(tǒng)的發(fā)育上起到不可代替的作用[9]。因此，F(xiàn)OXC2基因和多種疾病相關(guān)聯(lián)，F(xiàn)OXC2的突變可引起嚴(yán)重的心臟發(fā)育缺陷而導(dǎo)致胎兒死亡，且FOXC2基因是與原發(fā)性下肢表淺靜脈和深靜脈瓣膜發(fā)育缺損聯(lián)系最密切第一病因基因[10]，在淋巴水腫和靜脈曲張的患者中可見(jiàn)FOXC2基因的突變[11]。Brice等[12]首先發(fā)現(xiàn)FOXC2基因突變是導(dǎo)致遺傳性淋巴水腫的原因，推測(cè)FOXC2基因突變與PVVs發(fā)展相關(guān)；FOXC2單倍體缺乏的小鼠模型也顯示出與遺傳性疾病淋巴水腫-雙睫毛綜合征患者相似的表現(xiàn)[13]。Ng等[14]對(duì)雙胞胎行連鎖研究證實(shí)FOXC2突變?cè)赑VVs發(fā)展的可遺傳性；進(jìn)一步研究也表明FOXC2突變者在超聲檢查中存在靜脈回流證據(jù)（P＜0.0001）[10]，F(xiàn)OXC2基因的突變可以引起下肢靜脈瓣的功能不全和靜脈回流，與PVVs的發(fā)病有著密切的聯(lián)系。

C V D s高遺傳度表明其病因中有顯著的遺傳成分。Batayneh等[2]在F O X C 2基因中發(fā)現(xiàn)3個(gè)特異性單核苷酸多態(tài)性（single nucleotide polymorphisms，SNPs），可能引起PVVs的發(fā)生。Sumi等[6]總結(jié)了382例CVDs患者和372名健康受試者的FOXC2變異情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)4個(gè)SNPs與PVVs發(fā)生有關(guān)，其中3個(gè)位于FOXC2基因5'端，1個(gè)位于3'端。此外，患者靜脈組織FOXC2 mRNA水平表達(dá)量增加（4±1.42）倍（P＜0.01），F(xiàn)OXC2蛋白表達(dá)水平也明顯上調(diào)[15]。對(duì)FOXC2假定啟動(dòng)子區(qū)域變體c.-512C＞T（rs34221221：C＞T）的功能分析發(fā)現(xiàn)，純合型TT基因型患者與雜合CT和野生CC基因型相比，mRNA和蛋白表達(dá)增加；熒光素酶分析表明突變株的轉(zhuǎn)錄活性更高。這些發(fā)現(xiàn)表明FOXC2基因c.-512C＞T變異導(dǎo)致FOXC2在基因和蛋白水平的高表達(dá)，影響FOXC2-Dll4信號(hào)通路，增加對(duì)CVDs的易感性。在轉(zhuǎn)染FoxC2過(guò)表達(dá)哺乳動(dòng)物模型的靜脈內(nèi)皮細(xì)胞中，也發(fā)現(xiàn)Dll4、Hey2等動(dòng)脈特異性標(biāo)志物過(guò)表達(dá)，靜脈特異性標(biāo)志物TFII表達(dá)下調(diào)，提示曲張靜脈的動(dòng)脈化和異常靜脈壁重構(gòu)與FOXC2-Dll4通路有關(guān)[15]。

2 VEGF基因

VEGF為高度保守的同源二聚體糖蛋白，能促進(jìn)血管通透性增加、ECM變性、ECs增殖遷移和血管形成。全基因組關(guān)聯(lián)研究在俄羅斯和英國(guó)人群分析PVVs相關(guān)基因SNPs中，大多數(shù)位于與血管重塑有關(guān)基因內(nèi)或附近，并參與調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)[2]，其中包括血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子A（vascular endothelial growth factor A，VEGF-A）。VEGF-A與PVVs不同過(guò)程相關(guān)，被證實(shí)是P V V s發(fā)生的重要因素[16]。Hollingsworth等[17]觀察到VEGF（VEGF121/VEGF165）的轉(zhuǎn)錄水平和受體在PVVs中增加，反映了VEGF-A在PVVs的早期作用。同樣在PVVs中發(fā)現(xiàn)VEGF-A和受體VEGFR2表達(dá)增加，尤其在血栓性靜脈炎的情況下[2]。Shadrina等[16]推測(cè)VEGF-A和VEGFR2基因區(qū)域的功能性多態(tài)性可能影響PVVs的遺傳易感性，并評(píng)估了這些區(qū)域內(nèi)6個(gè)SNPs對(duì)俄羅斯族人患PVVs的風(fēng)險(xiǎn)，揭示了變異體等位基因rs2010963 C與降低PVVs發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)的相關(guān)性。

