Caveolin-1基因的功能、多態性與疾病關系的研究進展

王佳美 綜述，劉欣躍 審校

(蘭州大學第二醫院檢驗醫學中心，甘肅蘭州 730030)

1980年研究者用v-Src癌基因轉化雞胚胎成纖維細胞時，發現并分離了一個可被磷酸化修飾的蛋白，后經證實為Caveolin-1 (CAV-1)蛋白。CAV-1廣泛分布于各組織細胞，是構成細胞膜表面小凹狀結構的主要組分。目前有較多關于CAV-1與臨床疾病的研究， 發現其在許多心血管疾病如房顫(AF)、冠狀動脈粥樣硬化性心臟病等,以及腫瘤性疾病如肝癌、乳腺癌、腎癌、肺癌等中發揮著重要作用，但研究結論不近一致。CAV-1 基因多態性可能通過影響基因的轉錄及表達進而影響信號通路的轉導參與疾病的發生、發展等過程。本文主要就近年關于CAV-1 基因的功能、多態性與疾病關系的研究進展做一綜述。

1 CAV-1結構與功能

1.1 CAV-1結構 CAV是一種橫跨膜的支架蛋白，又稱小窩蛋白或窖蛋白，是構成細胞表面穴樣內陷中的主要膜內在蛋白，哺乳動物細胞能夠表達3種CAV蛋白，分別是CAV-1，CAV-2和CAV-3[1]，其中CAV-1屬于標記性蛋白。近年來，關于CAV-1與臨床疾病易感性方面的研究較CAV-2和CAV-3多，CAV-1的基因多態性與多種臨床疾病的發生發展及臨床分級、分期密切相關。CAV-1相對分子質量為22×103，由178個氨基酸殘基構成，其編碼基因(CAV-1)位于人類第7號染色體(7q31.1～31.2)上。 CAV-1有一個CSD區，由82～101個氨基酸殘基構成，能結合并失活細胞膜表面小凹狀結構內諸如EGFR、 eNOS等多種信號分子，此外，CAV-1第80位的絲氨酸發生磷酸化后轉變為可溶性分泌蛋白，與CSD相互作用參與調節信號轉導分子的活性[2-3]，是信號轉導通路中重要的組成部分。

1.2 CAV-1的分布及功能 CAV-1在脂肪細胞、成纖維細胞、內皮細胞、平滑肌細胞和乳腺上皮細胞中均有表達，在細胞增殖、分化、遷移和凋亡中起重要作用。 CAV-1可通過作用于MAPK信號通路，抑制ERK的活化，下調EGF，FGF,PDGF及TGF的表達，從而抑制細胞的增殖；CAV-1作為一種耦聯或致敏因子，通過調控細胞增殖周期段時間，達到調控細胞的生長增殖及凋亡過程；CAV-1根據不同的組織及相應的細胞環境，對血管生成具有雙重調節作用；除了上述，CAV-1亦可通過調節內皮細胞NO合酶活性、增強抗炎因子活性和激活相關信號通路等在炎癥急性期發揮抗炎作用[4]。有研究報道CAV-1的突變或表達異?？蓪е轮T如心血管系統疾病的發病率升高，且與腫瘤的發生、發展和轉移有關[5-6]。

2 CAV-1 的單核苷酸多態性

人類CAV-1基因長度約36.4 kb，由3個外顯子和2個內含子組成，對相對分子質量22×103膜蛋白進行編碼。有報道指出CAV-1蛋白表達程度受基因調控，在癌組織和癌旁組織中、癌癥患者和健康對照者之間的表達譜存在顯著差異[7-8]。因此，探討 CAV-1基因與疾病的聯系具有一定的臨床意義。

通過檢索文獻及NCBI等數據庫發現已有大量關于CAV-1基因位點SNP的研究，如rs3807987(G14713A)、rs7804372(T29107A)、rs1997623(C521A)、rs357733(T28608A)、rs12672038(G21985A)和rs3807992(G3212A)等，其中研究較多的位點是rs3807987(G14713A)和rs7804372(T29107A)。

