脂聯(lián)素基因單核苷酸多態(tài)性與冠心病相關(guān)性的研究進展

向曉華，韋傳東

(1.桂林醫(yī)學(xué)院臨床醫(yī)學(xué)院，廣西 桂林 541000；2.桂林醫(yī)學(xué)院第二附屬醫(yī)院，廣西 桂林 541000)

0 引言

脂聯(lián)素(adiponectin, APN)是由脂肪細胞所分泌的具有獨特生物學(xué)活性的一種內(nèi)源性蛋白質(zhì)激素，也被稱為脂肪補體相關(guān)蛋白30(Acrp30)、脂肪組織最豐富的基因轉(zhuǎn)錄物1(apM1)、AdipoQ 或脂粘連蛋白28(GBP28)。隨著人類基因組計劃(Hapmap)基因技術(shù)的不斷發(fā)展，大量冠心病相關(guān)基因已被發(fā)現(xiàn)，其中APN 是目前發(fā)現(xiàn)的對心血管疾病具有保護性作用的脂肪因子，其在血液循環(huán)中濃度與心血管疾病的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。心血管疾病已成為全球最主要的死亡原因之一。據(jù)有關(guān)研究發(fā)現(xiàn)低脂聯(lián)素血癥可能成為心血管疾病的獨立危險因子之一，因此，脂質(zhì)代謝相關(guān)基因已成為冠心病易感候選基因的研究熱點和重點。APN 的水平與功能可能受APN 及其受體基因單核苷酸多態(tài)性的相互影響，間接或直接影響著冠心病的發(fā)生和演變，但目前在這方面的研究分析還存在不一致的現(xiàn)象。因此，本文將對APN 及其受體基因多態(tài)性在心血管疾病中的研究作一綜述。

1 脂聯(lián)素及其受體的分子特征與功能

1.1 脂聯(lián)素的基因結(jié)構(gòu)及生物學(xué)功能

脂聯(lián)素首次被發(fā)現(xiàn)于小鼠的成熟脂肪細胞中，由于與補體因子C1q 具有同源性，首次命名為“脂肪細胞補體相關(guān)蛋白30”(Acrp30)[1]。已證實人脂聯(lián)素基因序列位于染色體 3q27 上，編碼蛋白含有 244 個氨基酸，分子量約為 30 kD，基因全長約為 17 kb，有四個結(jié)構(gòu)域，包括氨基末端信號序列、非同源或高變區(qū)、含有22 個膠原重復(fù)序列(8 個完全重復(fù)的Gly-X-Pro 和14個不完全重復(fù)的Gly-X-Y)的膠原區(qū)和羧基末端C1q-like 球狀結(jié)構(gòu)域組成。APN 在人體內(nèi)表現(xiàn)為兩種結(jié)構(gòu)形式：全長脂聯(lián)素結(jié)構(gòu)域和球型脂聯(lián)素結(jié)構(gòu)域。全長脂聯(lián)素結(jié)構(gòu)域在循環(huán)系統(tǒng)中以較高的濃度存在，主要以不同的分子量形式存在，即低分子量(三聚體)、中分子量(六聚體)和高分子量(HMW，多聚體)。而球型脂聯(lián)素結(jié)構(gòu)域濃度相對較低，主要以三聚體形式存在，但球型脂聯(lián)素結(jié)構(gòu)域較全長脂聯(lián)素結(jié)構(gòu)域具有更為廣泛的生物學(xué)活性。全長脂聯(lián)素結(jié)構(gòu)域和球型脂聯(lián)素結(jié)構(gòu)域又可通過與相應(yīng)的受體結(jié)合激活不同的細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路發(fā)揮其調(diào)節(jié)細胞的功能。APN 在正常人體血液循環(huán)中含量豐富，測得血清中的濃度水平在5～30ug/mL 之間，約占血清總蛋白含量的0.05%以上[2]。

