5-脂氧合酶激活蛋白(ALOX5AP)基因多態性在缺血性卒中中的研究進展

車爽 臺虹

腦血管疾病(cerebrovascular disease, CVD)是神經系統的常見病和多發病，死亡率占所有疾病的10%，是目前人類因疾病死亡的三大原因之一，心腦血管疾病對身體健康造成嚴重威脅也是目前主要的致死和致殘原因。在我國，每年死于腦卒中的人數超過100萬，是缺血性心臟病死亡人數的2～3倍，50%～70%的存活者留有癱瘓失語等嚴重后遺癥，給社會和家庭帶來沉重負擔。

腦血管疾病分類方法不同：(1)根據神經功能缺失持續時間分為：不足24小時者稱為短暫性腦缺血發作(TIA),超過24小時者稱為腦卒中；(2)根據病情嚴重程度分為小卒中、大卒中和靜息性卒中；(3)根據病理性質可分為缺血性卒中和出血性卒中；前者又稱為腦梗死，包括腦血栓形成和腦栓塞；后者包括腦出血和蛛網膜下腔出血。缺血性卒中是目前最常見的，約占中風的80%～90%。美國按缺血性卒中病理機制分為：①動脈粥樣硬化血栓性腦梗塞；②心源性栓塞性腦梗塞；③腔隙性腦梗塞(LACI)。中風是一種復雜的神經系統綜合征，高血壓、高膽固醇血癥、糖尿病及不良的生活方式等可誘發中風的發生。另外，缺血性腦血管疾病是一種典型的多因素疾病，而且是幾種遺傳因素促成的危險性疾病。最近在冰島發現5-脂氧合酶激活蛋白(ALOX5AP)基因多態性與卒中相關[1-2]。

這個基因通過全基因組連鎖分析和隨后的相關病例對照研究，確定了在冰島人口中與其相關。隨后許多國家對這個基因在缺血性腦血管病中的作用進行了研究，由于因子的納入標準、中風的定義和亞型、年齡、人種和病人數目的不同，結果各不相同。本文就這方面研究進展綜述如下。

1 5-LOX的結構和功能

脂氧合酶(LOs)是脂質過氧化酶加雙氧酶家族，其在脂質生成、炎癥及變態反應中起重要作用。5-脂氧合酶(EC1.13.11.34,5lipoxygenase，5-LOX)是脂氧合酶的同功酶，是一種含鐵離子的單體酶,分子量約為72000～80000D,是機體花生四烯酸(AA)生成活性分子白三烯(LTs)的關鍵酶,它也催化生成脂毒素。LTs具有很強的抗炎、調節免疫反應和組織的動態平衡作用。白三烯是重要的促炎因子，可激活白細胞、促進單核細胞與血管內皮的粘附、增加血管通透性[3]。5-LOX是脂質過氧化酶加雙氧酶家族中的一員,在某些方面與這一家族的其他成員不同,它需要一個特定的激活蛋白-5-脂氧合酶激活蛋白(5-lipoxygenase activating protein, ALOX5AP，FLAP)。當細胞激活后,5-LOX從胞質移至核膜這一過程依賴于ATP和Ca2+,從而靠近底物和FLAP[4]。FLAP是一個18-kDa(千道爾頓)的膜蛋白質，FLAP與5-LOX相互作用同時需要5-LOX的細胞活性。FLAP向AA傳遞5-LOX產生5-過氧化氫甘碳四烯酸(5-HPETE)，5-HPETE被水解產生LTA4，LTA4在中性粒細胞和單核細胞中通過LTA4水解酶被轉變成LTB4；LTA4在嗜酸性粒細胞、嗜堿性粒細胞和肥大細胞中通過LTC4合酶作用隨著谷胱甘肽和LTC4的減少而成對的減少。LTC4通過轉移酶和肽酶能被分別轉換成LTD4和LTE4。LTs結合各自細胞表面的受體(G蛋白偶聯受體BLT1和BLT2的白三烯B4;CysLT1和CysLT2受體的白三烯C4、D4、E4)促進炎癥反應，免疫應答宿主防御對抗感染[5-6]。