血液淤滯引起的靜脈缺氧被認(rèn)為是PVVs中靜脈壁改變的原因[18]。缺氧誘導(dǎo)因子1（hypoxia inducible factor 1，HIF-1）是核轉(zhuǎn)錄因子，由HIF-α與HIF-β形成二聚體，結(jié)合目標(biāo)基因缺氧反應(yīng)元件調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄反應(yīng)以改變氧化。體外研究表明，缺氧通過(guò)激活HIFs通路導(dǎo)致VEGF釋放，促進(jìn)血管新生[19]。VEGF-A的表達(dá)受到缺氧的高度調(diào)控，通過(guò)促進(jìn)滋養(yǎng)血管調(diào)節(jié)減少的組織氧化。在PVVs中，滋養(yǎng)血管密度明顯增高，在中膜內(nèi)1/3處密度最高[20]。VEGF-A作為選擇性ECs有絲分裂原，與受體VEGFR-2或VEGFR-1結(jié)合，促進(jìn)ECs增殖、遷移、存活和分化。VEGFR2是VEGF-A的主要信號(hào)受體，介導(dǎo)了其在ECs大部分生物活動(dòng)，而VEGFR1可能作為誘餌受體[21]；VEGF-A也能誘導(dǎo)內(nèi)皮開(kāi)窗，誘導(dǎo)血管滲漏作用是組胺的5萬(wàn)倍[22]。滋養(yǎng)血管一方面可以代償提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的供應(yīng)，防止血管壁進(jìn)一步退化和不足[23]；另一方面，滋養(yǎng)血管的形成與白細(xì)胞的進(jìn)一步募集、炎癥細(xì)胞因子的產(chǎn)生以及血管壁重塑有關(guān)[20]。VEGF-A也能促進(jìn)炎癥，誘導(dǎo)黏附分子的表達(dá)細(xì)胞間黏附分子1（ICAM-1）、血管細(xì)胞黏附分子1（VCAM-1）和內(nèi)皮細(xì)胞上的E-選擇素的表達(dá)[24]。此外，VEGF-A可以通過(guò)調(diào)控基質(zhì)金屬蛋白酶及其抑制劑的合成來(lái)影響細(xì)胞外基質(zhì)重構(gòu)[16]。

3 MMPs和TIMPs基因

ECM成分包括膠原、彈力纖維、蛋白聚糖、糖蛋白和糖胺多糖等,對(duì)維持下肢靜脈管壁的形態(tài)和功能具有重要作用[25]。MMPs是一種鋅依賴(lài)性?xún)?nèi)肽酶，由成纖維細(xì)胞、SMCs和白細(xì)胞等不同的靜脈壁細(xì)胞以非活性形式ProMMPs分泌；ProMMPs被其他MMPs、蛋白酶以及其他內(nèi)源性和外源性激活劑激活[8]，降解包括膠原蛋白和彈性蛋白在內(nèi)的各種ECM蛋白，并可能影響內(nèi)皮介導(dǎo)的VSM細(xì)胞擴(kuò)張、遷移和增殖等其他細(xì)胞過(guò)程，以及SMC中Ca2+信號(hào)介導(dǎo)的調(diào)節(jié)和收縮[26]。TIMPs是MMPs的內(nèi)源性抑制劑，可調(diào)節(jié)和抑制MMPs。MMPs/TIMP失衡涉及動(dòng)脈粥樣硬化、高血壓、主動(dòng)脈瘤等多種血管疾病[27]。MMPs在調(diào)節(jié)靜脈結(jié)構(gòu)和功能方面也發(fā)揮重要作用，MMPs/TIMP失衡與靜脈功能障礙和CVDs的發(fā)病機(jī)制有關(guān)[28]。PVVs患者M(jìn)MPs/TIMPs平衡破壞，MMPs異常活動(dòng)增加，促使靜脈壁結(jié)構(gòu)的病理改變[29]。

