MMP-9基因rs3918242多態(tài)性與缺血性腦卒中的研究進(jìn)展

馬賓，李華欣，袁梅

(南華大學(xué)附屬第二醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科，湖南 衡陽 421001)

缺血性腦卒中(ischemic stroke，IS)是臨床常見的腦血管疾病之一，腦血管疾病是一種基因相關(guān)性疾病，由多個(gè)基因共同作用所致，目前發(fā)病機(jī)制尚不明確。IS是一種由遺傳和環(huán)境因素共同導(dǎo)致的疾病，全基因組關(guān)聯(lián)分析證實(shí)IS與基因多態(tài)性有關(guān)，且具有遺傳易感性，早期和準(zhǔn)確識(shí)別IS對(duì)實(shí)現(xiàn)良好的預(yù)后至關(guān)重要[1]?；|(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMP)9被證實(shí)是IS的獨(dú)立危險(xiǎn)因素并因此受到廣泛重視[2]，在炎癥反應(yīng)、細(xì)胞外基質(zhì)和基膜的降解過程中起關(guān)鍵作用，其通過破壞斑塊纖維帽成分加速斑塊破裂，參與心腦血管事件的發(fā)生發(fā)展[3-4]。有研究表明，MMP-9基因單核苷酸多態(tài)性與動(dòng)脈粥樣硬化、脂質(zhì)形成以及斑塊穩(wěn)定性等進(jìn)程密切相關(guān)[5-7]。rs3918242是MMP-9基因啟動(dòng)子，此位點(diǎn)單核苷酸多態(tài)性的改變引起了MMP-9基因編碼活性的不同改變，導(dǎo)致包括疾病易感性等在內(nèi)的多項(xiàng)研究結(jié)論不一致。MMP-9基因多態(tài)性位點(diǎn)檢測(cè)有望成為疾病易感性診斷和預(yù)后判斷的潛在標(biāo)志物。為深入了解rs3918242多態(tài)性與IS的關(guān)系，現(xiàn)就MMP-9基因及其多態(tài)性在IS中的研究進(jìn)展予以綜述。

1 MMP-9基因及rs3918242多態(tài)性

人MMP-9基因位于第20號(hào)染色體的長(zhǎng)臂上，由13個(gè)外顯子和12個(gè)內(nèi)含子組成，共有10個(gè)變異序列，這些變異大多數(shù)由胞苷轉(zhuǎn)變?yōu)樾剀?，其?個(gè)位于啟動(dòng)子，5個(gè)位于編碼區(qū)，1個(gè)位于3′非翻譯區(qū)；測(cè)序表明，從胞苷到腺苷的轉(zhuǎn)變會(huì)對(duì)蛋白表達(dá)水平或酶活性產(chǎn)生功能性影響[8]。

目前，MMP-9基因多態(tài)性的研究位點(diǎn)包括：1562C/T(rs3918242)、R279Q(rs2664538)、P574R(rs2250889)、3′非翻譯區(qū)(rs9509)等，其中對(duì)rs3918242位點(diǎn)的研究較為深入。隨著人類基因組計(jì)劃研究的深入，rs3918242啟動(dòng)子區(qū)C/T等位基因與哮喘[9]、胃癌[10]、精神分裂癥[11]等疾病的關(guān)系越來越受關(guān)注。近年來，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)MMP-9基因rs3918242啟動(dòng)子區(qū)C/T等位基因與IS之間的關(guān)系進(jìn)行了深入探討。

MMP-9基因的啟動(dòng)子區(qū)rs3918242序列參與分子水平調(diào)控，啟動(dòng)子區(qū)單核苷酸多態(tài)性的改變可能引起MMP-9基因編碼活性的改變，可從基因轉(zhuǎn)錄水平產(chǎn)生高轉(zhuǎn)錄活性的啟動(dòng)子基因型，導(dǎo)致MMP-9基因編碼的蛋白質(zhì)表達(dá)水平升高，從而導(dǎo)致MMP-9基因相關(guān)疾病的發(fā)生和發(fā)展[8]。rs3918242序列C等位基因位點(diǎn)可結(jié)合轉(zhuǎn)錄抑制蛋白，T等位基因位點(diǎn)不能結(jié)合轉(zhuǎn)錄抑制蛋白，而MMP-9基因多態(tài)性位點(diǎn)恰好位于基因與轉(zhuǎn)錄抑制蛋白結(jié)合的區(qū)域內(nèi)。在生理狀態(tài)下，rs3918242序列在結(jié)構(gòu)蛋白的裂解和蛋白酶活性中起調(diào)節(jié)作用，C與T等位基因的相互轉(zhuǎn)變可改變蛋白的結(jié)構(gòu)，使得轉(zhuǎn)錄抑制蛋白結(jié)合的能力下降，導(dǎo)致MMP-9基因編碼活性改變，從而促進(jìn)MMP-9過度釋放，參與IS的發(fā)病[12]。