3 CAV-1基因多態性與臨床疾病易感性的關系

3.1 CAV-1基因多態性與AF及冠心病遺傳易感性 臨床資料顯示，心血管疾病的發病率呈上升趨勢[9]，明確心血管疾病的發病風險因素對臨床早期預防及治療具有重要意義。近年來，有學者從基因層面探討CAV-1信號轉導蛋白參與調控心血管疾病的發生、發展。YI等[10]發現相較于竇性節律的人群，AF患者CAV-1的表達顯著下調，心房纖維化明顯增加，認為CAV-1可通過抗纖維化作用介導心房結構重塑而具有抗AF效應。MARTIN等[11]進一步利用Sequenom技術探討AF風險SNP與基因表達相關性，發現CAV-1 rs3807989 G等位基因與心房組織及外周血中的CAV-1低表達存在明顯相關，并首次在AF的心房組織中證實了這一關系，這與其他研究報道在非心臟組織中關于AF風險SNPs與CAV-1低表達的結果相一致[12]。OLESEN等[13]在丹麥人群中的研究發現CAV-1 rs3807989與孤立性AF的發病有關，但未能明確說明具體的基因型； LIU等[14]和CHEN等[15]以中國人群作為研究對象，LIU等[14]納入597例AF患者和996名健康對照；CHEN等[15]納入2 113例AF患者和3 381名對照者，均認為rs3807989與AF 具有顯著相關性，但LIU等[14]和CHEN等[15]研究結果相反，LIU等[14]指出rs3807989能夠降低AF的發病風險(OR=0.75)，而CHEN等[15]認為rs3807989 G(OR=1.34)是AF的危險等位基因。同時，LI等[16]研究了839例AF患者和1215健康對照者， 卻認為CAV-1 rs3807989多態性與中國漢族人群的AF無明顯相關性(OR=1.02)，筆者認為研究結果存在爭議可能與樣本的大小及不同地域之間的研究群體相關，還需進一步細分研究。有研究指出通過Meta分析評價CAV-1 rs3807989多態性與AF的相關性，認為CAV-1 rs3807989 的5種基因模型與AF的發病風險存在顯著的相關性，其中等位基因模型(G/AOR=1.228)、純合子模型(GG/AAOR=1.439)、雜合子模型 (GG/GAOR=1.257)和顯性模型(GG/AA+GAOR=1.287)與AF的發病風險呈正相關,而隱性模型(AA/GA+GGOR=0.738)與AF的發病風險呈負相關[17]。另外，CHEN等[18]除了研究CAV-1與AF的相關性，還通過對中國漢族人群中共3 299名冠狀動脈粥樣硬化性心臟病(CAD)患者及2 886名非CAD健康對照者進行分析，發現rs3807989多態性在3個獨立群體和組合群體中均與CAD及心肌梗死的發病率顯著相關。目前，關于CAV-1 rs3807989與AF的相關研究較多，結論尚不完全一致，應當在不同的地域、種族人群對CAV-1功能特征方面進行更加深入而廣泛的研究；而通過檢索國內外報道，發現關于CAV-1 rs3807989與CAD的相關性研究較少，提示后續應當加大在領域的研究力度，為臨床早期預防及干預提供新的思路。