2 ALOX5AP的基因結構

它位于染色體13ql2-13，包含5個外顯子，4個內含子，長度為3Ikb，是一含有4個標志性單核苷酸多態性(single nucleotide polymorphism，SNp)的單位體。

3 ALOX5AP基因突變與ICVD關系相關研究

5-LOX除了在哮喘發生中發揮作用外, 最近有證據表明可能還與動脈粥樣硬化、冠心病、心肌梗死(MI)有關。在動脈粥樣硬化晚期,5-LOX依賴性的炎癥循環反應在動脈壁加劇,聚集在血管受損部位的炎癥細胞分泌白三烯,吸引白細胞,后者吞噬脂肪形成斑塊,觸發各種化學反應,最終形成危險的凝血塊。粥樣硬化之間的聯系首次是在小鼠體內被發現的。在老鼠中動脈粥樣硬化位點是5-脂氧合酶基因位于6號染色體，刪除一個5-LO在5-LO+//LDL/上的等位基因，小鼠可減少病變規模的95%。這個結果顯示，降低5-LO的表達可以抵抗小鼠中的動脈粥樣硬化的發生。同源染色體兩個變異等位基因與共同野生型基因相比顯著增加了內膜中層厚度(一個假定的動脈粥樣硬化指標)[7]。這兩個基因變異是與減少5-LO表達相關，這與從小鼠中發現的減少5-LO表達與動脈粥樣硬化相關是相矛盾的，因此在不同人口中重復這項研究是至關重要的。因此世界各國進行實驗研究，但結果各不相同。

最近,國外學者[2]在針對冰島MI患者的研究中發現了與心、腦血管疾病相關的基因ALOX5AP,其位于染色體的13q12213,包含5個外顯子、4個內含子,長度為31kb。該基因編碼5-脂氧合酶激活蛋白(FLAP),與腦卒中相關的SNPs位點共有5個: SNP2SG13S25、SNP2SG13S32、SNP2SG13S89、SNP2SG13S100和SNP2SG13S114[8],而后二者尤為重要。正常ALOX5AP 基因的SNP2SG13S100中第61位堿基是G或A。當該位置堿基發生突變時表現為A/G雜合型,此時電泳圖形顯示為A/G的雜合雙峰而不是純合單峰,峰值也較A或G時的單峰低。因此可以認為SNP2SG13S100的突變點就是第61位堿基,其突變型為A/G雜合型。Spanbroek等發現FLAP和5-LO在人的主動脈、冠狀動脈和頸動脈粥樣斑塊損傷部位的表達量顯著增加[9]。Dwyer等[7]研究認為經年齡、性別、體重及種群等因素的校正后，主要心血管風險因子在丟失(1或2個)或增加(1、2或3個)Spl基序時，基因型沒有顯著性差異，但其動脈內膜比攜帶野生基因型者厚一些，平均值為80±19m，是野生基因型的4倍。通過調整5-LOX底物濃度，證實其動脈內膜增厚與Spl基序變異相關。增加花生四烯酸及其代謝前體(亞油酸)的攝入量，可使攜帶變異基因型人群動脈內膜厚度明顯增加，而攜帶野生基因型人群則不明顯；相反，增加海產長鏈不飽和脂肪酸的攝入量時，攜帶變異基因型人群動脈內膜厚度明顯降低。攜帶兩種變異基因型人群的血清C反應蛋白比攜帶野生基因型人群高兩倍，白細胞介素-6、腫瘤壞死因子、分別增加32%和17%，白細胞介素-8減少3%。Helgadottir等[2]分析了450例心血管病人和710例蘇格蘭正常對照人群5-LOX激活蛋白基因的變異型HapA，該基因變異可導致5-LO途徑合成白三烯數量增加，提示變異型HapA在心血管病人中的出現頻率比對照人群高,分別是33.42和6.4。因而，認為5-LOX與心血管疾病相關。Konstantinos Kostulas等[10]對瑞典人口進行調查研究發現HapA與瑞典人口的缺血性腦卒中不相關，同時發現可以提高大動脈粥樣硬化的危險性，但不明顯。Elin Lhmussaar等[11]研究發現單獨標記(SG13S114)的單元型與卒中相關，在男性比女性更明顯。Domenico Girelli等[12]通過血管造影術研究，認為AOLX5AP/FLAP可能有形成粥樣斑塊的作用而不是血栓的復雜因素。Ritesh Kaushal Prodipto Pal等[13]認為ALOX5AP與白人的缺血性腦卒中和其亞型相關，但沒有明顯的證據證明與黑人相關。Ha°kan Lo¨vkvist等[14]研究發現ALOX5AP A等位基因的SG13S25可增加非高血壓患者缺血性腦卒中的風險。

