冠狀動脈疾病易感基因及突變的研究進展

冠狀動脈疾病是一種常見的心血管疾病，在我國仍然是導致死亡的主要原因之一[1]，而在發達國家如美國則是導致死亡的第一位原因[2]。近些年來，眾多研究通過對冠狀動脈疾病的家族性聚類分析，已經證實冠狀動脈疾病具有家族遺傳性，預測其遺傳能力為50%～60%[2]。冠狀動脈疾病是機體易感基因和長期的環境因素作用下導致的病理生理過程，其在臨床上還存在遺傳異質性和種族差異，這些因素使得對研究冠狀動脈疾病易感基因顯得十分困難。隨著分子技術和計算機技術的飛速發展，近年來，眾多學者對基于冠狀動脈疾病的易感基因及其突變進行了深入而透徹的研究。因此，知悉冠狀動脈疾病的易感基因背景將會對深入了解該病的發病機制以及臨床上制訂相應的預防和治療方案產生重要意義。現就冠狀動脈疾病的易感基因及突變的研究進展予以綜述。

1 冠狀動脈疾病單易感基因

近年來應用高通量染色體測序和通過對家族性冠狀動脈疾病的家譜研究，發現了一系列新的與冠狀動脈疾病的發生發展相關聯的易感基因突變。冠狀動脈疾病單易感基因突變包括有4個基因，分別為肌細胞增強因子2A基因(myocyte enhancer factor 2A， MEF2A)[3]、低密度脂蛋白受體相關蛋白6(low-density lipoprotein receptor-related protein 6，LRP6)基因[4]、CYP27A1基因[5]、和ST6GALNAC5基因[6]。

1.1 肌細胞增強因子2A基因 肌細胞增強因子2A基因是一種轉錄因子，屬于肌細胞增強子家族。其作為一種血小管形成的早期標志物在胚胎形成過程中的血管中表達， 可與導致心血管疾病的許多分子相互作用。最早發現MEF2A基因與冠狀動脈疾病相關是一項對包括同種族的13個冠狀動脈疾病病人的染色體大片段分析的研究，該研究顯示，冠狀動脈疾病病人MEF2A基因的外顯子11中有21個堿基缺失[3]。隨后的研究也報道在不同種族人群中，冠狀動脈疾病病人MEF2A基因的外顯子11中也出現相同的堿基缺失[7-8]。缺失7個氨基酸的MEF2A不能進入細胞核參與基因的表達調控，其功能異常導致內皮細胞和血管平滑肌細胞的功能異常，繼而形成動脈粥樣硬化。在冠狀動脈疾病病人中發現的MEF2A使得在臨床上應用該易感基因預測病人發生冠狀動脈疾病成為可能。然而，在非冠狀動脈疾病病人中以及同家族的冠狀動脈疾病病人中也檢出了缺失7個氨基酸的MEF2A，可能的原因為潛在的易感基因和環境因素影響了這種表型差異[9]。MEF2A還存在不影響其轉錄功能的基因突變多態性，該多態性不會增加冠狀動脈疾病患病風險。

1.2 低密度脂蛋白受體相關蛋白6基因 低密度脂蛋白受體相關蛋白6是Wnt配體的受體之一。研究發現在早期冠狀動脈疾病病人中LRP6攜帶R611C突變，功能研究顯示該突變可導致Wnt配體信號衰減[4]。LRP6內含子2的多態性也與嚴重的冠狀動脈疾病相關[10]。在LRP6中常見的突變I1062V也與冠狀動脈疾病相關，其可導致培養細胞中的Wnt配體和β-連環蛋白的信號衰減，以及抗細胞凋亡活性減弱[11]。以上這些錯義突變導致LRP6功能異常，在體外可衰減Wnt配體的信號活性和減弱人臍帶靜脈內皮細胞的增殖能力，從而可能會增加冠狀動脈疾病患病風險[11]。

1.3 CYP27A1基因 CYP27A1是27-膽固醇羥化酶，參與膽固醇和25-羥維生素D3的合成，其在平行同源和垂直同源基因中高度保守。CYP27A1基因突變R225H是在早期冠狀動脈疾病病人的外顯子組測序過程中發現的，但該突變未在非冠狀動脈疾病病人中檢出；CYP27A1基因突變的發生僅局限于伊朗的冠狀動脈疾病病人人群中，其突變發生率可達7%[5]。目前，CYP27A1基因突變還未發現存在于其他人群中，其在普通人群中的流行狀況還是未知。

