P-選擇素及P-選擇素糖蛋白配體-1基因多態性與缺血性腦血管病關系的研究進展

岳孟孟，李雪瑩, 趙迎春，張 瑜

(南京醫科大學附屬上海松江中心醫院神經內科，上海 201600)

缺血性腦血管病(ischemic cerebrovascular disease，ICVD)是一種神經科常見的高致死率、高致殘率疾病，是由腦部缺血引起的一系列腦組織病理性改變及突發的局限性或彌散性神經功能障礙。其可分為短暫性腦缺血發作、椎-基底動脈供血不足、腦梗死等。ICVD的發生發展受P-選擇素(P-selectin，SELP)及P-選擇素糖蛋白配體-1(P-selectin glycoprotein ligand-1，PSGL-1)的影響。SELP是一種整合蛋白，主要存在于血小板及內皮細胞。PSGL-1是一種跨膜糖蛋白，存在于絕大多數白細胞表面[1]。目前，SELP基因多態性共檢測到13種，PSGL-1基因多態性研究得較多的有2種。兩者的基因多態性可能通過對可溶性SELP及PSGL-1的血漿水平產生影響，從而對血小板活化、炎癥反應及動脈粥樣硬化斑塊形成等過程產生影響。ICVD是一種受多因素影響的疾病，其最常見病因為以高血壓、糖尿病及高脂血癥為背景的動脈粥樣硬化，同時腦動脈炎、結締組織病、高凝狀態等也是其危險因素[2]。近年來，SELP及PSGL-1因其在炎癥反應及動脈粥樣硬化斑塊發病過程中的作用而成為ICVD的研究熱點。現就SELP及PSGL-1基因多態性與ICVD關系的研究進展予以綜述。

1 SELP及PSGL-1的結構和功能

SELP又稱顆粒膜糖蛋白、溶酶體膜蛋白，是細胞黏附分子中選擇素家族的主要成員之一，其為一種糖蛋白，分子量約為140 000。它是靜息血小板顆粒膜和內皮細胞Weibel-Palade小體的組成部分，活化血小板表面約有10 000個SELP。SELP的N端具有凝集素樣結構并含有Ca2+結合位點，中間部分是類似于表皮生長因子的結構域；而C端結構域由具有不同長度重復序列的結構域組成，類似于補體調節蛋白。此外，SELP還包括跨膜結構域和胞質結構域。SELP各功能區作用不一，其中N端植物凝集素區含有配體結合的關鍵序列；表皮生長因子樣功能區主要起調節植物凝集素區構型的作用，在Ca2+的輔助下，兩者共同識別、結合配體并介導細胞黏附；C端補體調節樣蛋白功能區參與誘導植物凝集素區構型的改變并增強其活性；跨膜區連接胞外區和胞質區，起信號轉導作用；胞質區含有各種信號分子，與 SELP的生物功能、表達活化、儲存及代謝密切相關。SELP與PSGL-1結合的主要作用為啟動白細胞向受損的內皮細胞募集，并介導白細胞、內皮細胞和血小板三者的相互結合作用，這些作用均與ICVD的發生及進展密切相關[1]。

PSGL-1是SELP的主要配體，其負責活性內皮細胞上的白細胞滾動，除SELP外，PSGL-1也可與選擇素家族的E-選擇素及L-選擇素結合。PSGL-1具有由二硫鍵鏈接的二聚體結構，其表達于絕大部分白細胞表面，少量存在于血小板上。研究發現，PSGL-1在動脈粥樣硬化斑塊形成、血栓形成和動脈壁改變中起關鍵作用[3]。其蛋白分子也有6個功能區，自N端開始，依次為1個信號肽序列區、1個前肽序列區、1個黏蛋白樣功能區、16個串聯重復序列區域(每個區域含有10個氨基酸)、1個跨膜區及1個胞質區[4]。PSGL-1具有兩個重要的特性，它們有助于PSGL-1與SELP的相互作用：①PSGL-1位于從胞體延伸出來的微絨毛頂端,這使得它更容易獲得另一個細胞的SELP；②PSGL-1本身的結構允許配體結合區遠離膜延伸。