2 rs3918242多態(tài)性增加IS易感性

經(jīng)過多年反復(fù)的研究，MMP-9基因rs3918242多態(tài)性與IS易感性之間的聯(lián)系逐漸被揭示。在中國(guó)人群中，Wen等[13]的Meta分析發(fā)現(xiàn)，rs3918242多態(tài)性不是IS的危險(xiǎn)因素；Nie等[14]的研究顯示，IS患者中MMP-9基因rs3918242位點(diǎn)TT基因型和T等位基因頻率顯著增加，T等位基因的轉(zhuǎn)錄活性明顯高于C等位基因，且攜帶T等位基因患者的IS發(fā)生率增加了1.5倍；Hao等[15]對(duì)MMP-9基因多態(tài)性與IS關(guān)系的研究證實(shí)，在CC基因型和CC+TC基因型的患者中IS的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)顯著增加；鐘望濤等[16]基于中國(guó)粵西地區(qū)漢族人群的研究證實(shí)，rs3918242多態(tài)性與IS的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)。

但有研究者在對(duì)300例IS患者(試驗(yàn)組)和同期門診300例健康者(對(duì)照組)進(jìn)行分析時(shí)，發(fā)現(xiàn)兩組的T等位基因頻率、CT+TT基因型頻率分布比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，rs3918242多態(tài)性不增加IS的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)且此位點(diǎn)多態(tài)性不足以構(gòu)成IS發(fā)病的獨(dú)立危險(xiǎn)因素[17]。該研究結(jié)論與此前有研究[13-16]認(rèn)為rs3918242基因的多態(tài)性能增加IS的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)不同。且多項(xiàng)Meta分析結(jié)論均提示，MMP-9基因rs3918242多態(tài)性會(huì)增加IS的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)[18-20]。但俞敏等[21]再次得出相反結(jié)論，MMP-9基因多態(tài)性與缺血性腦血管病無相關(guān)性；Gao等[22]對(duì)中國(guó)漢族人群的研究發(fā)現(xiàn)，MMP-9基因多態(tài)性與中國(guó)南方漢族人群的IS風(fēng)險(xiǎn)顯著相關(guān)，為進(jìn)一步研究MMP-9與不同人群IS風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)系提供了證據(jù)，但作用機(jī)制仍不明確。

Wu等[23]的一項(xiàng)Meta分析發(fā)現(xiàn)，隨著時(shí)間的推移，在等位基因模型、共顯性模型、顯性模型和隱性模型遺傳模型中，總?cè)巳褐蠱MP-9基因rs3918242多態(tài)性與IS之間的顯著關(guān)聯(lián)趨勢(shì)相對(duì)穩(wěn)定，95%置信區(qū)間越來越窄，說明rs3918242多態(tài)性與IS存在密切聯(lián)系。

在對(duì)國(guó)外人群的研究中，Buraczynska等[24]對(duì)波蘭人口進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，患者攜帶T等位基因發(fā)生IS的可能性是未攜帶T等位基因的1.9倍；然而，Szczudlik和Borratyńska[25]采用病例對(duì)照的研究方式，收集了1 541例IS與出血性腦卒中患者，發(fā)現(xiàn)rs3918242多態(tài)性并未增加波蘭人IS的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)。另有研究發(fā)現(xiàn)，rs3918242多態(tài)性與IS風(fēng)險(xiǎn)增加之間的顯著關(guān)聯(lián)性僅在亞洲人中存在，而在高加索人中不存在[20，23，26]；Montaner等[27]對(duì)西班牙人群進(jìn)行研究，未發(fā)現(xiàn)MMP-9基因rs3918242多態(tài)性與IS易感性相關(guān)。

