缺血性卒中的遺傳流行病學研究

宋彥麗，蔡金樂，潘岳松，劉改芬

卒中是最常見的三大致死性疾病之一，也是成人慢性致殘的主要原因之一。傳統的危險因素只能解釋卒中危險的一部分原因，近期經雙生子研究、家系研究、病例對照研究以及隊列研究等多種研究方法證實卒中具有明顯的遺傳傾向[1-2]。盡管遺傳危險因素常常被認為無法改變，但是對遺傳危險因素的研究可以提供對卒中發病機制的深入了解，并為藥物治療提供指導。

在卒中基因組學研究中，單核苷酸多態性（single nucleotide polymorphism，SNP）是研究的基本方法，在此基礎上主要使用的技術是候選基因研究和全基因組關聯研究（genomewide association study，GWAS）[3]。目前，關于卒中的病因和發病機制的遺傳流行病學研究主要集中在脂質代謝、炎癥反應、腎素-血管緊張素-醛固酮系統（renin-angiotensinaldosterone system，RAAS）、同型半胱氨酸代謝、一氧化氮合酶以及與心臟病發病相關的基因和其他基因等多方面，本文將從這些方面對卒中的遺傳流行病學研究進行綜述。

1 脂質代謝相關基因

1.1 ALOX5AP基因 5-脂氧合酶激活蛋白（arachidonate 5-lipoxygenase activating protein，ALOX5AP）基因位于染色體13q12-q13位點上，參與白三烯生物合成途徑，而白三烯生物合成是花生四烯酸代謝的一個重要途徑，其在動脈粥樣硬化和炎癥性疾病的發病機制中起著重要的作用[4]。Sophie等[5]對西班牙和葡萄牙人群中1092例卒中患者和781例對照進行基因多態性研究，結果顯示：ALOX5AP基因的SNP rs10507391（SG13S114）是西班牙人和葡萄牙人的缺血性卒中的危險因素，同時在白種人中進行了驗證［合并比值比（pooled odds ratio，POR）1.18，95%可信區間（confidence interval，CI）1.07～1.31］。但是Wang等[6]在中國東部漢族人群中的研究結果與之不一致。Wang等對照了690例卒中患者和767例健康人，研究ALOX5AP基因的兩個SNP rs10507391和rs12429692與缺血性卒中的相關性，結果顯示這兩個SNP位點與缺血性卒中及其亞型之間沒有關聯，分層分析也未發現陽性結果。由于目前的研究樣本量偏小，還需要增加樣本量，進行進一步的探討。

1.2 ApoE基因 載脂蛋白E（apolipoprotein E，ApoE）基因位于染色體19q13.2上，參與膽固醇的代謝，通過脂質代謝影響卒中的發生。ApoE基因有3個等位基因：ε2、ε3和ε4。每一個等位基因都遺傳于各自的父母，因此產生了6個可能的基因型：ε2/ε2、ε2/ε3、ε2/ε4、ε3/ε3、ε3/ε4和ε4/ε4，其中ε3/ε3在人群中是最常見的[7]。有文獻報道ApoE基因多態性與突尼斯人群缺血性卒中有關[8]：等位基因ε3降低卒中的發生［比值比（odds ratio，OR）0.45，95%CI 0.25～0.82）］，而ε4增加卒中的發生（OR 3.14，95%CI 1.38～5.02）。這與Gu等[9]對來自中國人群進行的Meta分析（一共包括3814例缺血性卒中患者和3425例對照的37項研究）的結果是一致的，等位基因ε4是卒中發病的危險基因（ε4 vs ε3，OR 2.34，95%CI 1.91～2.86）。

