Lp-PLA2基因多態性在心血管疾病中的功能分析

【摘要】心血管疾病因其流行性和高死亡率受到廣泛關注。動脈粥樣硬化的嚴重程度對心血管疾病的發展產生重要影響。脂蛋白相關磷脂酶A2（Lp-PLA2）作為血管炎癥和動脈粥樣硬化斑塊易損性的生物標志物備受關注。在過去的20年中，人們通過基因水平對Lp-PLA2進行了大量研究，發現62%遺傳因素可能影響Lp-PLA2活性變異，并且基因的多態性可能影響Lp-PLA2的功能，從而進一步影響相關疾病的進展。現探討Lp-PLA2基因V279F、A379V、I198T、R92H的多態性與心血管疾病之間的關聯性，以便更深入了解基因多態性對Lp-PLA2功能的影響。

【關鍵詞】脂蛋白相關磷脂酶A2；心血管疾病；單核苷酸多態性

【DOI】10.16806/j.cnki.issn.1004-3934.2024.04.016

Functional Analysis of Lp-PLA2 Gene Polymorphisms in Cardiovascular Disease

ZHANG Jiajia，WANG Fukun

（Department of Laboratory，No.980 Hospital of The Joint Logistics Support Force of The Chinese People’s Liberation Army，Shijiazhuang 050082，Hebei，China）【Abstract】Cardiovascular disease has received extensive attention due to its prevalence and high mortality.The severity of atherosclerosis has an important impact on the development of cardiovascular disease.Lipoprotein-associated phospholipase A2（Lp-PLA2）has attracted much attention as a biomarker of vascular inflammation and vulnerability to atherosclerotic plaque.In the past 20 years，people have conducted a large number of studies on Lp-PLA2 at the gene level，and found that 62% of the genetic factors may affect the variation of Lp-PLA2 activity，and the gene polymorphism may affect the function of Lp-PLA2，thus further affecting the progress of related diseases.This article is to explore the association between Lp-PLA2 gene V279F，A379V，I198T，R92H polymorphism and cardiovascular disease，so as to further understand the effect of gene polymorphism on Lp-PLA2 function.

【Keywords】Lipoprotein-associated phospholipase A2；Cardiovascular disease；Single nucleotide polymorphism

心血管疾病因其廣泛流行和高死亡率已成為重要的公共衛生問題，其中炎癥在該疾病的進展過程中發揮關鍵作用。脂蛋白相關磷脂酶A2（lipoprotein-associated phospholipase A2，Lp-PLA2）是位于第6號染色體上PLA2G7基因編碼的酶，也稱為血小板活化因子乙酰水解酶，屬于鈣非依賴性脂肪酶的一種。它主要由巨噬細胞分泌，并與低密度脂蛋白和高密度脂蛋白形成復合物的形式循環于血液中^[1]。Lp-PLA2通過調節血液中的脂質代謝來介導血管內部的炎癥反應，是循環系統中與炎癥相關的標志物之一。流行病學調查^[1-2]表明，Lp-PLA2濃度或酶活性升高已被確定為心血管疾病概率增加的風險因素。許多研究評估了Lp-PLA2基因遺傳變異對其表達水平和/或功能是否產生影響，并據此推斷其可能對人類心血管疾病的發病率及嚴重程度產生影響。在不同患者中，已對Lp-PLA2的遺傳變異進行了廣泛研究，包括它們對生理功能和疾病的影響。現詳細闡述4個編碼區的單核苷酸多態性V279F、A379V、I198T、R92H，從基因頻率、同源序列比對、酶活性以及與心血管疾病的相關性來提出新的見解，旨在更深入理解遺傳變異如何影響Lp-PLA2的活性及功能。

1 等位基因頻率

在公共數據庫（http：//www.ncbi.nlm.nih.gov/）中搜索編碼Lp-PLA2基因多態性顯示，V279F（rs76863441）在日本受試者中出現的頻率最高，其次是中國和韓國受試者，但在美國白種受試者中不存在。Unno等^[3]、Yamada等^[4-5]的多項研究證實了V279F等位基因與日本受試者的動脈粥樣硬化、心肌梗死等血管疾病之間的相關性。A379V（rs1051931）在東亞人群中出現頻率最高，非洲人群出現的頻率最低。Liu等^[6]發現，在中國臺灣患者中，A379V多態性在早發性心肌梗死患者中更為普遍。I198T（rs1805018）在非洲人群中出現的頻率最高，而在美國人群中則較低。Sutton等^[7]發現I198T等位基因與心血管疾病多態性頻率無關。R92H（rs1805017）在歐洲人群中出現頻率最高，南亞人群中出現的頻率最低。與健康受試者相比，R92H等位基因似乎對冠狀動脈疾病或心肌梗死患者的多態性頻率沒有影響^[7-8]。這些臨床研究顯示，在心血管疾病中，V279F和A379V基因出現頻率較高，而I198T和R92H似乎沒有變化。