一項(xiàng)基于患者自身狀況、年齡、性別等的研究表明，吸煙、糖尿病患者M(jìn)MP-9基因rs3918242多態(tài)性會(huì)顯著增加IS的患病風(fēng)險(xiǎn)；且當(dāng)患者年齡>65歲時(shí)，IS的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)顯著增加[23]。另外，以往也有研究證實(shí)了導(dǎo)致IS性別的差異與女性雌激素有關(guān)[18，28]。Wu等[23]的研究認(rèn)為，絕經(jīng)后女性MMP-9基因rs3918242多態(tài)性導(dǎo)致IS患病風(fēng)險(xiǎn)可能高于同齡男性；另有研究發(fā)現(xiàn)，頸動(dòng)脈僵硬度更顯著的女性患者rs3918242多態(tài)性T等位基因頻率更高，而T等位基因可能是女性動(dòng)脈粥樣硬化的高危因素[29]。

因此，MMP-9基因rs3918242多態(tài)性與IS易感性之間研究不明確的原因可能包括以下幾點(diǎn)：①分組標(biāo)準(zhǔn)不一致；②納入標(biāo)準(zhǔn)不一致，對(duì)照組缺乏影像學(xué)、實(shí)驗(yàn)室、神經(jīng)功能缺損等檢查數(shù)據(jù)支持，被診斷為無腦血管病病史，導(dǎo)致統(tǒng)計(jì)分析錯(cuò)誤和結(jié)果準(zhǔn)確性低下；③IS是一種復(fù)雜的疾病，很難證明單一位點(diǎn)的多態(tài)性與疾病之間的關(guān)系，如未考慮rs3918242與其他基因的相互作用，也會(huì)造成研究結(jié)論不一致；④未進(jìn)行年齡、性別、生活習(xí)性、患者基礎(chǔ)疾病等分層分析；⑤研究樣本量較少，如能在未來的研究中進(jìn)行大樣本多中心的研究，結(jié)果將更有價(jià)值；⑥不同遺傳背景的人對(duì)疾病的遺傳易感性不同，未考慮種族之間的差異。

3 rs3918242多態(tài)性與IS不同分型有關(guān)

根據(jù)急性IS試驗(yàn)分型[30]，可將IS分為大動(dòng)脈粥樣硬化型(large artery atherosclerosis，LAA)、小動(dòng)脈閉塞型、心源性栓塞型、其他明確原因型和原因不明型。rs3918242多態(tài)性能在轉(zhuǎn)錄水平影響基因表達(dá)調(diào)控，導(dǎo)致MMP-9的合成增多和酶活性的變化；動(dòng)脈粥樣硬化被認(rèn)為是一個(gè)脂蛋白驅(qū)動(dòng)的疾病，脂蛋白和炎癥反應(yīng)可促進(jìn)LAA的形成。在動(dòng)脈粥樣硬化早期損傷過程中，內(nèi)皮下基質(zhì)中的低密度脂蛋白出現(xiàn)積累和化學(xué)修飾，形成泡沫細(xì)胞，導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞損傷、黏附分子表達(dá)活性增強(qiáng)、白細(xì)胞游走募集，可能是LAA的促發(fā)因素[31]。MMP-9可調(diào)控多種生長(zhǎng)因子、細(xì)胞因子、細(xì)胞黏附分子和趨化因子的活性[32]，通過降解細(xì)胞外基質(zhì)和基膜，不僅可導(dǎo)致內(nèi)皮下基質(zhì)中炎癥細(xì)胞遷移，還會(huì)使斑塊纖維帽變薄，斑塊破裂加劇，從而導(dǎo)致LAA進(jìn)一步惡化。

劉筱潔[33]研究發(fā)現(xiàn)，與健康人群相比，T等位基因頻率在LAA人群中升高7.73%，提示MMP-9基因rs3918242多態(tài)性與LAA相關(guān)，且T等位基因是LAA的易感基因。岳蘊(yùn)華等[34]根據(jù)新提出的急性IS試驗(yàn)分型[35]，將284例IS患者分為3個(gè)亞組：動(dòng)脈粥樣硬化血栓形成組、小動(dòng)脈病變組、心源性腦栓塞組，首次報(bào)道了MMP-9基因rs3918242多態(tài)性與維吾爾族人群IS發(fā)生無明顯相關(guān)性，但可能與動(dòng)脈粥樣硬化血栓形成型IS相關(guān)。隨后研究發(fā)現(xiàn)，LAA組、小動(dòng)脈閉塞型組的rs3918242位點(diǎn)T等位基因、CT+TT頻率和C/T+T/T 基因型頻數(shù)均高于對(duì)照組[36-37]。李艾帆等[17]發(fā)現(xiàn)，IS亞型中MMP-9 rs391824啟動(dòng)子區(qū)各基因型頻率及等位基因頻率比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；Wu等[23]的Meta分析發(fā)現(xiàn)，與對(duì)照組相比，病例組T等位基因攜帶者出現(xiàn)LAA的風(fēng)險(xiǎn)更高。因此，高度推測(cè)MMP-9基因rs3918242多態(tài)性在LAA亞型中較其他類型的IS起更重要的作用。