已有許多研究證實，SELP和PSGL-1在炎癥反應、血小板活化、動脈粥樣硬化斑塊形成、脂質代謝紊亂、腫瘤轉移及動、靜脈血栓形成過程中起重要作用[5-8]。在ICVD早期，血小板受到刺激后迅速活化，SELP的表達量增加并迅速轉移到細胞表面，與白細胞及中性粒細胞結合形成血小板-白細胞聚集體及血小板-中性粒細胞聚集體。且內皮細胞SELP的表達量也增加，其與白細胞表面的PSGL-1相結合，將血液中的白細胞募集到活化的內皮上，另一方面兩者的結合也可誘發白細胞內的信號轉導促使白細胞釋放多種炎癥因子，出現炎癥反應，從而誘發動脈粥樣硬化的發生及斑塊破裂等[9-11]。有研究表明，阻斷SELP與PSGL-1的結合對于治療先天免疫性疾病、血栓形成、癌癥及預防腦梗死可能有利[12]。動物實驗表明，SELP或PSGL-1缺陷小鼠的組織因子積累和纖維蛋白生成均顯著減少[13-14]。因此推測，增強SELP和PSGL-1的相互作用可能增加血栓形成的風險。

2 SELP及PSGL-1的基因多態性

SELP基因位于1號染色體長臂(1q21～24)，是一段長50 kb的DNA序列，其包含17個外顯子和16個內含子。SELP的基因多態性種類豐富，迄今為止已有13種基因多態性被檢測出[15]：5個位于啟動子遠端，分別為-2131C/G、-1969A/G、-1817T/C、-1576C/G、-485insT，其余8個位于編碼區(外顯子及5′非翻譯區)，分別為Pro98Pro、Ser290Asn、Cys557Cys、Asn562Asp、Asn563Asp、Leu599Val、Thr715Pro、Thr741Thr。多種細胞因子、炎癥因子、氧自由基等可調節SELP基因的轉錄及翻譯，進而影響SELP的表達水平。PSGL-1基因位于人類第12號染色體(12q24)，包括兩個外顯子和1個內含子，完整的序列編碼位于外顯子2。PSGL-1基因多態性主要為M62I(Met62Ile)和VNTR(Variable Number of Tandem Repeats，VNTR)，其中PSGL-1黏蛋白樣區域中可變數目的串聯重復序列也稱為VNTR，外顯子2的長度變化主要依靠VNTR。VNTR多態性可產生3種等位基因，命名為A、B和C，分別對應最大16個串聯重復序列，到最小14個串聯重復序列， VNTR基因多態性被認為與PSGL-1的功能相關。M62I位點位于PSGL-1和SELP結合區域的附近，目前認為M62I多態性可能與PSGL-1和SELP的相互結合有關[4]。單體型分析顯示，除VNTR多態性外，PSGL-1水平也與M62I基因多態性獨立相關，且含有I等位基因攜帶者的PSGL-1水平顯著升高[10]。

3 SELP與PSGL-1基因多態性與ICVD的關系

ICVD是指由缺血引起的一系列腦組織病理性改變及其所致的突發神經功能障礙。ICVD是一種多病因的疾病，遺傳、環境因素等是其致病因素[16]。而動脈硬化是其基礎病變，特別是動脈粥樣硬化[17]。動脈粥樣硬化在腦部主要發生在大中型管徑(≥500 μm)動脈，其斑塊可造成動脈管腔狹窄，斑塊破裂則導致血管堵塞，引發嚴重臨床事件。目前關于動脈粥樣硬化的發病機制尚未完全闡明，但研究表明內皮細胞損傷、脂質代謝紊亂、炎癥反應、血小板激活等是其重要的病理生理基礎[2]。Wang等[18]在動脈粥樣硬化動物模型中發現，缺血性腦梗死動物血液中的SELP水平顯著升高，且斑塊內內皮細胞的SELP表達水平也顯著升高。Bielinski等[19]在一項多種族多樣本動脈粥樣硬化的研究中發現，SELP水平與動脈粥樣硬化事件發生率呈正相關，提示SELP可能與動脈粥樣硬化的發生發展有關。因此，探討SELP及PSGL-1基因多態性與動脈粥樣硬化之間的相關性可為ICVD患者的預防提供方向及理論依據。目前，關于SELP與PSGL-1基因多態性與ICVD的相關性研究較多的為S290N、M62I、VNTR、-2131C/G、-1969A/G等。