研究發(fā)現(xiàn)APN 與腫瘤壞死因子α(INF-α)的結(jié)構(gòu)及其相似，可分別與二者的受體相互結(jié)合，且具有共同的信號通路，能夠相互抑制、相互拮抗，發(fā)揮其生物學(xué)效應(yīng)。因INF-α可以通過損傷內(nèi)皮細胞，促進凝血，抑制纖溶，促進單核細胞對內(nèi)皮細胞的黏附以及促進血管平滑肌細胞增殖和遷移等作用，參與了動脈粥樣硬化及冠心病的發(fā)生與演變?nèi)^程。因此，APN 可以通過競爭性抑制INF-α的作用，阻止這一過程的發(fā)生，從而發(fā)揮其抗炎的生物學(xué)效應(yīng)。APN 還可以通過抑制A 類巨噬細胞清道夫受體表達，阻止巨噬細胞向泡沫細胞的轉(zhuǎn)化，從而減少內(nèi)皮下脂質(zhì)的大量累積，發(fā)揮抗炎和抗動脈粥樣硬化的作用。APN 可抑制脂肪酸合成酶，減少脂質(zhì)產(chǎn)生、轉(zhuǎn)運、聚集，抑制糖異生，降低胰島素抵抗。APN 還可通過促使內(nèi)皮源性NO 產(chǎn)生與釋放增加，而直接對血管內(nèi)皮細胞功能起保護作用。APN 也與氧化應(yīng)激具有相關(guān)性，可抑制氧化應(yīng)激反應(yīng)這一過程。APN還具有促進內(nèi)皮修復(fù)和減輕內(nèi)皮功能障礙的特性。APN 能降低血液中甘油三酯和低密度脂蛋白的含量，而增加高密度脂蛋白的含量，減輕動脈粥樣硬化的病變。以上的每一個環(huán)節(jié)都與動脈粥樣硬化和冠心病的發(fā)展及演變息息相關(guān)，由此可見，APN 在動脈粥樣硬化和冠心病的發(fā)生發(fā)展過程中的保護作用尤為重要。

1.2 脂聯(lián)素受體的基因結(jié)構(gòu)及生物學(xué)功能

脂聯(lián)素受體由 Yamauchi 等人在2003 年首次從人類和小鼠脂肪組織中運用分子克隆技術(shù)而分別克隆出來的受體，確定了脂聯(lián)素存在兩種形式的異構(gòu)體受體，自此將其分別命名為 AdipoR1、AdipoR2，其大小分別為 2.0 kb 和 4.0 kb[3]。人 AdipoR1 基因編碼 375 個氨基酸，AdipoR2 基因編碼 386 個氨基酸，分別位于染色體 1p36.13-q41 和 12p13.31 兩個位點[4]。研究表明，AdipoR1/AdipoR2 都包含 7 次跨膜結(jié)構(gòu)的蛋白，氨基末端在細胞膜外，羧基末端在細胞膜內(nèi)，與 G 蛋白偶聯(lián)受體家族結(jié)構(gòu)的拓撲結(jié)構(gòu)相反[5]。AdipoR 是介導(dǎo)APN 生物學(xué)作用的關(guān)鍵蛋白，與脂聯(lián)素特異性結(jié)合后發(fā)揮其相應(yīng)的生物學(xué)作用。在疾病發(fā)生與進展過程中AdipoR 含量上調(diào)或下調(diào)以及其活化狀態(tài)改變都可以導(dǎo)致細胞對 APN 的敏感性改變，從而影響細胞的代謝及其功能，成為促進疾病發(fā)生與發(fā)展的機制之一。目前對于AdipoR 的研究多集中在 AdipoR1，AdipoR1 被認為是介導(dǎo)脂聯(lián)素生物學(xué)效應(yīng)的主要受體之一，編碼 AdipoR1 的基因在啟動子、外顯子、內(nèi)含子區(qū)域都存在多個單核苷酸多態(tài)性(singlenucleotide polymorphisms，SNPs)位點。AdipoR1 對脂聯(lián)素球型結(jié)構(gòu)域具有高度的親和性，而且抑制 AdipoR1 可以減少脂聯(lián)素介導(dǎo)的脂肪酸氧化。脂聯(lián)素與 AdipoR1 結(jié)合后，由 AdipoR1 介導(dǎo)的腺嘌呤單核苷酸磷酸激酶(AMPK)被激活，可有效的改善心肌細胞內(nèi)能量代謝，降低低密度脂蛋白和三酰甘油的含量，增加高密度脂蛋白的含量，減輕動脈粥樣硬化病變等作用。