2 同源序列分析及蛋白功能預測

從UniProt（https：//www.uniprot.org/）下載與PLA2G7基因相關的其他物種的同源序列，通過對氨基酸的保守性進行分析，發現R92、A379保守性較低，I198保守性適度。相比之下，V279具有較高的保守性，這些位置上的突變可能會影響酶的功能（圖1）。為了預測蛋白質功能是否受到影響，筆者使用了Phyre2（基于蛋白質三級結構）和SIFT（基于蛋白同源序列）在線預測工具。根據表1結果顯示，V279F突變對蛋白質功能產生有害影響，而I198T、A379V和R92H則屬于良性突變。

3 酶的活性分析

PLA2G7屬于磷脂酶A2超家族，是能水解磷脂底物sn-2位點上的酯鍵以產生脂肪酸和溶血磷脂的酶。該蛋白中A47-I429殘基已經通過晶體結構學解析（PDB：3D5E），確定了含有383個氨基酸殘基的蛋白結構^[9]。該蛋白結構呈現典型的α/β-水解酶折疊，具有GXSXG脂肪酶的典型特征。活性位點由Ser273、His351和Asp296組成的催化三聯體。其中，Ser273位于α-螺旋的N端，Phe274和Leu153穩定催化反應機制中的負電荷。另外兩個催化三聯體殘基的位置恰當，可激活Ser273進行催化；Asp296位于β-折疊的C端，而His351位于α-螺旋的N端（見圖2）。

Val279殘基靠近酶的活性位點，對蛋白的正確折疊及活性催化至關重要，突變為Phe，側鏈較小的纈氨酸被大的苯丙氨酸取代，導致折疊過程受阻并影響了酶的活性。分子研究^[10]表明，F279重組蛋白失去了其活性，這會導致體內血漿Lp-PLA2的缺乏。在健康和患病人群中的基因研究^[11]發現，Lp-PLA2缺乏會影響許多炎癥性疾病的發病率及嚴重程度。Kruse等^[12]的動力學研究顯示，與重組的野生型蛋白相比，V379突變蛋白表現出增強的分子活性，其Km值高于野生型2倍，而T198突變的Km值高于野生型6倍。此外，這兩個突變都降低了底物親和力。H92保持了與野生型相似的活性、Km和V_max特征。

在臨床研究中，關于A379V對血漿Lp-PLA2酶活性的影響存在爭議。早期的冠心病研究^[13-14]發現，在歐洲人群中攜帶A379等位基因會顯著增加酶活性。一項針對72 657例冠心病受試者進行的大規模研究^[15]發現，個體攜帶V379等位基因時，檢測到的酶活性可降低2.7%。Liu等^[6]在中國臺灣心肌梗死的受試者中發現A379V的催化活性降低。Qi等^[16]對中國漢族人群的動脈粥樣硬化的研究揭示了A379V多態性對酶的活性無統計學意義的影響。關于I198T變異對血漿Lp-PLA2水平的影響，目前尚無定論。Hoffmann等^[17]在德國冠狀動脈疾病的受試者中發現T198與酶的活性無關。一項歐洲的冠狀動脈鈣化的研究^[18]也支持了這個結論。然而，在中國動脈粥樣硬化列隊中進行的一項研究^[17]發現T198會導致酶的活性降低。Hou等^[8]對827例中國冠心病患者進行的研究表明，攜帶T198基因型的受試者顯示出顯著降低的酶活性水平。Sutton等^[7]報道了攜帶T198基因型的受試者主動脈中酶表達下降的趨勢。至于R92H對血漿Lp-PLA2活性的影響也存在不確定性。Qi等^[16]在中國人群動脈粥樣硬化的研究中揭示了R92H與酶活性之間無統計學意義上的顯著差異。但是，在一項歐洲前瞻性隊列冠狀動脈研究^[19]中，確定了H92增加了該酶的活性。此外，在一項薈萃分析^[13]中證實了R92H與Lp-PLA2活性呈負相關趨勢。在一項大規模心血管藥物遺傳學研究中，Yeo等^[20]觀察到R92H與Lp-PLA2活性略有降低有關。德國心血管健康研究中心對3 234例冠狀動脈造影的受試者進行檢測發現，攜帶H92等位基因的受試者中血漿酶活性適度降低^[17]。中國和歐洲受試者的研究^[8，21]表明，在血漿中攜帶H92基因對酶活性沒有影響。

