出血性腦卒中基因研究進(jìn)展

楊曉蕾

【摘要】出血性腦卒中是一種突然起病的腦動脈瘤破裂或血管削弱泄漏導(dǎo)致腦血液循環(huán)出現(xiàn)障礙的疾病，即腦血管疾病患者因各種誘發(fā)因素引起腦內(nèi)動脈狹窄、閉塞或破裂，從而造成急性腦血管出血，臨床上表現(xiàn)為一次性或永久性腦功能障礙的癥狀和體征。該文就出血性腦卒中的遺傳基因、治療進(jìn)展以及在中國的高?；蜻M(jìn)行綜述。

【關(guān)鍵詞】出血性腦卒中;遺傳;治療;基因

腦卒中是一種突然起病的腦血液循環(huán)障礙性疾病[1]。其中包括缺血性腦卒中和出血性腦卒中。出血性腦卒中分為2種亞型：腦內(nèi)出血和蛛網(wǎng)膜下隙出血（SAH）。腦內(nèi)出血往往與腦血管異常有關(guān)，包括腦海綿狀血管瘤（CCM）和遺傳性出血性毛細(xì)血管擴張癥（HHT）。腦血管病23%來自出血性腦卒中，中國出血性腦卒中發(fā)病率超過西方國家3倍，故出血性腦卒中的研究非常重要[1]。本文就出血性腦卒中的遺傳基因、治療進(jìn)展以及在中國地區(qū)的高?；蜻M(jìn)行綜述。

一、影響出血性腦卒中的因素

血管系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性取決于血管以及血腦屏障的完整性，這種穩(wěn)定性的破壞引發(fā)出血性腦卒中。血腦屏障是由腦的連續(xù)毛細(xì)血管內(nèi)皮及其細(xì)胞間的緊密連接、完整的內(nèi)皮下基膜、周細(xì)胞以及星形膠質(zhì)細(xì)胞圍成的神經(jīng)膠質(zhì)膜構(gòu)成，因此探討出血性腦卒中的原因必須從血管以及血腦屏障的組織架構(gòu)開始[2]。除此之外，血腦屏障的破壞、血小板功能、凝血及纖溶系統(tǒng)功能障礙等會引發(fā)腦出血導(dǎo)致出血性腦卒中。遺傳和環(huán)境對出血性腦卒中的影響也是復(fù)雜的。

二、出血性腦卒中的相關(guān)基因

1.血管內(nèi)皮細(xì)胞相關(guān)基因

血管內(nèi)皮細(xì)胞直接與循環(huán)血液接觸，其所產(chǎn)生和分泌的生物活性物質(zhì)對維持血管張力、調(diào)節(jié)血壓、抗血栓形成等具有重要作用，在出血性腦卒中的發(fā)病機制中有重要病理生理學(xué)意義。

1.1 微小RNA（miR）-126

miR-126在血管內(nèi)皮細(xì)胞中含量最豐富，且具有特異性。有關(guān)斑馬魚的研究表明，這類小分子RNA與血管生成信號有緊密聯(lián)系[3]。Jason等（2008年）提出其能抑制血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）通路的負(fù)調(diào)控。

1.2 重組人細(xì)胞膜糖蛋白（Eng）基因

Eng是一種跨膜糖蛋白，在血管內(nèi)皮細(xì)胞上表達(dá)量最高，石佳等（2008年）提出其在HHT患者中有基因突變。

1.3 CCM系列基因

CCM是發(fā)生于中樞神經(jīng)系統(tǒng)的常見血管畸形，可導(dǎo)致多種神經(jīng)性損害，引發(fā)出血性腦卒中、癲癇等。研究者們發(fā)現(xiàn)這種疾病與3個致病基因有關(guān)，它們編碼的蛋白分別為CCM1（KRIT1）、CCM2（OSM，MGC4607）和CCM3（PCD10）。這3種蛋白均為接頭蛋白，能夠和多種配體相互作用，參與多種生物學(xué)過程。

CCM1是一個支架蛋白，其包含F(xiàn)ERM、PTB和NPXY/F蛋白-蛋白相互作用結(jié)構(gòu)域，還包含有一個小的結(jié)構(gòu)域——G蛋白Krev-1/RAP1。Chang等（2008年）有關(guān)CCM1突變誘導(dǎo)胚葉細(xì)胞移植的實驗表明CCM1可使內(nèi)皮細(xì)胞自主維持適當(dāng)?shù)难軆?nèi)皮形態(tài)。Liu等（2011年）用嗎啉敲除斑馬魚的CCM1，發(fā)現(xiàn)其血管與微血管的形成均出現(xiàn)缺陷，伴隨有受損內(nèi)皮層的空泡形成和融合。

