單基因多態性在心血管疾病診斷中的應用

惠 崗，宋丹丹，齊 超，徐錫浩，范興男，王珺楠*

(1.吉林大學第二醫院 心內科，吉林 長春130041；2.吉林大學第二醫院 檢驗科；3.長嶺縣人民醫院 心內科)

世界衛生組織的統計數據表明，2015 年全球約有1750多萬人死于心血管疾病，約占全球死亡率的31%;預計到2030年這一數字將上升到2300萬[1,2]。因此，為心血管疾病患者提供精準診斷，具有積極現實的臨床意義。基因多態性與很多心血管疾病的發生密切相關，可應用于心血管疾病的診斷。

1 基因多態性的概述

基因多態性(polymorphism)亦稱遺傳多態性(genetic polymorphism)，是精準醫學相關分支，是指一個生物群體中，經常同時存在兩種或多種不連續的基因型。主要分為DNA片段長度多態性、DNA重復序列多態性、單基因多態性(SNPs)。目前相關研究主要對單基因多態性(SNPs)進行研究，SNPs一般只有兩種堿基組成，它是一種二態的標記，SNPs的二態性有利于對其進行基因分型，適于快速、規模化篩查。

2 單基因多態性的概述

單基因多態性是人類表型變異的主要標志物，代表了人類基因組中最常見的遺傳變異，代表DNA中的一個堿基與該位置上的堿基不同[3]。SNPs是基因組中重要且經常發生的點突變，同時也有助于定位與疾病相關的基因，具有許多實際意義。這些多態性分布廣泛，可以在任何區域的基因或基因組中發現。一些研究發現這些多態性與不同的常見疾病診斷有關，如冠狀動脈疾病、高血壓、肥胖癥和類風濕關節炎[4,5]。SNPs對于疾病的診斷和治療將可以更有針對性。

近年來基因多態性在復雜疾病的診斷方面取得了相當大的進展。全基因組關聯研究(GWASs)使用包含數以百萬計的單核苷酸多態性(SNP)芯片，發現單核苷酸多態性與許多復雜疾病或性狀的相關性，人們對復雜疾病的認識取得了長足的進步。全基因組關聯研究(GWASs)使用含有數百萬單核苷酸多態性(SNPs)的微陣列，已經鑒定了與許多復雜的疾病或性狀[6]。例如，到目前為止，已經鑒定了8470萬個經驗證的SNP人類群體[7]。GWAS陣列不包含所有定位的SNP，而只包含代表同一連鎖不平衡(LD)區塊中SNP的指標SNP。截至2015年2月，已經發現了15396種不同疾病和性狀的單核苷酸多態性，發現的SNP疾病(性狀)關聯的數量迅速增加，它們通過單體型的SNP插入，捕獲大部分人類基因組變異。由GWAS識別的SNP在疾病(或病例)群體中統計學上顯著表達的SNP稱為風險相關SNP；基因組區域含有這些SNPs稱為該特定疾病的風險位點。因此人們認為如果有已知的單核苷酸多態性，就可以識別與疾病相關的編碼變異體[8]，從而對疾病做出相應診斷。

SNPs對心血管疾病復雜性狀個體化風險預測的潛在效用備受關注。目前人們已越來越重視冠心病相關基因水平的研究，并已發現了大量與心血管疾病發生相關的單核苷酸多態性位點，本文將從以下幾個方面闡述SNPs在心血管疾病診斷中的應用。

2.1單基因多態性SNPs與冠狀動脈粥樣硬化疾病

相關研究表明NKX2.5基因是所有物種中最早發現的心肌前體細胞最早的標記物[9,10]，NKX2.5在整個心臟胚胎時期表達，并且對成熟心臟發揮其 正常功能也是必不可少的[11]。研究發現NKX2.5基因rs2277923位點突變是成人心血管疾病的風險因素[12]。

CD36是一種位于血小板、內皮細胞、巨噬細胞、樹突細胞、造血干細胞等細胞表面的B型清除受體，其主要功能涉及動脈粥樣硬化、血栓形成脂質利用、炎性反應和胰島素抵抗。其在心血管動脈粥樣硬化中起到了重要作用，在白種人中的研究發現CD36基因多態性與心血管疾病的風險具有明顯的相關性，特別是游離于循環系統的單核細胞CD36mRNA的表達可能是發生冠狀動脈疾病高風險的一個標志[13,14]。CD36上的IVS3-6C等位基因與心血管疾病的某些危險因素有關，危險因素主要包括hs-CRP、BIM和2型糖尿病，此基因與心肌梗死發病年齡提前有關；而另一個IVS4-10A等位基因與心肌梗死的發病年齡推遲有關[15]。

乙醛脫氫酶2(ALDH2)是乙醛脫氫酶的一種，負責催化乙醛氧化為乙酸的反應，肝中的乙醇脫氫酶負責將乙醇(酒的成分)氧化為乙醛，ALDH2 SNPs 在ALDH2以及日本人中最為常見[16]。全基因組關聯分析(GWASs)結果顯示，在ALDH2突變型基因攜帶者中，心肌梗死的發病率明顯高于野生型，其中在男性心肌梗死患者，ALDH2 Lys/Lys 型為主要獨立性危險因素。