1.3 PDE4D基因 磷酸二酯酶4D（phosphodiesterase 4D，PDE4D）基因位于染色體5p21上，選擇性地降解第二信使——環磷酸腺苷（cyclic adenosine monophosphate，cAMP）[10]。cAMP表達在大多數與動脈粥樣硬化形成相關的細胞中，包括血管平滑肌細胞、內皮細胞、巨噬細胞、單核細胞等，在信號轉導和生理反應的調控中起中間作用。動物模型顯示cAMP的升高降低了新生內皮細胞的形成，并阻止了平滑肌細胞在動脈損傷后的增殖。在冰島人群進行的研究[11]，發現該基因的rs12188950（SNP45）與缺血性卒中有明顯的相關性。He等[12]對中國河南人進行研究，發現該基因的rs918592（SNP87）的純合子A/A基因型和A等位基因在缺血性卒中組的分布明顯地高于對照組。隨后，他們對中國年輕漢族人群進行的病例-對照研究[13]，發現了與之相同的結果；同時也發現該基因的另一個位點rs2910829（SNP 87）的C/T、T/T基因型和T等位基因也是缺血性卒中的危險基因。

2 炎癥相關基因

動脈粥樣硬化是動脈粥樣硬化性卒中的重要的病理生理基礎，炎癥介質參與動脈粥樣硬化損傷的快速發展，導致斑塊破損和血栓形成，增加卒中的發生。Zhao等[14]發現白細胞介素-1α（interleukin-1α，IL-1α）編碼基因的-899C/T位點的T等位基因增加中國北方漢族人群動脈粥樣硬化性卒中的發病風險（OR 1.24，95%CI 1.02～1.79）。轉化生長因子-β1（transforming growth factor-β1，TGF-β1）是一個多功能的細胞因子，能夠誘導細胞分化、血管形成和遷移。已有研究證明TGF-β1參與許多病理過程，包括炎癥過程、動脈粥樣硬化、再狹窄損傷。Peng等[15]在中國人群中進行的病例對照研究，發現該基因的T869C位點的C等位基因增加缺血性卒中的發生，C/C基因型在卒中組的分布明顯高于在對照組；C-509T位點的T等位基因增加缺血性卒中的發生，T/T基因型在卒中組的分布明顯高于在對照組。腫瘤壞死因子α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）能夠刺激細胞因子的分泌，促進凝血和炎癥反應，導致動脈粥樣硬化的形成。Gu等[16]對亞洲和白種人群進行Meta分析，結果發現：該基因的308G＞A位點在亞洲人群中與缺血性卒中有明顯的關聯，A等位基因是卒中的一個保護因素，然而在白種人中卻沒有發現任何關聯，這可能是由于基因在人群中的分布不同所造成的，需要進一步的探討。

3 腎素-血管緊張素-醛固酮系統相關基因

高血壓是卒中重要的獨立的危險因素，而腎素-血管緊張素-醛固酮系統（renninangiotensin-aldosterone system，RAAS）的調節是高血壓發病的重要機制。血管緊張素轉化酶（angiotensin-converting enzyme，ACE）是RAAS的重要成分，該基因位于染色體17q23上，它在體內很多組織表達，包括肺臟、血管內皮、腎臟、心臟和睪丸，催化血管緊張素Ⅰ轉化為有活性的血管緊張素Ⅱ，增加平滑肌細胞的增殖，參與血管肥厚、血管收縮和動脈粥樣硬化的形成。2012年Zhang等[17]在亞洲、歐洲和北美人群中進行了Meta分析，發現ACE編碼基因的插入/缺失（insertion/deletion，I/D）多態性與缺血性卒中在不同的遺傳模式下均有關，ID和DD基因型是卒中的危險基因；分層分析時，發現亞洲人群ACE I/D基因多態性與卒中的風險更高；卒中亞型分析時，發現該基因與小血管性卒中的關聯更明顯。這與Wang等[18]在中國人群中進行的Meta分析的結果是一致的，同時該研究還發現血管緊張素原-蛋氨酸235蘇氨酸基因（angiotensinogenmethionine235threonine，AGT-M235T）多態性與缺血性卒中也有明顯的關聯（TT vs MM：OR 2.65，95%CI 1.89～3.71；MT vs MM：OR 1.42，95%CI 1.07～1.87）。分層分析時發現AGT的T等位基因更能增加中國北方人群卒中的危險，而ACE的D等位基因更能增加中國南方人群卒中的危險，這可能與不同的地理位置、環境因素等有關，需要進一步的探討。