CCM2缺陷與家族性腦海綿狀血管畸形有關(guān)，而CCM2能夠與蛋白激酶MEKK3相互作用形成復(fù)合體，后者在胚胎血管發(fā)育中起到了關(guān)鍵性作用[4-5]。CCM2 C端部分（CCM2ct）的晶體結(jié)構(gòu)能夠緊密結(jié)合MEKK3的N端形成復(fù)合體，MEKK3或CCM2缺陷會引起顱內(nèi)出血和大腦血管滲漏，最終導(dǎo)致小鼠死亡[4-5]。敲除胚胎小鼠的內(nèi)皮細(xì)胞以及神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的CCM2基因會嚴(yán)重影響其血管生成并導(dǎo)致大型心臟、動脈、靜脈形態(tài)缺陷，使妊娠中期胚胎小鼠死亡，但Boulday 等（2011年）提出敲除神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的CCM2基因不會導(dǎo)致腦血管缺陷。Whitehead 等（2009年）發(fā)現(xiàn)CCM2基因雜合突變的小鼠皮下血管泄漏明顯，可通過RhoA藥物緩解。

CCM3是一種銜接蛋白，通過與其他信號蛋白相互作用以影響早期胚胎血管生成和心血管發(fā)育。其伙伴蛋白包括生發(fā)中心激酶（GCK）Ⅲ、CCM2、樁蛋白以及VEGFR2等。Xu等（2013年）提出GCKⅢ能誘導(dǎo)CCM3變形，形成GCK Ⅲct-CCM3異源二聚體。CCM3能結(jié)合GCKⅠ和STRIPAK復(fù)合物以維持血管膜的完整性[6]。CCM3包括CCM3a和CCM3b，雖然敲除其中之一不會導(dǎo)致表型變異，但同時敲除CCM3a和CCM3b基因會使心血管表型出現(xiàn)變化。Zheng等（2010年）發(fā)現(xiàn)STKS是CCM信號通路中的重要下游效應(yīng)器，在發(fā)育和疾病上可雙向調(diào)節(jié)內(nèi)皮細(xì)胞和上皮細(xì)胞的連接。

如上所述，CCM1、CCM2、CCM3是出血性腦卒中的危險因素，通過與各種配體結(jié)合影響內(nèi)皮以及血管穩(wěn)定性。

2.血管周細(xì)胞相關(guān)基因

腦周細(xì)胞是維持腦血管完整性的重要調(diào)節(jié)器，控制腦血管滲透性和血液流動。腦周細(xì)胞的缺陷與人類胎兒新生兒顱內(nèi)出血、成人腦卒中和神經(jīng)變性有關(guān)。作為微血管細(xì)胞的組成成分，周細(xì)胞能維持血腦屏障和血脊髓屏障的穩(wěn)定性，限制血漿成分和紅細(xì)胞滲入血管外。周細(xì)胞通過連接蛋白、口袋結(jié)構(gòu)等與內(nèi)皮細(xì)胞相連共同維持血管完整。

2.1 血管生成素-1（Ang-1）、Ang-2/可溶性酪氨酸激酶受體-2（Tie2）基因

Ang-1/Tie2維持內(nèi)皮細(xì)胞的穩(wěn)定性，防止血管滲漏，Ang-2 /Tie2促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞的降解，增加血管的通透性。Armulik等（2010年）發(fā)現(xiàn)Ang-1/Tie2能影響PDGF信號通路，從而影響周細(xì)胞在大腦血腦屏障中發(fā)揮重要功能。除此之外，Ang-1和Ang-2的表達(dá)量能影響出血性腦卒中的病情輕重以及預(yù)后[7]。

2.2 同源物4（Smad4）基因

研究顯示Smad4基因缺陷小鼠更易得先天性腦出血，Smad4通過與Notch胞內(nèi)段共同結(jié)合在N-鈣黏蛋白啟動子的RBP-J結(jié)合位點發(fā)揮對N-鈣黏蛋白的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)作用，進(jìn)而穩(wěn)定腦血管內(nèi)皮細(xì)胞-周細(xì)胞的相互作用并維持腦血管的完整性[8]。