在臨床研究中，除了已確定V279F突變具有酶失活作用外，對于該酶的其他突變的影響存在爭議，這可能是因為不同患者體內微環境的變化而導致了Lp-PLA2的生理功能受到影響。

4 與心血管疾病的相關性分析

在日本人群中，約4%的個體廣泛存在V279F基因突變，并導致血漿中Lp-PLA2酶活性缺失^[22]。對這種功能喪失突變進行詳細研究并獲得的所有臨床數據表明，V279F基因突變與動脈粥樣硬化之間呈顯著正相關，可能增加患心血管疾病的風險^[23]。然而，在中國的幾項研究中發現V279F多態性與心血管疾病無關，而韓國的兩項研究發現F279能降低動脈粥樣硬化的風險。雖然V279F基因突變導致血漿中Lp-PLA2水平的顯著降低是明顯可見的事實，但由于目前主要集中在亞洲人群中進行調查研究，并未明確闡明V279F與心血管疾病之間是否存在關聯。盡管已經對不同患者進行了A379V多態性方面的研究與調查，但所得到的結果卻不一致，因此需要進一步深入地開展更多相關研究以闡明這種遺傳變異是否與預防后期心血管疾病的風險及其結果相關聯。根據大部分研究顯示，I198T和R92H基因突變可能增加心血管疾病的風險，然而，由于相關研究數量有限，不能一概而論。最近進行的薈萃分析^[24]發現V279F和R92H基因突變與臨床動脈粥樣硬化的風險增加有關，而A379V、I198T則沒有顯著關聯。因此，對Lp-PLA2基因的多態性進行更深入、更全面的研究是必要的，以此來闡明其在心血管疾病中的作用。見表2^[25-33]。

5 總結

在過去幾十年中，心血管疾病的篩查、診療、預防取得顯著進展。然而，它仍然是全球高發病率的疾病和死亡的主要原因，其發生與動脈粥樣硬化的嚴重程度密切相關。動脈粥樣硬化是一種慢性血管炎癥，在心血管疾病發病之前就已經存在數十年^[34]。Lp-PLA2通過水解氧化低密度脂蛋白來釋放促炎介質（溶血磷脂和氧化脂肪酸），它可以預測心血管事件與動脈粥樣硬化斑塊的易損性^[35]。遺傳學研究^[36]表明，約62%的Lp-PLA2活性變異是由遺傳因素引起的。

研究討論PLA2G7基因多態性與心血管疾病之間的關聯，這也是Lp-PLA2參與最廣泛的領域。Lp-PLA2基因頻率在特定患者中更常見，例如V279F在日本人群中出現頻率更高。V279位于活性位點Ser273和Asp296殘基之間，該區域對酶的正確折疊起著至關重要的作用，該突變致使酶的活性喪失^[37]。臨床研究發現F279對酶的活性和心血管疾病的相關性方面存在不一致的結果，可能是由于F279雖然使酶的活性喪失，但不會顯著影響與底物水解的能力。其他突變體V379、T189、H92對酶活性和心血管相關疾病影響的研究也有不同結論，除了基因多態性還要考慮是否會受到脂蛋白等因素影響。此外，Lp-PLA2容易被氧化失活，這些多態性增加了對氧化失活的敏感性^[38]。

眾所周知，脂蛋白的氧化與動脈粥樣硬化有關，Lp-PLA2參與動脈粥樣硬化和相關慢性炎癥細胞（即單核細胞/巨噬細胞、T淋巴細胞、肥大細胞）的產生和分泌，并參與短鏈氧化膦酯的代謝^[39]。研究^[40]發現，降血脂藥，尤其是他汀類藥物，可以降低血漿Lp-PLA2的水平和活性，改善血脂狀況。這表明Lp-PLA2可能是降脂治療的重要靶點，可降低動脈粥樣硬化的炎癥反應和斑塊易損性。darapladib是Lp-PLA2活性的一種抑制劑，在動物模型和人類中的研究^[40]表明，它可以有效且安全地降低血漿和動脈粥樣硬化斑塊中的Lp-PLA2活性。一項藥物遺傳學研究^[41]表明，盡管Lp-PLA2基因的遺傳變異對darapladib治療和耐受性的影響有限，但基因的多態性對藥物遺傳學的影響仍是值得關注的焦點。目前研究的Lp-PLA2抑制劑對心血管疾病的療效，應充分考慮到基因多態性對蛋白功能的影響，以便開發更有效和/或有選擇性的Lp-PLA2抑制劑。

Lp-PLA2在基因多態性研究領域取得了顯著進展，但仍需要更全面、有力的研究來解決不一致的結果。此外，在心血管疾病中進行的研究也可以應用于其他疾病，或許會揭示Lp-PLA2基因多態性對某些疾病產生意想不到的影響。

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收稿日期：2023-12-08