Caveolin-1基因的功能、多態(tài)性與疾病關系的研究進展

王佳美 綜述，劉欣躍 審校

(蘭州大學第二醫(yī)院檢驗醫(yī)學中心，甘肅蘭州 730030)

1980年研究者用v-Src癌基因轉(zhuǎn)化雞胚胎成纖維細胞時，發(fā)現(xiàn)并分離了一個可被磷酸化修飾的蛋白，后經(jīng)證實為Caveolin-1 (CAV-1)蛋白。CAV-1廣泛分布于各組織細胞，是構成細胞膜表面小凹狀結(jié)構的主要組分。目前有較多關于CAV-1與臨床疾病的研究， 發(fā)現(xiàn)其在許多心血管疾病如房顫(AF)、冠狀動脈粥樣硬化性心臟病等,以及腫瘤性疾病如肝癌、乳腺癌、腎癌、肺癌等中發(fā)揮著重要作用，但研究結(jié)論不近一致。CAV-1 基因多態(tài)性可能通過影響基因的轉(zhuǎn)錄及表達進而影響信號通路的轉(zhuǎn)導參與疾病的發(fā)生、發(fā)展等過程。本文主要就近年關于CAV-1 基因的功能、多態(tài)性與疾病關系的研究進展做一綜述。

1 CAV-1結(jié)構與功能

1.1 CAV-1結(jié)構 CAV是一種橫跨膜的支架蛋白，又稱小窩蛋白或窖蛋白，是構成細胞表面穴樣內(nèi)陷中的主要膜內(nèi)在蛋白，哺乳動物細胞能夠表達3種CAV蛋白，分別是CAV-1，CAV-2和CAV-3[1]，其中CAV-1屬于標記性蛋白。近年來，關于CAV-1與臨床疾病易感性方面的研究較CAV-2和CAV-3多，CAV-1的基因多態(tài)性與多種臨床疾病的發(fā)生發(fā)展及臨床分級、分期密切相關。CAV-1相對分子質(zhì)量為22×103，由178個氨基酸殘基構成，其編碼基因(CAV-1)位于人類第7號染色體(7q31.1～31.2)上。 CAV-1有一個CSD區(qū)，由82～101個氨基酸殘基構成，能結(jié)合并失活細胞膜表面小凹狀結(jié)構內(nèi)諸如EGFR、 eNOS等多種信號分子，此外，CAV-1第80位的絲氨酸發(fā)生磷酸化后轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇苄苑置诘鞍?，與CSD相互作用參與調(diào)節(jié)信號轉(zhuǎn)導分子的活性[2-3]，是信號轉(zhuǎn)導通路中重要的組成部分。

1.2 CAV-1的分布及功能 CAV-1在脂肪細胞、成纖維細胞、內(nèi)皮細胞、平滑肌細胞和乳腺上皮細胞中均有表達，在細胞增殖、分化、遷移和凋亡中起重要作用。 CAV-1可通過作用于MAPK信號通路，抑制ERK的活化，下調(diào)EGF，F(xiàn)GF,PDGF及TGF的表達，從而抑制細胞的增殖；CAV-1作為一種耦聯(lián)或致敏因子，通過調(diào)控細胞增殖周期段時間，達到調(diào)控細胞的生長增殖及凋亡過程；CAV-1根據(jù)不同的組織及相應的細胞環(huán)境，對血管生成具有雙重調(diào)節(jié)作用；除了上述，CAV-1亦可通過調(diào)節(jié)內(nèi)皮細胞NO合酶活性、增強抗炎因子活性和激活相關信號通路等在炎癥急性期發(fā)揮抗炎作用[4]。有研究報道CAV-1的突變或表達異?？蓪е轮T如心血管系統(tǒng)疾病的發(fā)病率升高，且與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展和轉(zhuǎn)移有關[5-6]。

2 CAV-1 的單核苷酸多態(tài)性

人類CAV-1基因長度約36.4 kb，由3個外顯子和2個內(nèi)含子組成，對相對分子質(zhì)量22×103膜蛋白進行編碼。有報道指出CAV-1蛋白表達程度受基因調(diào)控，在癌組織和癌旁組織中、癌癥患者和健康對照者之間的表達譜存在顯著差異[7-8]。因此，探討 CAV-1基因與疾病的聯(lián)系具有一定的臨床意義。