3.1SELP基因S290N位點多態性與ICVD S290N位于SELP基因編碼的補體調節蛋白樣功能區，其堿基突變會使原始的氨基酸組成改變，最終使絲氨酸被天冬氨酸代替。這種突變可能影響SELP的空間結構，進而改變SELP的血漿表達水平。S290N基因位點共有SS、SN、NN三種基因型[4]。Li等[20]研究表明，SELP基因S290N位點的SN基因型和PSGL-1基因 M62I位點的MM基因型會增加急性腦梗死特別是大動脈粥樣硬化型腦梗死的風險，其原因可能為在大動脈粥樣硬化型腦梗死形成過程中，SN基因型和MM基因型患者血小板膜及內皮細胞膜上表達的SELP和白細胞表面表達的PSGL-1促使血小板、白細胞、內皮細胞三者的結合更加緊密，且數量更多，進而加速了血管內皮附壁、炎癥細胞遷移、泡沫細胞形成、內膜增厚等，最終加速動脈粥樣硬化斑塊的發展及破裂。而Nasibullin等[21]研究表明，S290N位點多態性與缺血性心臟病及腦梗死有關，這可能與其基因突變使動脈粥樣硬化軟斑塊破裂風險明顯增加有關。Zhu等[22]研究表明，與SS基因型的攜帶者相比，SELP基因 S290N位點NN及SN基因型攜帶者的橈動脈和足動脈脈搏波速度較快，而脈沖波速度數值越大表明血管壁越僵硬，且脈搏波速度的增加是缺血性心臟病和腦梗死的可能獨立預測因子，這說明S290N位點與動脈粥樣硬化及腦梗死有關。但Berger等[23]研究發現，SELP基因S290N位點與急性腦梗死的發生風險無相關性。李滔等[24]的研究也表明，SELP基因S290N位點基因型和等位基因頻率在腦梗死TOAST分型的各亞組與正常對照組之間差異無統計學意義，提示S290N位點多態性不是缺血性腦卒中發病的危險因素。

3.2PSGL-1基因M62I位點多態性與ICVD M62I是PSGL-1基因的一個位點，其多態性位點位于SELP和PSGL-1相互結合的區域附近。研究表明，M62I基因突變可影響SELP與PSGL-1的結合能力[25]。該位點突變可明顯影響SELP與PSGL-1的結合功能，從而影響SELP及PSGL-1的血漿水平，并最終對炎癥反應、血栓形成、動脈粥樣硬化等ICVD相關病理生理過程產生影響。M62I位點的基因突變包括MM、MI、Ⅱ三種基因型。文獻報道，M62I位點多態性與急性腦梗死有關，腦梗死組與健康對照組的MM、MI、Ⅱ基因型頻率及M、I等位基因頻率差異有統計學意義，這種差異在大動脈粥樣硬化型腦梗死組表現更為明顯[22]。且大動脈粥樣硬化型腦梗死組PSGL-1基因M62I位點MM基因型患者的血小板-白細胞聚集體水平顯著高于MI、Ⅱ基因患者[26]。這可能由于PSGL-1基因多態性在腦梗死發病機制方面起重要作用，即MM基因型攜帶者SELP與PSGL-1的結合能力增強，從而促進血小板-白細胞聚集、血小板-粒細胞聚集、血管內皮細胞附壁、泡沫細胞形成、內膜增厚及斑塊破裂等一系列過程發生。另有研究發現，與正常組相比，急性腦梗死組患者的血小板-白細胞聚集體水平明顯升高[27-28]。Volcik等[9]報道了M62I與非裔美國人發生急性冠心病和缺血性腦梗死的風險降低有關，且攜帶I等位基因的PSGL-1基因型對非裔美國人缺血性腦梗死具有顯著的保護作用。但也有研究表明，I等位基因攜帶者晚期頸動脈粥樣硬化的發生風險可能增加，且此現象存在性別特異性，即I等位基因的女性攜帶者晚期頸動脈粥樣硬化的風險顯著升高；這種風險還具有劑量依賴性，即Ⅱ純合子患者的發病風險較MI雜合子患者更高[8]。這可能由于女性患者在急性刺激下通過SELP與PSGL-1結合形成血小板-中性粒細胞結合物的傾向增加，且此傾向獨立于雌激素水平。該研究還表明，Ⅱ基因型患者的C反應蛋白水平顯著升高，這進一步說明了PSGL-1M62I基因多態性在炎癥方面的作用，且血小板和中性粒細胞的相互作用也會影響血栓形成和炎癥性疾病的發展，并最終對心腦血管事件產生影響。