MMPs和TIMPs中的基因多態(tài)性，提示MMPs或TIMPs的基因突變和PVVs之間潛在的聯(lián)系。研究[30]表明，PVVs中MMP-1、-2、-3、-7水平升高，且MMP-2活性顯著升高。Xu等[31]在中國(guó)人群中對(duì)MMPs和TIMPs基因進(jìn)行限制性片段長(zhǎng)度多態(tài)性分析，PVVs患者與對(duì)照組間MMP-9基因-1562C的等位基因頻率存在顯著差異，提示CC基因型攜帶者發(fā)生PVVs風(fēng)險(xiǎn)可能更高，1562C/T取代被證明上調(diào)啟動(dòng)子活性。TIMP-2基因多態(tài)性-418G/C可能下調(diào)TIMP-2轉(zhuǎn)錄，表明了MMP-9和TIMP-2啟動(dòng)子區(qū)域的聚合-親緣與PVVs相關(guān)。部分研究沒(méi)有觀察到MMPs和TIMPs在PVVs中表達(dá)量的改變[29]，原因可能是研究樣本不夠大，PVVs患者病變部位呈跳躍性分布（呈現(xiàn)萎縮或肥厚不均勻的形態(tài)學(xué)表現(xiàn)），以及不同階段的MMPs和TIMPs的表達(dá)不同。

MMPs/TIMP在靜脈壁的基因表達(dá)同時(shí)還受到靜脈流體靜壓、缺氧條件和炎癥反應(yīng)調(diào)控。炎癥細(xì)胞因子在白細(xì)胞浸潤(rùn)、靜脈壁炎癥和MMPs表達(dá)/活性升高中起橋梁作用[8]；其他細(xì)胞因子包括白介素IL-17和IL-18可通過(guò)NF-κB途徑誘導(dǎo)MMPs表達(dá)[32]。轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β（transforming growth factor β，TGF-β）在靜脈壁炎癥狀態(tài)時(shí)通過(guò)各種形式釋放，研究證實(shí)TGF-β1能直接調(diào)控MMPs/TIMP在靜脈壁的基因表達(dá)[33]。

4 COL1A2基因

膠原是維持靜脈結(jié)構(gòu)重要基質(zhì)成分，其中I型膠原和III型膠原是ECM的主要組成部分，占膠原成分的 80%～90%，I型膠原纖維粗大，維持管壁張力；III型膠原纖維纖細(xì)，維持管壁彈性[34]。I型膠原由結(jié)構(gòu)上不相連的COL1A1和COL1A2基因分別編碼的2條α1鏈和2條α2構(gòu)成異三聚體。COL1A2基因位于7q22.1位點(diǎn)，其基因rs42524 多態(tài)性與腦出血、顱內(nèi)動(dòng)脈瘤、動(dòng)靜脈畸形有密切相關(guān)性，且常染色體突變位點(diǎn)能夠穩(wěn)定地傳遞[35]。

膠原比例失調(diào)是發(fā)生PVVs的重要危險(xiǎn)因素，實(shí)驗(yàn)和臨床研究發(fā)現(xiàn)在PVVs中成纖維細(xì)胞和SMCs的I型膠原mRNA明顯增加，表明PVVs可能與膠原功能障礙有關(guān)[36]。Patricia等[37]在對(duì)照組和曲張靜脈患者培養(yǎng)的靜脈SMCs和真皮成纖維細(xì)胞中定量測(cè)定I型、III型和V型膠原的合成，對(duì)培養(yǎng)細(xì)胞膠原合成的定量分析表明，靜脈曲張患者培養(yǎng)的SMCs和真皮成纖維細(xì)胞中III型膠原的比例明顯降低，表明靜脈曲張患者膠原蛋白III型缺乏，為靜脈曲張的異常擴(kuò)張?zhí)峁┝私忉?。Jin等[36]在研究COL1A2基因中7-堿基對(duì)插入/缺失多態(tài)性（rs3917），得出這種多態(tài)性上調(diào)COL1A2基因的表達(dá)，且增加1.6倍發(fā)生CVI風(fēng)險(xiǎn)，推測(cè)該基因的遺傳變異改變其轉(zhuǎn)錄活性，影響mRNA結(jié)構(gòu)，并最終允許I型膠原表達(dá)上調(diào)。I/III型膠原比例失調(diào)降低靜脈組織順應(yīng)性，增加PVVs風(fēng)險(xiǎn)。