2 脂聯(lián)素抗動脈粥樣硬化的可能機制

動脈粥樣硬化(AS)是冠心病、腦梗死、外周血管病等多種血管性疾病的病理基礎(chǔ)。越來越多的證據(jù)顯示，動脈粥樣硬化是一種慢性炎癥反應(yīng)，血管內(nèi)皮的損傷、單核細胞粘附進入內(nèi)皮攝取脂質(zhì)轉(zhuǎn)化為泡沫細胞以及引起平滑肌細胞的增殖和遷移等因素，都是動脈粥樣硬化斑塊形成的重要環(huán)節(jié)。在動脈硬化的初始階段，增高的脂蛋白特別是氧化修飾低密度脂蛋白和膽固醇可直接透入動脈內(nèi)膜和中膜，或者是多種炎性刺激因子如TNF-a、IL-6 作用下，損傷內(nèi)皮細胞，激活了核轉(zhuǎn)錄因子 NF-κB 信號通路，使內(nèi)皮細胞和血小板黏附分子，如血管細胞黏附分子(VCAM-1)、選擇素-E 及細胞間黏附分子-1(ICAM-1)的表達增加，使循環(huán)中的單核細胞黏附到受損的血管內(nèi)皮細胞上，黏附的單核細胞隨后受局部產(chǎn)生的化學(xué)趨附分子的吸引遷移到內(nèi)膜下，并進一步分化為巨噬細胞，隨后，在清道夫受體介導(dǎo)下，巨噬細胞吞噬修飾化的LDL，再經(jīng)過溶酶體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體的處理，多余的膽固醇就會在乙酰輔酶A 膽固醇?；D(zhuǎn)移酶的作用下酯化并以脂滴的形式儲存于胞漿中。當細胞內(nèi)脂滴蓄積到一定程度時，脂質(zhì)堆積就會形成泡沫細胞。這一過程是動脈粥樣硬化形成的機制之一。

3 脂聯(lián)素基因單核苷酸多態(tài)性與冠心病

冠狀動脈粥樣硬化性心臟病(coronary atherosclerosis heart disease, CHD)，簡稱冠心病，也稱缺血性心臟病(ischemic heart disease)，是由冠狀動脈發(fā)生粥樣硬化從而引起血管管腔狹窄或閉塞導(dǎo)致心肌缺血缺氧或壞死而引起的心臟病，也是最常見的心腦血管疾病之一，嚴重危害著人類的身心健康?！吨袊难懿蟾?018》顯示，我國心血管病患病率及死亡率不斷攀升，估算心血管病現(xiàn)患人數(shù) 2.9 億，其中冠心病患者就達 1100 萬[6]。

對定位于染色體3q27 區(qū)域的APN 基因進行全基因組掃描證實此區(qū)域存在代謝綜合征和冠心病的易感基因位點，因而此區(qū)域的基因變異可能與冠心病有著密切相關(guān)性。APN 相關(guān)編碼基因單核苷酸多態(tài)性可影響血清脂聯(lián)素水平與功能，進而影響脂聯(lián)素抗炎、抗動脈粥樣硬化形成和胰島素抵抗等功能。目前已發(fā)現(xiàn)APN 基因常見的單核苷酸多態(tài)性位點有10 余種，結(jié)合國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析，研究得比較多的是內(nèi)含子區(qū)(rs1501299)、外顯子區(qū)(rs2241766)、啟動子區(qū)(rs266729)等位點。有研究表明rs1501299 與冠心病顯著相關(guān)，且rs1501299 的T 等位基因比G 等位基因攜帶者患冠心病的風(fēng)險更高[7-9]。然而，另外一些相關(guān)研究分析并未發(fā)現(xiàn)rs1501299 與冠心病具有相關(guān)性[10-12]。研究發(fā)現(xiàn) rs2241766 多態(tài)性也與中國漢族人群的早發(fā)冠心病易感性相關(guān)[13]。zhang 等人的研究顯示，rs2241766的多態(tài)性突變可顯著增加發(fā)生心肌梗死的風(fēng)險，特別是在隱性遺傳模式下，它的貢獻可能是相互獨立的[14]。相關(guān)Meta 分析表明，rs2241766 與冠心病易感性顯著相關(guān)[12,15]。同樣也有研究表明，未發(fā)現(xiàn)rs2241766 與冠心病存在相關(guān)性[10]。趙小蕾等人對“脂聯(lián)素基因多態(tài)性與冠心病的關(guān)聯(lián)研究”提示脂聯(lián)素基因rs266729 和rs16861205 位點與廣東漢族人群冠心病有關(guān)聯(lián)性[16]。一些研究發(fā)現(xiàn)rs266729 與脂聯(lián)素的濃度相關(guān)，而rs17300539 與脂聯(lián)素水平無關(guān)[17,18]。相關(guān)Meta 分析結(jié)果表明rs266729、rs1501299、rs2241766 和rs17300539 多態(tài)性與某些人群的冠心病易感性顯著相關(guān)[7,12,15]。rs3774261 多態(tài)性位于第2內(nèi)含子，包括 A 和 G 兩種等位基因，研究表明rs3774261 多態(tài)性G 等位基因與東北漢族人群患CHD 的風(fēng)險有關(guān)[19]。然而，上述國內(nèi)外關(guān)于APN 基因的各種單核苷酸多態(tài)性與心血管疾病相關(guān)性研究的結(jié)論并一致，甚至SNPs 之間的存在一些矛盾的現(xiàn)象，考慮可能受參與對象的種族、研究設(shè)計、隊列大小、環(huán)境遺傳因素等影響。各APN 基因的單核苷酸多態(tài)性與冠心病的相關(guān)性還有待進一步實施大量研究去證實。