3.2 CAV-1基因多態性與肝細胞癌(HCC)遺傳易感性 HCC是臨床上常見的惡性腫瘤，其發生受炎癥、腫瘤微環境、氧化應激和基因的突變與表達等多種因素影響[19]。研究發現CAV-1在高轉移性HCC細胞株的表達水平明顯升高，提示CAV-1基因在HCC的發生、增殖和遠處轉移存在密切的相關性[20]。HSU等[21]在臺灣人群中研究發現肝癌組織中CAV-1 rs3807987 AG和AA基因型患者的mRNA和蛋白水平均高于GG型(P=0.000 1、0.001 9)，認為攜帶AG和AA基因型的人群罹患HCC的風險明顯高于GG基因型(OR=1.51、1.94)。ZHAO等[22]用TaqMan開放陣列SNP基因分型平臺分別對中國人群1 000例HCC患者和健康對照者的CAV-1 SNP進行基因分型，發現CAV-1 rs729949多態性顯著增加了罹患HCC的風險(OR=1.28)，還發現CAV-1 rs6466583、CAV-1 rs380796基因多態性與HCC亦存在明顯相關性，相較于攜帶CAV-1 rs6466583 AA基因型的個體，GG基因型的HCC的發病風險更高；對于CAV-1 rs3807986位點，相較于攜帶CAV-1 rs3807986 AA基因型，AG基因型的HCC的發病風險更高，同時發現，加性模型下CAV-1 rs3807989多態性與HCC的發病率卻呈負性相關(OR=0.85),攜帶CAV-1 rs3807989 A等位基因可以降低HCC的發病率。此外，ZHANG等[23]在中國漢族人群中用PCR-RFLP法檢測CAV-1基因多態性與乙型肝炎性肝癌(HBV-HCC)相關性，結果顯示，無論是否感染乙型病毒性肝炎，攜帶CAV-1 rs1049334 A等位基因增加了罹患HBV-HCC的風險(OR=1.667)， A rs3807989-G rs1049334單倍型可以降低罹患HBV-HCC的作用(OR=0.102)，但ZHANG 等[23]認為rs3807989多態性與肝癌的發病風險沒有關聯，這與ZHAO等[22]研究結果不同，筆者認為ZHAO等[22]在研究HCC的 CAV-1基因多態性時未能考慮到HBV致肝細胞發生癌變的影響因素，因此， CAV-1基因多態性與肝細胞癌的相關性還有待進一步研究證實。

3.3 CAV-1基因多態性與乳腺癌(BC)遺傳易感性 BC是全世界女性最常見的癌癥類型和主要的死亡原因之一，BC的發病因素很多，遺傳因素在BC的發生發展中起著至關重要的作用。CAV-1作為可能的抑癌基因，是Ras-p42/44絲裂原活化激酶通路的抑制劑，參與細胞周期進程，在原發性和轉移性BC細胞中都呈過度表達狀態，約16%～20%的BC患者該基因發生突變[24-25]。LIU等[26]研究臺灣地區BC患者與CAV-1基因的相關性時，發現BC組CAV-1 rs7804372和CAV-1 rs3807987 AG基因型的百分比明顯高于正常對照組，進行單倍型分析發現，相較于CAV-1 rs7804372和rs3807987的GG/TT單倍型，攜帶有GG/AT和GG/AA單倍型的人群罹患BC的風險較低(OR=0.69)，相反，攜帶有AG/TT單倍型的人群罹患BC的風險較高 (OR=1.50)。另外，WANG等[27]發現雜合型、顯性型和超顯性模型下，CAV-1 rs3807987多態性均增加了罹患BC的發病風險，這與LIU等[26]的結論相同，同時，WANG等[27]探討了CAV-1基因多態性與BC患者激素受體表達的相關性，指出攜帶A等位基因與直徑≥2 cm的腫瘤及PR(+)率低表達相關，攜帶rs7804372 AA基因型BC患者相較于TT和TA型，其ER(+)和Her-2均表現為高表達，此外，單倍型分析結果顯示Ars1997623Grs3807987Trs7804372單倍型可以降低BC的發病風險(OR=0.64)，而Crs197623Ars 380798Trs 7804372單倍型增加BC的發病風險 (OR=1.74)。FARD等[28]在伊朗人群中研究發現4個 CAV-1上的SNP與BC具有顯著相關性，其中rs7804372、rs12672038和rs3807987這3個位點的AA型(OR=1.986)使BC的發病率分別提高了2.042,1.788和1.986倍，rs1997623雜合子突變的AC基因型使BC的發病風險增加了1.398倍，純合子突變的AA基因型使BC的發病風險降低了0.401倍，但HAMTA等[29]采用RFLP-PCR技術探討伊朗人群CAV-1 rs7804372多態性與BC易感性的關系，發現CAV-1 rs7804372 TT基因型可增加BC的患病風險，同為伊朗人群，而FARD等[28]認為CAV-1 rs7804372 AA基因型增加BC患病風險，尚需進行進一步研究驗證。WIHANDANI等[30]研究巴厘島BC人群時發現，CAV-1 rs3807987和rs7804372兩個位點與BC的發病率無顯著相關性，這與其他研究的結論均不一致，可能與不同國籍的研究人群及樣本量選擇有關[26-28]。