5 ncRNA

ncRNA包括長(zhǎng)鏈非編碼RNA（long noncoding RNA，lncRNA）和環(huán)狀RNA（circular RNA，circRNA）等。隨著對(duì)ncRNA生理病理功能的關(guān)注，人們對(duì)lncRNA的認(rèn)識(shí)出現(xiàn)了質(zhì)的飛越。lncRNA是長(zhǎng)度＞200個(gè)核苷酸的非編碼RNA，能夠在轉(zhuǎn)錄及轉(zhuǎn)錄后水平上調(diào)節(jié)蛋白編碼基因的表達(dá),參與多種生物過(guò)程調(diào)控，在調(diào)節(jié)順式和反義形式轉(zhuǎn)錄、蛋白質(zhì)的定位方面發(fā)揮關(guān)鍵調(diào)節(jié)作用，還通過(guò)影響剪接、編輯、翻譯和降解來(lái)調(diào)節(jié)mRNA。lncRNA涉及多種生物進(jìn)程和人類(lèi)疾病，如癌癥、阿爾茨海默病和心血管疾病,成為遺傳學(xué)研究熱點(diǎn)。Li等[38]使用基因芯片在PVVs中發(fā)現(xiàn)顯著表達(dá)差異的557個(gè)lncRNA和980個(gè)mRNA，并聚集成6個(gè)代謝通路，包括溶酶體、過(guò)氧化物酶體、糖酵解、脂肪酸代謝，酪氨酸代謝和嘧啶代謝。GAS5為腫瘤抑制基因，lncRNA-GAS5可抑制環(huán)己酰亞胺、雷帕霉素的翻譯，控制細(xì)胞凋亡。Li等[1]發(fā)現(xiàn)lncRNA-GAS5在PVVs中的低表達(dá)，并通過(guò)膜聯(lián)蛋白A2促進(jìn)SMCs的增殖和遷移，提示lncRNA參與PVVs的病理過(guò)程。

circRNA大量存在于真核細(xì)胞，以共價(jià)鍵形成環(huán)形結(jié)構(gòu)，在不同物種間具有高度的保守性。circRNA可作為microRNA“海綿”，調(diào)節(jié)可變剪接、轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄后的基因表達(dá)，是繼microRNA及l(fā)ncRNA后RNA家族新的研究熱點(diǎn)[39]。高通量測(cè)序技術(shù)和生物信息學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展大量使circRNA得以逐步被發(fā)現(xiàn)，諸多研究表面circRNA在表觀遺傳學(xué)的調(diào)控中扮演著重要角色，與其它ncRNA組成高度復(fù)雜的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，調(diào)節(jié)細(xì)胞各項(xiàng)生命活動(dòng)[40]。Zhang等[41]首次檢測(cè)出PVVs中circRNA的異常表達(dá)，包括105個(gè)上調(diào)circRNA和127下調(diào)circRNA；KEGG通路分析顯示circRNA異常表達(dá)和NF-κB信號(hào)通路密切相關(guān)。此外，hsa_circ_0006427、hsa_circ_0089810 和hsa_circ_0005267可能是PVVs的診斷標(biāo)志物。PVVs中化學(xué)分析表明谷氨酸、肌醇、牛磺酸和肌苷含量升高，Anwar等[42]對(duì)相應(yīng)microRNA和通路分析顯示7個(gè)microRNA的差異表達(dá)，其中hsamiR-4459、hsa-miR-135a-3p和hsa-miR-216a-5p升高直接影響細(xì)胞增殖和存活的信號(hào)級(jí)聯(lián)。非編碼RNA參與PVVs的多項(xiàng)病理過(guò)程，為預(yù)防和治療PVVs提供新的思路。

綜上所述，血管重塑是PVVs發(fā)生的重要因素，是一種涉及細(xì)胞增殖、凋亡、遷移以及ECM合成和降解異常所致的血管壁結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)變化的過(guò)程。PVVs的發(fā)生是多基因、多步驟的過(guò)程，深入基因水平的研究有助于揭示PVVs的發(fā)病機(jī)制，為PVVs的診治提供新的視野，促進(jìn)從傳統(tǒng)手術(shù)—微創(chuàng)手術(shù)—無(wú)創(chuàng)治療的轉(zhuǎn)變[43]。