4 脂聯(lián)素受體基因單核苷酸多態(tài)性與冠心病

對于脂聯(lián)素受體基因的單核苷酸多態(tài)性與冠心病易感性的研究，關(guān)注得比較多的是對AdipoR1 的研究。一項對AdipoR1的3 個SNPs 位 點(rs7539542-G，rs7514221-C 和rs3737884-G)研究發(fā)現(xiàn)，其SNPs 位點顯著增加了無糖尿病患者的冠心病患病風(fēng)險[20]。rs7539542 位于 AdipoR1 基因的外顯子區(qū)域。有研究提示rs7539542 GG 基因型可能與動脈粥樣硬化發(fā)生的風(fēng)險增加相關(guān)，該SNP 可能在AdipoR1 的轉(zhuǎn)錄后調(diào)控中起重要作用[21]。Ignatios 等[22]通過橫斷面研究單核細胞表面 AdipoR1 的 mRNA 和蛋白質(zhì)表達水平、脂聯(lián)素水平與冠狀動脈粥樣硬化程度的相關(guān)性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)冠心病多支病變較單支血管病變者有較高的 AdipoR1 mRNA 表達水平，這與以往關(guān)聯(lián)研究的結(jié)果不一致，推測 AdipoR1 mRNA 和蛋白質(zhì)表達水平的增加可能用來對抗冠心病發(fā)生發(fā)展過程中過度的炎癥反應(yīng)和動脈粥樣硬化的進展，這或許可以提供一個潛在的藥物治療靶點，即可以通過分析 AdipoR1 可能的 SNPs 位點是如何影響并激活脂聯(lián)素受體來發(fā)揮其有益作用的，從而阻止冠心病患者動脈粥樣硬化的進展。盡管越來越多的與冠心病易感性相關(guān)的AdipoR1 基因多態(tài)性位點被發(fā)現(xiàn)，但目前發(fā)現(xiàn)的這些多態(tài)性位點多位于基因內(nèi)含子區(qū)域或者非翻譯區(qū)，AdipoR1 基因功能區(qū)變異與冠心病易感性的關(guān)系以及 AdipoR1 基因在冠心病患者的表達水平高低尚待進一步研究驗證。

5 結(jié)語

目前國內(nèi)外關(guān)于APN 的研究，基因啟動子區(qū)域主要集中在位于5' 側(cè)翼區(qū)的-11391 G/A (rs17300539) 和-11377G/C (rs266729)，研究指出-11391G/A (rs17300539) 不同的等位基因可能與較高的脂聯(lián)素水平有關(guān)，而 - 11377G/C(rs266729)不同的等位基因可能與較低的APN 水平有關(guān)。外顯子與內(nèi)含子區(qū)域主要集中在外顯子2 SNP +45T/G (rs2241766) 和內(nèi)含子2 SNP+ 276G/T (rs1501299)，可能主要作用均是減少APN 的表達，在調(diào)節(jié)APN 的分泌方面也起到重要作用。根據(jù)以上分析表明，結(jié)合國內(nèi)外的研究提示在不同地區(qū)不同多態(tài)位點與冠心病的相關(guān)性研究結(jié)論并不一致。通過檢測血漿APN 水平，有利于評估冠心病患者的風(fēng)險，有利于臨床醫(yī)生早期進行合理的干預(yù)治療、改善預(yù)后。APN 水平降低使得其保護作用減弱，預(yù)防動脈粥樣硬化發(fā)生發(fā)展的作用減弱，推測提高APN 水平可能是防治CHD 的新方法，因此，為CHD 患者補充APN，為冠心病的治療提供了一種新的治療思路。冠心病組患者血清APN 水平顯著低于對照組，且病變血管支數(shù)越多、Gensini 評分越高，血清APN 水平越低；提示APN 水平越低，冠狀動脈粥樣硬化程度越重，因此，臨床上可嘗試將APN 作為冠心病的診療靶點[23]。總之，需要發(fā)現(xiàn)更多與冠心病發(fā)病有關(guān)的疾病候選基因作為遺傳標記，使其能夠盡早發(fā)現(xiàn)高危冠心病人群，早期篩查，為患者制定個體化臨床決策的選擇及疾病預(yù)后的評估、新的藥物治療靶點的研究提供參考價值。