1.4 ST6GALNAC5基因 ST6GALNAC5基因編碼唾液酸轉移酶7e，是最新發現的一個與冠狀動脈疾病相關的基因[6]。研究表明，血細胞中高唾液酸轉移酶活性和血清中高唾液酸水平與動脈粥樣硬化和冠狀動脈疾病密切相關[6，12]。功能研究顯示，攜帶V99M或*337Qext*20突變的ST6GALNAC5基因可以提高2倍唾液酸轉移酶7e的酶活性，由此，攜帶此2種突變的ST6GALNAC5基因被認為是導致冠狀動脈疾病的關聯基因[6]。其中，ST6GALNAC5基因的V99M突變是在患有早期冠狀動脈疾病的病人家族成員中發現的，在該家族中攜帶V99M突變的成員都呈現出冠狀動脈疾病的表現；而ST6GALNAC5基因的*337Qext*20突變是在無親緣關系的冠狀動脈疾病病人中發現的。因此，ST6GALNAC5基因的突變是否具有家族遺傳性還需進一步深入研究。目前，攜帶V99M或*337Qext*20突變的ST6GALNAC5基因在普通人群和冠狀動脈疾病病人人群中的流行狀況還未知。

2 脂代謝異常易感基因

血脂水平，尤其是低密度脂蛋白、高密度脂蛋白和膽固醇水平，是冠狀動脈疾病發生和發展的重要風險因素。目前研究最廣的與冠狀動脈疾病形成密切相關的易感基因突變是脂代謝的基因突變，其可造成機體脂代謝異常，從而增加罹患冠狀動脈疾病的風險[13]。根據脂蛋白代謝異常和其對冠狀動脈疾病的影響，脂蛋白異常易感基因可分為3類：升高低密度脂蛋白的基因、降低高密度脂蛋白的基因和升高三酰甘油的基因。

2.1 低密度脂蛋白基因 機體內編碼低密度脂蛋白受體配體ApoB-100、前蛋白轉化酶枯草桿菌轉化酶/可馨型9(PCSK9)和低密度脂蛋白受體的基因發生突變，可造成常染色體家族性高膽固醇血癥。攜帶低密度脂蛋白受體純合子突變的病人(發生率1/100萬)在出生時其血漿中低密度脂蛋白膽固醇水平比普通人群高6～10倍，該型病人在幼年時期就可罹患冠狀動脈疾病；而攜帶低密度脂蛋白受體雜合子突變的病人(發生率1/500)在出生時其血漿中低密度脂蛋白膽固醇水平比普通人群僅高2倍，該型病人在30歲后才有罹患冠狀動脈疾病的風險[2]。5%的60歲以下冠狀動脈疾病病人攜帶低密度脂蛋白受體雜合子突變。目前已知的低密度脂蛋白受體突變共有1 741種。

2.1.1 Apo-B 100基因 Apo-B 100是來源于肝臟的脂蛋白組分，也作為肝源性富含三酰甘油脂蛋白在合成、聚集和分泌過程中的重要組分，可與肝素結合和多種動脈壁上的蛋白聚糖結合。Apo-B 100最重要的功能是，其可通過本身的低密度脂蛋白受體結合區與低密度脂蛋白受體結合，從而清除血漿中低密度脂蛋白。Apo-B 100基因的R3527Q和R3531C突變可改變低密度脂蛋白受體的結合力，導致家族性配體缺失的高膽固醇血癥，其與早期動脈粥樣硬化形成有關。Apo-B 100基因的R3527Q和R3531C突變在普通人群中的發生率分別為1/500和1/3 000。在常染色體顯性遺傳的高膽固醇血癥家譜中還發現了一個Apo-B 100新的突變R50W，但其功能尚屬未知[14]。

2.1.2 PCSK9基因 PCSK9基因編碼神經細胞凋亡調節轉化酶-1蛋白，目前共發現有9個能導致PCSK9功能改變的基因突變。這些突變可降低低密度脂蛋白受體的數量，提高血漿中低密度脂蛋白膽固醇水平，從而加重早期冠狀動脈疾病的臨床表現[15]。但是，能導致PCSK9功能缺失的基因突變卻可降低低密度脂蛋白水平，降低病人冠狀動脈疾病風險[16]。

2.1.3 低密度脂蛋白銜接蛋白1基因 低密度脂蛋白銜接蛋白1基因編碼酪氨酸磷酸化結合區蛋白，有助于低密度脂蛋白受體在肝細胞中的內化。低密度脂蛋白銜接蛋白1基因突變亦可降低低密度脂蛋白受體的數量，提高血漿中低密度脂蛋白和膽固醇水平。低密度脂蛋白銜接蛋白1基因的突變比較少見，僅發現3種：在外顯子4中的FS170Stop突變、外顯子1中的W22Stop突變以及一種低密度脂蛋白銜接蛋白1和低密度脂蛋白銜接蛋白2相結合的突變[17]。