通過檢索文獻及NCBI等數(shù)據(jù)庫發(fā)現(xiàn)已有大量關于CAV-1基因位點SNP的研究，如rs3807987(G14713A)、rs7804372(T29107A)、rs1997623(C521A)、rs357733(T28608A)、rs12672038(G21985A)和rs3807992(G3212A)等，其中研究較多的位點是rs3807987(G14713A)和rs7804372(T29107A)。

3 CAV-1基因多態(tài)性與臨床疾病易感性的關系

3.1 CAV-1基因多態(tài)性與AF及冠心病遺傳易感性 臨床資料顯示，心血管疾病的發(fā)病率呈上升趨勢[9]，明確心血管疾病的發(fā)病風險因素對臨床早期預防及治療具有重要意義。近年來，有學者從基因?qū)用嫣接慍AV-1信號轉(zhuǎn)導蛋白參與調(diào)控心血管疾病的發(fā)生、發(fā)展。YI等[10]發(fā)現(xiàn)相較于竇性節(jié)律的人群，AF患者CAV-1的表達顯著下調(diào)，心房纖維化明顯增加，認為CAV-1可通過抗纖維化作用介導心房結(jié)構重塑而具有抗AF效應。MARTIN等[11]進一步利用Sequenom技術探討AF風險SNP與基因表達相關性，發(fā)現(xiàn)CAV-1 rs3807989 G等位基因與心房組織及外周血中的CAV-1低表達存在明顯相關，并首次在AF的心房組織中證實了這一關系，這與其他研究報道在非心臟組織中關于AF風險SNPs與CAV-1低表達的結(jié)果相一致[12]。OLESEN等[13]在丹麥人群中的研究發(fā)現(xiàn)CAV-1 rs3807989與孤立性AF的發(fā)病有關，但未能明確說明具體的基因型； LIU等[14]和CHEN等[15]以中國人群作為研究對象，LIU等[14]納入597例AF患者和996名健康對照；CHEN等[15]納入2 113例AF患者和3 381名對照者，均認為rs3807989與AF 具有顯著相關性，但LIU等[14]和CHEN等[15]研究結(jié)果相反，LIU等[14]指出rs3807989能夠降低AF的發(fā)病風險(OR=0.75)，而CHEN等[15]認為rs3807989 G(OR=1.34)是AF的危險等位基因。同時，LI等[16]研究了839例AF患者和1215健康對照者， 卻認為CAV-1 rs3807989多態(tài)性與中國漢族人群的AF無明顯相關性(OR=1.02)，筆者認為研究結(jié)果存在爭議可能與樣本的大小及不同地域之間的研究群體相關，還需進一步細分研究。有研究指出通過Meta分析評價CAV-1 rs3807989多態(tài)性與AF的相關性，認為CAV-1 rs3807989 的5種基因模型與AF的發(fā)病風險存在顯著的相關性，其中等位基因模型(G/AOR=1.228)、純合子模型(GG/AAOR=1.439)、雜合子模型 (GG/GAOR=1.257)和顯性模型(GG/AA+GAOR=1.287)與AF的發(fā)病風險呈正相關,而隱性模型(AA/GA+GGOR=0.738)與AF的發(fā)病風險呈負相關[17]。另外，CHEN等[18]除了研究CAV-1與AF的相關性，還通過對中國漢族人群中共3 299名冠狀動脈粥樣硬化性心臟病(CAD)患者及2 886名非CAD健康對照者進行分析，發(fā)現(xiàn)rs3807989多態(tài)性在3個獨立群體和組合群體中均與CAD及心肌梗死的發(fā)病率顯著相關。目前，關于CAV-1 rs3807989與AF的相關研究較多，結(jié)論尚不完全一致，應當在不同的地域、種族人群對CAV-1功能特征方面進行更加深入而廣泛的研究；而通過檢索國內(nèi)外報道，發(fā)現(xiàn)關于CAV-1 rs3807989與CAD的相關性研究較少，提示后續(xù)應當加大在領域的研究力度，為臨床早期預防及干預提供新的思路。