另外，鐘望濤等[16]在對(duì)中國(guó)南方人群的研究中，將經(jīng)數(shù)字剪影血管造影確診的患者根據(jù)中國(guó)IS亞型分型標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，與對(duì)照組相比，rs3918242多態(tài)性在LAA亞型組的基因型分布差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，且在隱形模型中，攜帶A/A基因型個(gè)體的患病風(fēng)險(xiǎn)高于攜帶G/G+G/A基因型的個(gè)體；Li等[12]研究發(fā)現(xiàn)，MMP-9基因rs3918242多態(tài)性在LAA亞型中具有更高的風(fēng)險(xiǎn)，在其他IS亞型之間未觀察到統(tǒng)計(jì)學(xué)關(guān)聯(lián)?？梢?，關(guān)于rs3918242位點(diǎn)等位基因頻率的研究尚存在分歧，可能與人群差異有關(guān)，但確切結(jié)論還有待進(jìn)一步研究。

4 rs3918242多態(tài)性增加出血轉(zhuǎn)化發(fā)生率

迄今為止，關(guān)于出血轉(zhuǎn)化(hemorrhagic transformation，HT)的機(jī)制研究較多，目前普遍認(rèn)為其可能與血腦屏障的破壞有關(guān)，導(dǎo)致梗死灶內(nèi)發(fā)生繼發(fā)出血[38]。因此，HT被認(rèn)為是IS患者常見的急性并發(fā)癥，但rs3918242位點(diǎn)與HT發(fā)生的確切機(jī)制尚不明確。

Montaner等[27]研究了rs3918242位點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)rs3918242多態(tài)性與HT之間無關(guān)聯(lián)；Fernández-Cadenas等[39]對(duì)885例急性IS患者進(jìn)行分析，結(jié)果表明MMP-9基因與腦梗死后HT發(fā)生率無關(guān)，且MMP-9基因多態(tài)性在給予阿替普酶治療后也與HT的發(fā)生無關(guān)，在HT患者中觀察到的MMP-9水平升高可能是由MMP-9基因參與的不同過程引起。然而，Zhang等[40]研究發(fā)現(xiàn)在有HT患者中，C等位基因的頻率顯著高于T等位基因，提示rs3918242多態(tài)性與中國(guó)人的HT風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)。此前進(jìn)行的研究是基于單個(gè)基因多態(tài)性的探討，Yi等[41]在研究中，考慮了基因和基因之間相互作用與HT的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)高危交互基因型患者的HT發(fā)生率明顯高于低危交互基因型，且該研究首次發(fā)現(xiàn)攜帶rs3918242和rs3787268高風(fēng)險(xiǎn)交互基因型的IS患者發(fā)生HT的風(fēng)險(xiǎn)增加2.08倍。Wang等[42]的Meta分析發(fā)現(xiàn)，在顯性模型下，rs3918242多態(tài)性可能與HT易感性相關(guān)，MMP-9基因rs3918242位點(diǎn)的C/T等位基因的轉(zhuǎn)變可能降低HT的風(fēng)險(xiǎn)。近年Dusanovic Pjevic等[43]對(duì)166例急性IS患者進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，IS患者在接受阿替普酶治療后，MMP-9基因rs3918242位點(diǎn)基因型的頻率與無HT患者比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，且首次在HT亞組中觀察到，2型實(shí)質(zhì)性血腫患者更可能具有rs3918242多態(tài)性的TT基因型，故高度懷疑rs3918242多態(tài)性的TT基因型是接受溶栓治療的IS患者顱內(nèi)出血的危險(xiǎn)因素。

rs3918242多態(tài)性參與阿替普酶溶栓后HT的機(jī)制可能是阿替普酶可增加MMP-9的表達(dá)[44]，T純合子及雜合子較C/C純合子更能誘導(dǎo)前體MMP-9合成[45]，而TT基因型個(gè)體中MMP-9血漿水平較高[46]，MMP-9基因rs3918242多態(tài)性存在于含有抑制轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點(diǎn)的調(diào)節(jié)元件中，C與T等位基因的轉(zhuǎn)換導(dǎo)致這個(gè)結(jié)合位點(diǎn)的取消，因此T等位基因的啟動(dòng)子活性更高，可導(dǎo)致HT[47-48]。