3.4 CAV-1基因多態性與腎細胞癌(RCC)遺傳易感性 RCC是腎實質最常見的惡性腫瘤，其發生、發展受遺傳因素影響[31]。CHANG等[32]檢測了92例臺灣RCC患者和580例健康對照者的CAV-1基因分型，發現RCC患者和健康對照者的CAV-1 rs3807987與CAV-1 rs7804372 基因和等位基因的頻率分布存在差異，且CAV-1 rs3807987 和CAV-1 rs7804372的A等位基因是RCC易感性的獨立危險因素。另外有研究者對1 248例腎透明細胞癌(ccRCC)與1 440例健康志愿者進行CAV-1基因分型時發現CAV-1 rs1049334多態性與ccRCC的發病風險顯著相關，GA和AA基因型組的發病風險顯著高于GG組，認為是CAV-1通過磷酸化激活RhoA 參與信號分子通路的調控，從而影響RCC的發生與發展[33]。目前，關于CAV-1多態性與RCC相關性的研究較少，筆者認為后續研究除了在不同國家、地區及人群中擴大樣本量以外，尚需探討不同的RCC病理亞型與CAV-1基因多態性的相關性。

3.5 CAV-1基因多態性與肺癌遺傳易感性 肺癌是最常見的惡性腫瘤之一，病死率較高，早期做出明確診斷，制定合理的科學治療方案，對患者預后至關重要[34]，從基因多態性入手研究肺癌的早期診斷價值越來越受到學者們的重視，LIU等[35]認為肺癌組織中CAV-1的表達明顯高于正常肺組織， FANG等[36]對中國女性不吸煙者進行探討CAV-1 rs1049337、CAV-1 rs926198與肺癌風險關系，發現較正常癌旁組織或正常肺組織相比，肺癌組織中的CAV-1表達相對較低，這與LIU等[35]的結論相反，這可能與不同的病理分型相關，還需進一步探討；FANG等[36]發現晚期肺癌的CAV-1表達水品低于早期肺癌的表達，CAV-1 rs1049337 C等位基因和rs926198 C等位基因可以降低罹患肺癌的發病風險，單倍型分析表明，CAV-1 rs 1049337-rs 926198 C-C單倍型可以降低肺癌的發病風險。目前，關于CAV-1基因多態性與肺癌相關性的研究不多，筆者認為應當擴展研究群體及樣本量，使用系統評價等方式評估CAV-1基因多態性與肺癌遺傳易感性。

4 結 論

CAV-1基因多態性在多種疾病中，尤其是惡性腫瘤中的研究取得了一定的進展，但不同的作者對同一疾病，或者不同的疾與CAV-1相關性研究的結果不盡一致，或者結論相反，筆者認為可能的原因包括諸如種族、地區差異、研究方法及手段、樣本量及惡性腫瘤的多分子亞型有關。因此，后續的研究應當充分考慮到影響CAV-1與疾病相關性的偏倚因素，從不同影響因素著手，在不同國家、地域、種族病理亞型等方面投入更多的研究，補充擴大樣本庫，從而更深層次的探究CAV-1基因多態性與臨床疾病的關系，為CAV-1基因檢測評價患病風險提供臨床依據。