2.2 高密度脂蛋白基因

2.2.1 Apo A I基因 有40%的冠狀動脈疾病病人呈現出低高密度脂蛋白膽固醇血癥。Apo A I是高密度脂蛋白膽固醇中主要的載脂蛋白，可調節血漿中高密度脂蛋白膽固醇的代謝水平，促進膽固醇從細胞中流出，防止冠狀動脈疾病形成。Apo A I基因的純合子缺失可導致血漿中高密度脂蛋白膽固醇降低，而Apo A I基因的雜合子缺失亦可導致血漿中高密度脂蛋白膽固醇低至正常水平的一半。Apo A I基因的多態性與低高密度脂蛋白密切相關，是早期冠狀動脈疾病形成的危險因素。日本學者在低高密度脂蛋白血癥兒童中發現3個移碼突變和1個剪接突變，并估算在日本普通人群中Apo A I基因突變率約為0.3%[18]。Apo A I基因的純合子A164S突變能增加冠狀動脈疾病的患病風險，而且雜合子A164S突變病人其生存率遠低于對照組[19]。但是也有相悖的結論，如Apo A I基因的ApoAIParis和ApoAIMilano突變可降低冠狀動脈疾病的患病風險[20]。

2.2.2 ATP結合盒轉運體A1基因 ATP結合盒轉運體A1參與膽固醇逆轉運，在高密度脂蛋白形成過程中起重要作用。ATP結合盒轉運體A1純合子功能缺失突變可導致極低的高密度脂蛋白血癥，從而增加冠狀動脈疾病的患病風險[21]。目前已發現約有200種ATP結合盒轉運體A1純合子功能缺失突變(http：//www.hgmd.cf.ac.uk/ac/gene.php?gene=ABCA1)。ATP結合盒轉運體A1雜合子突變可降低血漿中50%的高密度脂蛋白膽固醇，從而增加早期冠狀動脈疾病的患病風險[22]。但也有研究顯示，ATP結合盒轉運體A1的突變可降低冠狀動脈疾病的患病風險，如R219K突變[23]。

2.2.3 卵磷脂膽固醇酰基轉移酶基因 卵磷脂膽固醇酰基轉移酶在高密度脂蛋白膽固醇形成過程中起重要作用。卵磷脂膽固醇酰基轉移酶純合子功能缺失突變能降低血漿中的高密度脂蛋白，目前發現的突變超過80種，但這些突變能否增加冠狀動脈疾病的患病風險還未知[2]。

2.3 三酰甘油基因

2.3.1 ApoCⅡ基因 三酰甘油參與小腸中乳糜微粒的合成和肝臟中極低密度脂蛋白的合成，而脂蛋白脂肪酶可水解極低密度脂蛋白形成低密度脂蛋白。ApoCⅡ是脂蛋白脂肪酶的輔因子，ApoCⅡ純合子功能缺失突變能極大地增加血漿中三酰甘油和乳糜微粒水平，從而增加冠狀動脈疾病的患病風險。脂蛋白脂肪酶基因突變在高三酰甘油血癥病人中是常見的，但是，其中某些突變能降低血漿中的三酰甘油水平，從而降低冠狀動脈疾病的患病風險[24]。

2.3.2 植物固醇素基因 谷固醇血癥是一種罕見病，其原因為機體可大量吸收膽固醇和植物固醇，造成機體內膽固醇代謝紊亂，增加早期冠狀動脈疾病的患病風險。植物固醇素1和植物固醇素2的功能缺失突變是造成谷固醇血癥的原因[25]。

3 冠狀動脈疾病易感基因多態性

僅有少部分冠狀動脈疾病是由單基因突變引起的。通過人類全基因組測序，在人類全基因組上分布有約300萬個單核苷酸多態性，是全基因組的高密度基因標志物，目前國內外學者采用全基因組關聯分析對單核苷酸多態性進行了深入的研究。位于染色體9p21位的單核苷酸多態性在2007年被證實與冠狀動脈疾病高度相關后，眾多學者應用全基因組關聯分析對不同人群、地域和種族的冠狀動脈疾病病人進行了大量的單核苷酸多態性研究。最大的一個全基因組關聯研究Meta分析包含了63 746例冠狀動脈疾病病人和130 681名對照組成員，并確認了46個冠狀動脈疾病單核苷酸多態性易感基因位點[26]。隨后在我國漢族人群中發現了6q21位點[27]和其他3個冠狀動脈疾病易感基因位點[28]，至少有50個冠狀動脈疾病單核苷酸多態性易感基因位點被認為是冠狀動脈疾病的候選基因。隨著此類研究的不斷深入，今后會有更多的冠狀動脈疾病候選基因被發現。