3.2 CAV-1基因多態(tài)性與肝細胞癌(HCC)遺傳易感性 HCC是臨床上常見的惡性腫瘤，其發(fā)生受炎癥、腫瘤微環(huán)境、氧化應激和基因的突變與表達等多種因素影響[19]。研究發(fā)現(xiàn)CAV-1在高轉(zhuǎn)移性HCC細胞株的表達水平明顯升高，提示CAV-1基因在HCC的發(fā)生、增殖和遠處轉(zhuǎn)移存在密切的相關性[20]。HSU等[21]在臺灣人群中研究發(fā)現(xiàn)肝癌組織中CAV-1 rs3807987 AG和AA基因型患者的mRNA和蛋白水平均高于GG型(P=0.000 1、0.001 9)，認為攜帶AG和AA基因型的人群罹患HCC的風險明顯高于GG基因型(OR=1.51、1.94)。ZHAO等[22]用TaqMan開放陣列SNP基因分型平臺分別對中國人群1 000例HCC患者和健康對照者的CAV-1 SNP進行基因分型，發(fā)現(xiàn)CAV-1 rs729949多態(tài)性顯著增加了罹患HCC的風險(OR=1.28)，還發(fā)現(xiàn)CAV-1 rs6466583、CAV-1 rs380796基因多態(tài)性與HCC亦存在明顯相關性，相較于攜帶CAV-1 rs6466583 AA基因型的個體，GG基因型的HCC的發(fā)病風險更高；對于CAV-1 rs3807986位點，相較于攜帶CAV-1 rs3807986 AA基因型，AG基因型的HCC的發(fā)病風險更高，同時發(fā)現(xiàn)，加性模型下CAV-1 rs3807989多態(tài)性與HCC的發(fā)病率卻呈負性相關(OR=0.85),攜帶CAV-1 rs3807989 A等位基因可以降低HCC的發(fā)病率。此外，ZHANG等[23]在中國漢族人群中用PCR-RFLP法檢測CAV-1基因多態(tài)性與乙型肝炎性肝癌(HBV-HCC)相關性，結(jié)果顯示，無論是否感染乙型病毒性肝炎，攜帶CAV-1 rs1049334 A等位基因增加了罹患HBV-HCC的風險(OR=1.667)， A rs3807989-G rs1049334單倍型可以降低罹患HBV-HCC的作用(OR=0.102)，但ZHANG 等[23]認為rs3807989多態(tài)性與肝癌的發(fā)病風險沒有關聯(lián)，這與ZHAO等[22]研究結(jié)果不同，筆者認為ZHAO等[22]在研究HCC的 CAV-1基因多態(tài)性時未能考慮到HBV致肝細胞發(fā)生癌變的影響因素，因此， CAV-1基因多態(tài)性與肝細胞癌的相關性還有待進一步研究證實。

3.3 CAV-1基因多態(tài)性與乳腺癌(BC)遺傳易感性 BC是全世界女性最常見的癌癥類型和主要的死亡原因之一，BC的發(fā)病因素很多，遺傳因素在BC的發(fā)生發(fā)展中起著至關重要的作用。CAV-1作為可能的抑癌基因，是Ras-p42/44絲裂原活化激酶通路的抑制劑，參與細胞周期進程，在原發(fā)性和轉(zhuǎn)移性BC細胞中都呈過度表達狀態(tài)，約16%～20%的BC患者該基因發(fā)生突變[24-25]。LIU等[26]研究臺灣地區(qū)BC患者與CAV-1基因的相關性時，發(fā)現(xiàn)BC組CAV-1 rs7804372和CAV-1 rs3807987 AG基因型的百分比明顯高于正常對照組，進行單倍型分析發(fā)現(xiàn)，相較于CAV-1 rs7804372和rs3807987的GG/TT單倍型，攜帶有GG/AT和GG/AA單倍型的人群罹患BC的風險較低(OR=0.69)，相反，攜帶有AG/TT單倍型的人群罹患BC的風險較高 (OR=1.50)。另外，WANG等[27]發(fā)現(xiàn)雜合型、顯性型和超顯性模型下，CAV-1 rs3807987多態(tài)性均增加了罹患BC的發(fā)病風險，這與LIU等[26]的結(jié)論相同，同時，WANG等[27]探討了CAV-1基因多態(tài)性與BC患者激素受體表達的相關性，指出攜帶A等位基因與直徑≥2 cm的腫瘤及PR(+)率低表達相關，攜帶rs7804372 AA基因型BC患者相較于TT和TA型，其ER(+)和Her-2均表現(xiàn)為高表達，此外，單倍型分析結(jié)果顯示Ars1997623Grs3807987Trs7804372單倍型可以降低BC的發(fā)病風險(OR=0.64)，而Crs197623Ars 380798Trs 7804372單倍型增加BC的發(fā)病風險 (OR=1.74)。FARD等[28]在伊朗人群中研究發(fā)現(xiàn)4個 CAV-1上的SNP與BC具有顯著相關性，其中rs7804372、rs12672038和rs3807987這3個位點的AA型(OR=1.986)使BC的發(fā)病率分別提高了2.042,1.788和1.986倍，rs1997623雜合子突變的AC基因型使BC的發(fā)病風險增加了1.398倍，純合子突變的AA基因型使BC的發(fā)病風險降低了0.401倍，但HAMTA等[29]采用RFLP-PCR技術探討伊朗人群CAV-1 rs7804372多態(tài)性與BC易感性的關系，發(fā)現(xiàn)CAV-1 rs7804372 TT基因型可增加BC的患病風險，同為伊朗人群，而FARD等[28]認為CAV-1 rs7804372 AA基因型增加BC患病風險，尚需進行進一步研究驗證。WIHANDANI等[30]研究巴厘島BC人群時發(fā)現(xiàn)，CAV-1 rs3807987和rs7804372兩個位點與BC的發(fā)病率無顯著相關性，這與其他研究的結(jié)論均不一致，可能與不同國籍的研究人群及樣本量選擇有關[26-28]。