4 卒中的預防和治療

預防卒中可以從流行病學和遺傳學方面進行研究，治療方面因為已經確認局灶性腦缺血與血栓形成相關，可以應用組織纖溶酶原激活物，但提倡中風急性期應用。

目前預防腦卒中最好的辦法是針對已知的危險因素，如高血壓、吸煙、肥胖、遺傳因素等，在病人允許的情況下進行有針對性的藥物設計。中風這種復雜的多基因疾病，有時有必要針對不同的蛋白質途徑和致病機制應用雞尾酒療法?；虮磉_失調和轉錄基因突變的等位基因可能被敲除，通過特殊的抑制劑治療(如小分子干擾核糖核酸治療)，利用特異性免疫核糖核酸調節系統調理人體動脈粥樣硬化所致的功能失調，利用藥物介入療法可以恢復正常的生物學功能。類似的方法可以用于預防這些已經確定的危險因素。從理論上講，基因治療可以提供野生型蛋白質來防止粥樣硬化病變的進展、促進復原、促進側支動脈的形成或者穩定斑塊[15]。

5 小結與展望

迄今為止，ALOX5AP基因多態性與腦卒中的關系仍存在爭議。綜上所述，其原因可能與卒中的納入標準、制定的亞型不同，且存在種族和地區差異有關。現研究尚有一定的地域局限性，因此，還需要在全球范圍內進行更廣泛的前瞻性研究，以便對這種基因的關聯性及其相關改變有更全面的了解。對ALOX5AP作為卒中的風險基因進行研究提供了一個好的轉變模式的例子，并提示我們注意相關的風險等位基因、相關標志及單倍型和不同人口之間的關系。這樣的研究需要大量的樣本，新發現的風險基因在不同人群和環境中的重復是關鍵。這需要臨床醫師與遺傳學家的密切協作。綜合分析整個基因分型，多個單核苷酸多態性和基于單體型的分析已經開始取代研究單個基因多態性。

未來的研究需要尋找新的遺傳易感基因，并進一步找出致病序列變異或變異ALOX5AP以及研究在中風的不同亞型不同人種中ALOX5AP是否有不同的作用。

遺傳學技術已經使中風的研究進入了一個新的研究領域。全基因組研究認為微小基因對中風的易感性有主要和次要的作用。當滿足研究費用降低、有較大的樣本量等條件時將描繪出一個確切的中風基因圖譜。進一步系統性、組織特異性對基因表達進行分析才可能使我們認清人類動脈粥樣硬化的形成機制和與其相關的分子機制。認清了這些才能準確的診斷和治療疾病，這有待于多方面的協作和構建大型的臨床數據庫以及流行病學數據來完成。

不久的將來，我們了解了與卒中相關的基因，這將會提高我們對腦血管疾病的預防和治療。

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