4 同型半胱氨酸代謝相關基因

5，10-亞甲基四氫葉酸還原酶（5，10-methylene tetra hydro folate reductase，MTHFR）是同型半胱氨酸（homocysteine，Hcy）代謝中一種關鍵酶，其編碼基因C677T的變異能降低該酶的活性，升高血漿中Hcy濃度，而高同型半胱氨酸血癥已被認為是腦血管疾病的一個獨立危險因素[19]。Sarecka-Hujar等[20]進行的一項Meta分析顯示MTHFR基因的C677T位點的T等位基因和TT基因型顯著增加兒童缺血性卒中的發病。最近的一項突尼斯人群的研究[21]發現該基因的兩個位點C677T和A1298C是缺血性卒中重要的危險因素，C677T位點的（CT+TT）和A1298C位點的（AC+CC）基因型在病例組的分布顯著高于對照組。

5 一氧化氮合酶相關基因

內皮型一氧化氮合酶（endothelial nitric oxide synthase，eNOS）產生一氧化氮，能抑制血管平滑肌的收縮和增殖、血小板的聚集，具有重要的抗血栓形成、抗炎和抗增殖特性[22]。eNOS的異常調節通過降低NO的合成加速動脈粥樣硬化形成，導致缺血性卒中的發生。eNOS編碼基因位于7號染色體上，包含26個外顯子，跨越21kb的DNA長度。文獻顯示有3個基因位點是研究熱點，分別是第七個外顯子區的rs1799983（G894T），第四個外顯子區的4b/a和引物區的rs2070744（T786C）。據文獻研究報道[23]，G894T的T等位基因增加突尼斯人群缺血性卒中的發?。@性模式下OR 2.51，95%CI 1.86～3.59），而T786C和4b/4a與缺血性卒中無明顯的關聯。最近的一項Meta分析顯示[24]G894T、4b/a、T786C均與亞洲人群缺血性卒中有明顯的關聯；但4b/a位點的aa基因型卻是白種人群缺血性卒中的一個保護因素，而G894T、T786C與白種人缺血性卒中無關。關于該基因的研究結果是不一致的，甚至是矛盾的，需要進一步的研究。

6 其他相關基因

6.1 H D A C 9基因 組蛋白去乙酰化酶9（histone deacetylase 9，HDAC9）能夠改變腦組織的缺血反應，影響神經元的存活，增加大血管性卒中的風險，但它的機制還不清楚，推測可能是通過加速動脈粥樣硬化導致卒中的發生，HDAC9基因位于染色體7p21.1上[25]。威康信托基金會病例控制協會（Wellcome Trust Case Control Consortium 2，WTCCC2）發現該基因的SNP rs11984041與英國和德國人群大血管性卒中有關，并在歐洲和美國人群中得到了驗證（OR 1.42，95%CI 1.28～1.57），A等位基因使大血管性卒中的風險增加將近1.4倍[26]。

6.2 PRKCH基因 蛋白激酶Cη（protein kinase Cη，PRKCH）是重要的調節細胞功能包括增殖、分化和凋亡的絲氨酸-蘇氨酸蛋白激酶。它主要表達在人體的胸腺和脾臟中，在白細胞的生理功能中起著重要的作用。PRKCH基因位于染色體14q22-q23上，其SNP rs2230500（1425G/A）突變引起氨基酸的置換（V374I），使PKC活性增強，從而引起動脈粥樣硬化性疾病。Wu等[27]在北京和北京周邊的漢族人群進行的病例對照研究，發現該基因的SNP rs2230500增加缺血性卒中的風險，同時也增加出血性卒中的風險，這與Li等[28]在中國漢族和日本人群中進行的Meta分析的結果一致，并且發現它與腔隙性卒中關聯更強（OR 1.44，95%CI 1.28～1.63）。