3.4 CAV-1基因多態(tài)性與腎細胞癌(RCC)遺傳易感性 RCC是腎實質(zhì)最常見的惡性腫瘤，其發(fā)生、發(fā)展受遺傳因素影響[31]。CHANG等[32]檢測了92例臺灣RCC患者和580例健康對照者的CAV-1基因分型，發(fā)現(xiàn)RCC患者和健康對照者的CAV-1 rs3807987與CAV-1 rs7804372 基因和等位基因的頻率分布存在差異，且CAV-1 rs3807987 和CAV-1 rs7804372的A等位基因是RCC易感性的獨立危險因素。另外有研究者對1 248例腎透明細胞癌(ccRCC)與1 440例健康志愿者進行CAV-1基因分型時發(fā)現(xiàn)CAV-1 rs1049334多態(tài)性與ccRCC的發(fā)病風險顯著相關，GA和AA基因型組的發(fā)病風險顯著高于GG組，認為是CAV-1通過磷酸化激活RhoA 參與信號分子通路的調(diào)控，從而影響RCC的發(fā)生與發(fā)展[33]。目前，關于CAV-1多態(tài)性與RCC相關性的研究較少，筆者認為后續(xù)研究除了在不同國家、地區(qū)及人群中擴大樣本量以外，尚需探討不同的RCC病理亞型與CAV-1基因多態(tài)性的相關性。

3.5 CAV-1基因多態(tài)性與肺癌遺傳易感性 肺癌是最常見的惡性腫瘤之一，病死率較高，早期做出明確診斷，制定合理的科學治療方案，對患者預后至關重要[34]，從基因多態(tài)性入手研究肺癌的早期診斷價值越來越受到學者們的重視，LIU等[35]認為肺癌組織中CAV-1的表達明顯高于正常肺組織， FANG等[36]對中國女性不吸煙者進行探討CAV-1 rs1049337、CAV-1 rs926198與肺癌風險關系，發(fā)現(xiàn)較正常癌旁組織或正常肺組織相比，肺癌組織中的CAV-1表達相對較低，這與LIU等[35]的結(jié)論相反，這可能與不同的病理分型相關，還需進一步探討；FANG等[36]發(fā)現(xiàn)晚期肺癌的CAV-1表達水品低于早期肺癌的表達，CAV-1 rs1049337 C等位基因和rs926198 C等位基因可以降低罹患肺癌的發(fā)病風險，單倍型分析表明，CAV-1 rs 1049337-rs 926198 C-C單倍型可以降低肺癌的發(fā)病風險。目前，關于CAV-1基因多態(tài)性與肺癌相關性的研究不多，筆者認為應當擴展研究群體及樣本量，使用系統(tǒng)評價等方式評估CAV-1基因多態(tài)性與肺癌遺傳易感性。

4 結(jié) 論

CAV-1基因多態(tài)性在多種疾病中，尤其是惡性腫瘤中的研究取得了一定的進展，但不同的作者對同一疾病，或者不同的疾與CAV-1相關性研究的結(jié)果不盡一致，或者結(jié)論相反，筆者認為可能的原因包括諸如種族、地區(qū)差異、研究方法及手段、樣本量及惡性腫瘤的多分子亞型有關。因此，后續(xù)的研究應當充分考慮到影響CAV-1與疾病相關性的偏倚因素，從不同影響因素著手，在不同國家、地域、種族病理亞型等方面投入更多的研究，補充擴大樣本庫，從而更深層次的探究CAV-1基因多態(tài)性與臨床疾病的關系，為CAV-1基因檢測評價患病風險提供臨床依據(jù)。