4 易感基因預測冠狀動脈疾病

冠狀動脈疾病的主要預防策略是基于不同的冠狀動脈疾病風險類別來進行風險評分。冠狀動脈疾病易感基因的不斷發現為臨床上對冠狀動脈疾病病人及家族成員進行易感基因篩選并提供預防措施成為可能，且成本較低[29]。冠狀動脈疾病與基因多態性的相關研究使得應用易感基因信息來預測普通人群中冠狀動脈疾病的發生風險和制訂相應的預防措施亦成為可能。基因風險評分是通過兩種途徑來獲得，一是通過已知的效應量作為風險等位基因數來增加等位基因數量，二是通過單核苷酸多態性的數量來確定基因風險評分的等位基因數量。由于冠狀動脈疾病在臨床上具有復雜性，基因風險評分需在每個研究中都要進行驗證，目前此類研究還在不斷深入。

研究發現，apoE、IL6和PPARα的基因突變對冠狀動脈疾病易感基因預測無意義[30]。染色體9p21.3位點與冠狀動脈疾病密切相關，在該位點的單核苷酸多態性 rs10757274 A>G突變有助于冠狀動脈疾病風險的再分類，且對冠狀動脈疾病高危人群的預防措施具有指導意義[31]。統計學模型研究顯示在冠狀動脈疾病易感基因預測過程中，易感基因突變的數量、較高的OR值和個體易感基因突變頻率能改善ROC陰影面積的判別準確性[32]。

Morrison等[33]對11個冠狀動脈疾病相關單核苷酸多態性進行了研究，發現在冠狀動脈疾病傳統風險評分基礎上增加易感基因風險評分，在不同群體中明顯增加冠狀動脈疾病風險的預測能力。雖然應用單核苷酸多態性進行基因風險評分并不能加強ATP Ⅲ風險評分的判別和再分類[34]，但是選擇可重復的單核苷酸多態性能明顯增加冠狀動脈疾病風險預測的預測值，并對冠狀動脈疾病風險再分類有顯著意義[35]，如Tikkanen等[36]提出了一種應用28種與冠狀動脈疾病風險相關的單核苷酸多態性進行基因風險預測的方法。這些研究發現基因風險評分與冠狀動脈疾病風險之間有著明顯的關聯，在傳統風險評分基礎上增加基因風險評分，能明顯改善各類結點的風險判別和風險個案的再分類。應用易感基因風險評分可將19%的風險個案歸為低風險類別，將12%的風險個案歸為高風險類別，進而給各風險類別實施相應的預防措施[36]。

研究表明，基于冠狀動脈疾病易感基因突變的基因風險評分不能提高冠狀動脈疾病的判別[35]。Kathiresan等[37]通過對9個與低密度脂蛋白膽固醇或高密度脂蛋白膽固醇水平相關的單核苷酸多態性研究后發現，該基因評分能適度改善心血管疾病的風險個案的再分類，但不能改善風險判別。通過對臨床冠狀動脈疾病病人的95個血脂基因位點進行的易感基因風險評分，亦不能改善臨床ROC陰影面積的判別準確性[38]。

與傳統的冠狀動脈疾病風險評分相比，冠狀動脈疾病易感基因風險評分有以下優勢：第一，易感基因風險評分高度穩定，通過基因信息能早期預測冠狀動脈疾病從而進行早期干預；第二，現有的基因檢測技術能同時檢測大量的冠狀動脈疾病易感基因；第三，大多數已知的單核苷酸多態性與傳統的冠狀動脈疾病風險評分無關聯，基于單核苷酸多態性的易感基因評分能作為風險預測的補充信息，如源于冠狀動脈疾病的單核苷酸多態性的易感基因風險評分能明顯增加傳統風險評分的預測能力。冠狀動脈疾病易感基因風險評分也有以下劣勢：第一，在不同人群中候選基因與冠狀動脈疾病的相關性是不同的，從而導致候選基因的冠狀動脈疾病預測值也是不同的；第二，冠狀動脈疾病保護性基因突變能消減該病風險等位基因的影響；第三，基因與環境相互作用，某些環境因素能影響冠狀動脈疾病的患病風險，如攜帶ApoEe4等位基因的吸煙病人能加大冠狀動脈疾病的患病風險，而對非吸煙病人無此作用[30]。

5 小 結

通過總結近年來冠狀動脈疾病易感基因突變的眾多研究成果，將為今后深入研究冠狀動脈疾病的致病機制提供依據，同時還將為臨床上對冠狀動脈疾病分類提供基因理論基礎。目前基因技術的快速發展使得在進行大量冠狀動脈疾病易感基因的研究成本大大降低，因此可以預測未來對冠狀動脈疾病易感基因的廣泛應用將會成為臨床實踐中的重要組成部分。