5 rs3918242多態(tài)性影響神經(jīng)功能缺損

目前一致認(rèn)為，腦卒中后引起的血管內(nèi)皮損傷會(huì)引起一系列炎癥反應(yīng)，刺激中性粒細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞等細(xì)胞激活與釋放MMP-9[49-50]，通過降解細(xì)胞外基質(zhì)增加血腦屏障通透性并破壞血管床，導(dǎo)致神經(jīng)功能惡化等不良預(yù)后[51]。在IS首次發(fā)生后，急性IS患者出現(xiàn)神經(jīng)功能缺損，其中能恢復(fù)功能獨(dú)立性且不影響正常生活者占50%～70%，永久殘疾影響日常生活者占15%～30%，發(fā)病后3個(gè)月需要系統(tǒng)康復(fù)者約占20%[52-53]，以上因素與腦卒中患者死亡率和預(yù)后長(zhǎng)期功能障礙恢復(fù)情況密切相關(guān)。

Manso等[54]研究了546例IS患者M(jìn)MP-2和MMP-9基因多態(tài)性在恢復(fù)中的作用，結(jié)果發(fā)現(xiàn)MMP-9基因側(cè)翼序列5 kb內(nèi)的4個(gè)單核苷酸多態(tài)位點(diǎn)與IS預(yù)后無明顯相關(guān)性，并表明影響IS預(yù)后結(jié)果的是MMP-2基因多態(tài)性，而不是MMP-9基因。且2011—2016年，暫未發(fā)現(xiàn)關(guān)于MMP-9基因單一位點(diǎn)多態(tài)性與IS患者預(yù)后關(guān)系的報(bào)道[55]。另有研究發(fā)現(xiàn)，rs3918242多態(tài)性與IS患者預(yù)后無明顯相關(guān)性[36]。由于急性IS患者的神經(jīng)功能惡化或神經(jīng)功能恢復(fù)等預(yù)后情況非常復(fù)雜，特定基因的單一多態(tài)性可能不能完全解釋，故Yi等[56]在通過對(duì)p53 rs1042522、鼠雙微粒體基因2 rs2279744和MMP-9 rs3918242進(jìn)行基因-基因相互作用分析時(shí)發(fā)現(xiàn)，與單獨(dú)的單一變體相比，3個(gè)基因的協(xié)同作用可導(dǎo)致更高的腦神經(jīng)惡化風(fēng)險(xiǎn)和較差的預(yù)后結(jié)果。對(duì)入院美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生院神經(jīng)功能缺損評(píng)分>16分的患者進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，rs1056628 AC/CC和rs3918242 CT/TT與早期神經(jīng)功能缺損風(fēng)險(xiǎn)獨(dú)立相關(guān)，且在急性IS合并心房顫動(dòng)的患者中較常見[57]。

近年來，國(guó)內(nèi)外對(duì)MMP-9基因單一rs3918242多態(tài)性與臨床預(yù)后的相關(guān)研究較少，特別是腦梗死后腦水腫及遠(yuǎn)期生活質(zhì)量。免疫因素、腦內(nèi)淋巴循環(huán)障礙、炎癥反應(yīng)等過程影響腦梗死后腦水腫或患者遠(yuǎn)期生活質(zhì)量，未來可以重點(diǎn)探討相關(guān)基因多態(tài)性與IS患者預(yù)后的相關(guān)性，以改善腦卒中患者的預(yù)后，提高患者的遠(yuǎn)期生活質(zhì)量。

6 小 結(jié)

MMP-9基因多態(tài)性通過不同的機(jī)制參與IS的進(jìn)展，早期檢測(cè)MMP-9基因位點(diǎn)多態(tài)性可能預(yù)防疾病的發(fā)生，甚至為預(yù)測(cè)臨床預(yù)后提供一定思路。且目前的臨床研究大大提高了研究者對(duì)IS的理解，從而為神經(jīng)系統(tǒng)疾病提供新的治療方法，并為提高患者疾病診斷率、預(yù)后康復(fù)率提供潛在可能。此外，在未來的研究中，研究者可以設(shè)計(jì)多態(tài)性位點(diǎn)特異性敲除小鼠進(jìn)行進(jìn)一步探索，對(duì)蛋白靶點(diǎn)、信號(hào)通路進(jìn)行全面研究，以為IS靶向治療提供重要的機(jī)制支持。