2.2單基因多態性SNPs與高血壓

ALDH2是人體內的酒精代謝調節酶同時也是重要的抗氧化應激酶。研究表明，大量飲酒可能誘發原發性高血壓[17]。Meta分析結果顯示，ALDH2野生純合型基因攜帶者患原發性高血壓的風險是ALDH2突變型的2倍以上[18]。因此對相關基因的SNPs研究可以進一步預測、診斷高血壓。

2.3單基因多態性SNPs與心律失常

在心律失常單基因多態性研究中，房顫(AF)是研究比較重要的一方面。2008年，Postma等人發現了一個非典型Holt-Oram綜合征的譜系，其中大多數受累個體患有肌肉缺陷和房顫早發。值得注意的是只有一小部分家庭具有結構性心臟缺陷，這些研究表明致病突變(G125R)導致三個下游靶基因 NPPA，Cx40和KCNJ2的激活顯著增加，這三個基因已被證實與房顫的發病機制相關。心房重構是指心房結構和功能的持續改變。心房重塑可能導致細胞、細胞外基質的改變，稱為結構重塑，心房重構使房顫的易感性逐漸增加。因此，心房重構是房顫病情進展性質的重要決定因素。房顫隊列中的候選基因研究表明，GATA轉錄因子的功能喪失性突變增加了對AF的易感性[19]。

GWASs表明轉錄因子是一般人群房顫的潛在重要因素。房顫GWAS位點的3個SNPs：PITX2， ZFHX3和PRRX1,位于轉錄因子基因附近。2007年GWAS報道的首例房顫確定了4q25.58號染色體上AF的易感性位點。同時小鼠模型的研究已經證明，敲除PITX2可以增加了對房性心律失常的易感性，并且可改變與促心律失常性相關的動作電位。房顫患者心房組織中PITX2基因的表達下調，ZFHX3也與中國患者的房顫相關，多重關聯研究重復了這一發現[20,21]。

2.4單基因多態性SNPs與心肌病

迄今為止，已經報道了人類基因組中30個基因中數百個與擴張性心肌病相關的突變。

在GWAS中已經分析了與擴張性心肌病相關的遺傳變異[22]。在三個獨立的高加索人群中報道了染色體5q31(含有HBEGF，SRA1和IK基因)和擴張性心肌病之間的關聯。 另一GWAS揭示了熱休克蛋白b7(HSPB7)基因中的SNP與擴張性心肌病之間的關聯。 GWAS對4100例擴張性心肌病病例和7600例對照進行了另外的分析，揭示了染色體6p21上富含幾種擴張性心肌病易感性的免疫和炎癥相關性基因的基因座[23,27]，同時41個基因的靶向測序產生了更全面和更準確的突變圖像，揭示了MYH7，MYBC3，TNNI3和TNNT2中的152個已知的和新發現的突變。在另一項研究中，對3名患者進行了220個選擇基因的外顯子組測序，以及對其50和30個末端附近的500bp的外顯子測序， 這項研究確定了94個變異的SNPs，包括MYH7和INS-IGF2基因中的點突變，MYBPC3中的剪接變體，KCNQ1中的indel /移碼，以及CACNA1 C基因中的兩個伴隨突變[28]。這些SNPs都對心肌病的診斷提供價值。

2.5單基因多態性SNPs與心血管指導用藥

隨著單基因多態性研究的進展，單基因多態性不止可以應用于疾病的診斷，在心血管用藥方面的的價值正逐漸體現出來。相關研究指出CYP2C19的25個突變等位基因中，至少有10個造成了酶活性的改變，其中慢代謝型以CYP2C19﹡2、CYP2C19﹡3為主，快代謝型以CYP2C19﹡17為主，檢測﹡2、﹡3兩個位點，可覆蓋99%以上中國突變人群[29]。攜帶一個CYP2C19突變的患者，其活化氯吡格雷的能力降低26%-31%，發生支架血栓的風險增加2倍；攜帶有2個CYP2C19突變的患者，其活化氯吡格雷的能力降低46%-55%，發生支架血栓的風險增加3.58倍[30]。華法林是臨床上廣泛應用的另一種口服抗凝藥，主要用于預防和治療血栓性疾病。臨床中發現，華法林的用藥劑量有非常大的個體差異，其劑量在不同種族間及個體間存在較大差異，與歐洲人相比，中國人對華法林的抗凝作用更為敏感，所需的穩定劑量比歐洲人要低40%-50%，而不同個體間穩定劑量的差異可達20倍以上。KORC1,CYP2C9，CYP4F2 與華法林抵抗相關;SLCO1B1，HMGCR,ApoE基因多態性 與阿伐他汀類降脂藥抵抗相關；PlA1/A2與阿司匹林抵抗有關，CYP2D6,ADRB1，ADRA2C,GRK5,GRK4與 β受體阻斷劑抵抗有關[31]。

3 總結

隨著單基因多態性研究的進一步進展，SNPs將為心血管疾病的相關診斷提供方便可行的分子標記，并提供更好的早期診斷方法。對于精準醫學的發展，它將對原發病的診斷提供可靠的依據。伴隨SNPs對于疾病診斷的深入研究，SNPs將會更加高規范的指導治療，勢必會成為心血管疾病診斷領域的新趨勢。

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