6.3 N I N J 2基因 神經損傷誘導蛋白2（ninjurin2，NINJ2）是表達在神經節細胞的一種黏附分子，能促進神經突觸的生長，并且在受損傷的神經遠端周圍表達上調。NINJ2基因位于染色體12p13位點上，是編碼NINJ2的11kb的DNA。有研究發現rs12425791與日本人群動脈粥樣硬化性卒中有明顯的關聯[29]，這與Ding等[30]在中國漢族人群中的研究結果是不一致的。Li等[31]對東亞人群進行Meta分析，發現rs12425791與東亞人群缺血性卒中有明顯的關聯，A等位基因增加缺血性卒中的風險，但仍與中國漢族人群無明顯關聯，還發現rs11833579與東亞人群和中國漢族人群均無關聯，此結果需要在不同人群中進行進一步的探討。

此外，還有研究報道了與心臟病發病相關的基因與卒中的關聯。

6.4 心房顫動相關基因 心房顫動是最常見的一種心律失常，并且隨著年齡的增加發生率增高，它是卒中的一個獨立的危險因素，使卒中的發生增加4～5倍。Gudbjartsson等[32]發現以前研究的與心房顫動相關的基因變異也與缺血性卒中相關，尤其是心源性卒中。為了研究與心房顫動相關的位于染色體4q25位點的成對同源盒轉錄因子2（paired-liked homeodomain transcription factor2，PITX2）基因的兩個SNP rs2200733和rs10033464與缺血性卒中的關聯，Gretarsdottir等[33]對冰島、瑞典、德國南部、英國等人群進行研究，發現rs2200733是缺血性卒中的危險因素；而rs10033464與缺血性卒中的關聯不是特別顯著；亞型分析發現這兩個SNP均與心源性卒中有明顯的關聯。Matarin等[34]在歐洲人群中進行病例對照研究以尋找位于染色體16q22區域編碼鋅指結構的基因（zinc finger homeobox 3，ZFHX3）與缺血性卒中的關聯，發現該基因的SNP rs7193343與缺血性卒中之間有明顯的關聯，并且亞型分析顯示rs7193343和心源性卒中的關聯更強。這與卒中Meta分析協會（The METASTROKE Collaboration）對歐洲人群的15項研究進行的驗證研究的結果是一致的[1]。

冠心病和心肌梗死與卒中，尤其是動脈粥樣硬化性卒中有許多共同的危險因素和發病機制。Gschwendtner等[35]為研究染色體9p21區域的與冠心病和心肌梗死有明顯關聯的基因與缺血性卒中的關聯，對歐洲和北美人群進行大樣本研究，發現該區域的SNP rs1537378與動脈粥樣硬化性卒中有明顯的關聯，這與The METASTROKE Collaboration對歐洲人群的15項研究進行的驗證結果是一致的[1]，即與大血管性卒中有明顯的關聯。

雖然卒中的遺傳流行病學研究發展迅速，但由于卒中并不是一個獨立的疾病，而是由環境和多基因遺傳因素共同作用導致的復雜疾病，因此卒中遺傳流行病學研究仍然任重道遠，主要存在以下困難[36]：①單個基因的影響效應是微弱的，因此需要大樣本量研究才可能發現有意義的結果；②卒中的不同亞型的發病機制是不同的，對卒中進行亞型分析，研究基因與卒中不同亞型的關聯更容易發現陽性結果；③卒中在不同人群、種族以及地理位置的分布是有差別的，得出的結果可能是不一致甚至矛盾的，需要在多人群中進行研究，并進行驗證，必要時進行系統分析；④其他：探討基因-環境交互作用。不同基因的突變可能導致相同的表型，一些攜帶易感基因的個體在外界因素影響下并沒有發病等，這都會影響結局事件的發生。可見，卒中遺傳流行病學研究是很復雜的。在今后的研究中，需要增大研究的樣本量，進行卒中亞型分析，并在多個人群中進行驗證研究，必要時進行Meta分析，以便得出可靠的結論，使卒中的基因組學研究能為疾病的診斷、治療及預后提供有效的幫助。

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本文概述了脂質代謝、炎癥反應等可能與卒中相關的基因在不同人群中的流行病學特點。