2.3 Notch3基因

Notch3基因突變會引起常染色體顯性遺傳腦動脈病合并皮質(zhì)下梗死和白質(zhì)腦?。–ADSIL），使微小動脈血管平滑肌、微動脈血管平滑肌功能出現(xiàn)障礙，最后引起大腦神經(jīng)細(xì)胞凋亡。Notch3基因編碼細(xì)胞表面受體，在動脈發(fā)展中具有重要作用，而且表達(dá)于血管平滑肌細(xì)胞。Anne 等（2000年）有關(guān)CADSIL患者和轉(zhuǎn)基因小鼠的研究顯示，Notch3基因突變受體集中于動脈和前毛細(xì)管。斑馬魚大腦周細(xì)胞表達(dá)Notch3，Notch3基因突變斑馬魚的血腦障屏障功能受損，Notch3的信號正調(diào)節(jié)大腦周細(xì)胞增殖[9]。Zhong等（2001年）發(fā)現(xiàn)在斑馬魚和小鼠胚胎發(fā)育中， Notch信號能調(diào)節(jié)動靜脈特異性標(biāo)志物的表達(dá)。

3.星形膠質(zhì)細(xì)胞相關(guān)基因

在胚胎發(fā)育階段，星形膠質(zhì)細(xì)胞通過突起與內(nèi)皮細(xì)胞形成腦部微血管的鞘包裹，此時腦部微血管開始具有血液中物質(zhì)選擇性阻遏的能力，并能表達(dá)血腦屏障特征蛋白。Ribatti等（1993年）發(fā)現(xiàn)在腦微血管生長后期，星形膠質(zhì)細(xì)胞能誘導(dǎo)其形成完整的血腦屏障。體外培養(yǎng)的腦部血管內(nèi)皮細(xì)胞， 只有加入星形膠質(zhì)細(xì)胞條件培養(yǎng)基，才能重現(xiàn)血腦屏障的特性，說明星形膠質(zhì)細(xì)胞對血腦屏障的形成及功能具有重要作用。

3.1 VEGF基因

炎癥細(xì)胞因子會誘導(dǎo)星形膠質(zhì)細(xì)胞表達(dá)VEGF，包括VEGF-A及其調(diào)節(jié)器（HIF-1α）。Napoleone等（1996年）發(fā)現(xiàn)VEGF-A是血管形成的主要動力，VEGF-A基因雜突變會引起血管畸形和胚胎死亡。Azeb等（2012年）發(fā)現(xiàn)在多發(fā)性硬化小鼠模型中，星形膠質(zhì)細(xì)胞VEGF-A表達(dá)的失活能降低血腦屏障破裂，減少淋巴細(xì)胞浸潤、炎癥性神經(jīng)病理和脫髓鞘損傷，并減少麻痹的發(fā)生率。

3.2 載脂蛋白-2基因

受損神經(jīng)元能釋放載脂蛋白-2，通過自我呼救信號激活小神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞進(jìn)入受損神經(jīng)元[10]。

4. Ⅳ型膠原α1（COL4A1）基因

內(nèi)皮基膜是血腦屏障的重要結(jié)構(gòu)，是血腦屏障的第二道隔膜。由于基膜位于內(nèi)皮細(xì)胞上，在發(fā)生功能異常時，常會累及內(nèi)皮細(xì)胞，造成腦部血管的破裂或血腦屏障功能障礙。Bilguvar等（2009年）發(fā)現(xiàn)COL4A1 基因能編碼Ⅳ型膠原的α1鏈，是組成體內(nèi)組織所有基膜的最主要成分，Agtmael等（2005年）的實驗表明小鼠 COL4A1 基因突變與小血管穩(wěn)定性相關(guān)，可引起小鼠腦內(nèi)小血管出血。

5. 免疫細(xì)胞的自身炎癥相關(guān)基因

體內(nèi)免疫系統(tǒng)出現(xiàn)紊亂時免疫細(xì)胞會釋放大量細(xì)胞因子，其產(chǎn)生的神經(jīng)毒性介質(zhì)會損傷血腦屏障與基膜等，腦出血后出血周邊的炎癥反應(yīng)是導(dǎo)致出血性腦卒中患者腦功能障礙的重要原因之一[11]。腺苷脫氨酶（ADA）主要分布于人體的淋巴組織。ADA2僅存在于單核-巨噬細(xì)胞內(nèi)。主要功能是裂解神經(jīng)調(diào)質(zhì)腺苷、肌苷。敲除斑馬魚的ADA2基因可導(dǎo)致其胚胎呈現(xiàn)腦部出血的癥狀，這可能由于ADA2可影響單核-巨噬細(xì)胞的分化，從而使單核-巨噬細(xì)胞攻擊患者自身血管組織，引發(fā)血管炎癥反應(yīng)，造成血管壁破裂和損傷，導(dǎo)致腦卒中和血管炎[12]。