3.3PSGL-1基因VNTR位點多態性與ICVD PSGL-1基因中最常被研究的遺傳變異是影響SELP與PSGL-1和白細胞-血小板相互作用的VNTR。VNTR屬于DNA重復序列多態性的一種，此位點對應三個等位基因(A、B和C)，其中A等位基因有16個重復序列，B等位基因有15個，C等位基因有14個。且VNTR有6種基因型：AA型、AB型、AC型、BC型、BB型和CC型，其重復序列不同可能與PSGL-1功能有關。研究表明，PSGL-1基因VNTR位點多態性導致配體蛋白的結構發生相應改變，其中B和C等位基因的攜帶者中性粒細胞和血小板的結合能力明顯下降[29]，即短的PSGL-1等位基因可使腦血管疾病發生風險降低，表明B和C等位基因對缺血性腦血管病可能有一定的保護作用。但Liu等[30]的Meta分析顯示，VNTR的B等位基因與缺血性腦梗死的風險升高相關。且不同種族、地區間VNTR基因型的分布存在明顯差異，Bugert等[31]對5 071位德國人進行了PSGL-1基因VNTR位點多態性分型，結果顯示AA型、BB型、CC型、AB型、AC型及BC型的分布頻率分別為66.7%、2.6%、0.05%、28.3%、2.1% 及0.3%，其中A、B、C等位基因的分布頻率分別為81.9%、16.9%和1.2%。Hancer等[32]研究統計了141位白種人的VNTR位點多態性，結果發現A、B、C等位基因的分布頻率分別為81%、17%和2%。這提示，遺傳背景的不同或許是不同人種間ICVD易感性存在差異的一個原因。另有研究表明，VNTR位點多態性在免疫性、炎癥性疾病的相關血栓形成方面也扮演重要角色，如貝赫切特綜合征[33]、抗磷脂抗體綜合征[34]等，這可能與VNTR位點多態性影響PSGL-1與SELP相互結合區的蛋白質長度，并最終影響血栓形成有關。

3.4其他 除上述基因位點多態性外，SELP和PSGL-1基因多態性與ICVD的關系研究得較多的還有-2131C/G、-1969A/G、-1817T/C、Thr715Pro、5′非翻譯區。據報道，Thr715Pro位點基因突變與白人及美裔黑人發生腦梗死無關，但可能與他們的血液SELP水平相關[9]。Wei等[35]對305例缺血性腦梗死患者及280例健康對照者進行基因測序發現，SELP基因-2131C/G、-1969A/G、Thr715Pro等位點多態性與缺血性腦梗死之間不存在聯系。但Ferrari等[36]的研究表明，SELP基因Thr715Pro多態性與腦梗死發病率具有相關性。

4 小 結

SELP及PSGL-1參與了ICVD的發生及發展，兩者結合可影響血小板、內皮細胞、白細胞三者之間的相互作用，從而誘發動脈粥樣硬化及ICVD。且SELP與PSGL-1基因多態性參與調節各自蛋白質表達水平及兩者相互結合能力的強弱，間接對ICVD產生影響，SELP基因S290N位點多態性可調節SELP的空間構型，進而影響SELP的功能；PSGL-1基因M62I位點及VNTR位點位于SELP及PSGL-1的結合區域，因此M62I及VNTR位點多態性影響SELP及PSGL-1的結合；動脈粥樣硬化及ICVD的發病風險與SELP及PSGL-1基因多態性相關，但其具體機制尚未完全闡明。未來，應對SELP及PSGL-1基因多態性與動脈粥樣硬化及ICVD之間的關系進行深入研究，以為ICVD的發病機制、疾病進展及疾病預防提供新方向。