6. 腦小血管病變（CSVD）相關(guān)基因

CSVD患者的終動脈功能紊亂，且腦卒中與認(rèn)知功能減退風(fēng)險升高。叉頭框轉(zhuǎn)錄因子C1（FOXC1）功能改變可引發(fā)CSVD。FOXC1基因的片段錯義、無義、重復(fù)和刪除突變會引發(fā)血管周圍間隙擴張、腦白質(zhì)高信號和腔隙性腦梗死。FOXC1的表達(dá)過量或不足均會導(dǎo)致斑馬魚腦出血，與FOXC1相互作用的垂體同型框轉(zhuǎn)錄因子2（PITX2）與CSVD相關(guān)，PITX2突變的患者和小鼠PITX2 - / - 突變體均顯示出了腦血管病表型[13]。

7. 其 他

影響蛋白的基因[（α-內(nèi)收蛋白基因、靶向骨形成蛋白9基因、脂聯(lián)素基因、Ⅰ型膠原α2（COL1A2）基因]及影響體內(nèi)代謝的基因（載脂蛋白E （ ApoE） 基因、ACE基因、亞甲基四氫葉酸還原酶（MTHFR）基因、羥甲基戊二酸-輔酶A還原酶（HMGCR）基因]均會影響大腦內(nèi)的出血狀態(tài)，以下重點介紹ApoE、α-內(nèi)收蛋白、COL1A2基因。

ApoE可引起大腦淀粉樣血管病，從而導(dǎo)致腦出血，是腦葉、小腦出血的常見原因。Bell 等（2012年）發(fā)現(xiàn)ApoE4基因的小鼠周細(xì)胞中親環(huán)素A含量是其他小鼠的5倍，親環(huán)素A使核轉(zhuǎn)錄因子–kB表達(dá)增加，并升高基質(zhì)金屬蛋白酶水平，最終引發(fā)腦出血。吳萍等（2002年）發(fā)現(xiàn)ApoE4等位基因在腦出血患者中的比例較正常人高。Rannikm?e等（2013年）發(fā)現(xiàn)ApoE4等位基因可能會加重β-淀粉樣蛋白在血管中的沉積，后者與腦出血有關(guān)。

α-內(nèi)收蛋白是一種細(xì)胞膜骨架蛋白，在細(xì)胞中有多個功能位點，主要參與信號傳導(dǎo)及離子轉(zhuǎn)運，其與腦出血的關(guān)系源于高血壓病是腦出血的重要危險因素，大量研究表明α-內(nèi)收蛋白基因改變影響鈉-鉀-ATP酶以及鈉離子的轉(zhuǎn)運功能，從而引發(fā)高血壓病。

COL1A2基因是出血性腦卒中的候選基因，Wei等（2012年）發(fā)現(xiàn)COL1A2引起血管擴張從而導(dǎo)致動脈瘤形成，而動脈瘤破裂則會引發(fā)出血性腦卒中。

三、出血性腦卒中的基因治療手段

出血性腦卒中一般采取保守治療和手術(shù)治療，但目前阻斷相關(guān)發(fā)病基因或者激活治療靶點基因已成為出血性腦卒中的前沿醫(yī)學(xué)治療手段。目前研究最熱門的是CCM的基因治療。Krüpple樣轉(zhuǎn)錄因子4（KLF4）是CCM的治療靶點[14]。另外，RhoA受體ROCK以及細(xì)胞分裂周期蛋白42（Cdc42）或可成為治療CCM的藥物靶點[6]。 UNC13B缺失導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞ANGPT2分泌減少，應(yīng)用ANGPT2中和抗體均能減輕或治愈由CCM3不足引起的腦海綿狀血管畸形缺陷。

四、出血性腦卒中在中國已檢測的相關(guān)基因型

由于出血性腦卒中具有一定的遺傳性和民族差異性，故越來越多的研究者針對中國人出血性腦卒中的高?；蜻M(jìn)行了研究，表1是已發(fā)現(xiàn)的高危基因。查找出血性腦卒中的高?；蛴兄谠缙诜直娉鲅阅X卒中高危人群，更早對其行介入診斷治療，提高療效以及疾病生存率，因此規(guī)劃國人做基因檢測具有極其重要的意義。

表1? ? ? ? ? ?中國人出血性腦卒中危險基因

基 因 位 點

KCNK17 rs12214600

MYLK rs2222823

INK4/ARF rs2811712

PPARγ C1431T

MTHFR C677T

PRKCH 1425G/A

載脂蛋白H G341A（Ser88Asn）

血小板膜糖蛋白 807C/T

脂蛋白脂肪酶 TT型

參 考 文 獻(xiàn)

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（收稿日期：2019-06-28）

（本文編輯：洪悅民）