單基因多態(tài)性在心血管疾病診斷中的應(yīng)用

惠 崗，宋丹丹，齊 超，徐錫浩，范興男，王珺楠*

(1.吉林大學(xué)第二醫(yī)院 心內(nèi)科，吉林 長(zhǎng)春130041；2.吉林大學(xué)第二醫(yī)院 檢驗(yàn)科；3.長(zhǎng)嶺縣人民醫(yī)院 心內(nèi)科)

世界衛(wèi)生組織的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，2015 年全球約有1750多萬(wàn)人死于心血管疾病，約占全球死亡率的31%;預(yù)計(jì)到2030年這一數(shù)字將上升到2300萬(wàn)[1,2]。因此，為心血管疾病患者提供精準(zhǔn)診斷，具有積極現(xiàn)實(shí)的臨床意義?；蚨鄳B(tài)性與很多心血管疾病的發(fā)生密切相關(guān)，可應(yīng)用于心血管疾病的診斷。

1 基因多態(tài)性的概述

基因多態(tài)性(polymorphism)亦稱(chēng)遺傳多態(tài)性(genetic polymorphism)，是精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)相關(guān)分支，是指一個(gè)生物群體中，經(jīng)常同時(shí)存在兩種或多種不連續(xù)的基因型。主要分為DNA片段長(zhǎng)度多態(tài)性、DNA重復(fù)序列多態(tài)性、單基因多態(tài)性(SNPs)。目前相關(guān)研究主要對(duì)單基因多態(tài)性(SNPs)進(jìn)行研究，SNPs一般只有兩種堿基組成，它是一種二態(tài)的標(biāo)記，SNPs的二態(tài)性有利于對(duì)其進(jìn)行基因分型，適于快速、規(guī)?；Y查。

2 單基因多態(tài)性的概述

單基因多態(tài)性是人類(lèi)表型變異的主要標(biāo)志物，代表了人類(lèi)基因組中最常見(jiàn)的遺傳變異，代表DNA中的一個(gè)堿基與該位置上的堿基不同[3]。SNPs是基因組中重要且經(jīng)常發(fā)生的點(diǎn)突變，同時(shí)也有助于定位與疾病相關(guān)的基因，具有許多實(shí)際意義。這些多態(tài)性分布廣泛，可以在任何區(qū)域的基因或基因組中發(fā)現(xiàn)。一些研究發(fā)現(xiàn)這些多態(tài)性與不同的常見(jiàn)疾病診斷有關(guān)，如冠狀動(dòng)脈疾病、高血壓、肥胖癥和類(lèi)風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎[4,5]。SNPs對(duì)于疾病的診斷和治療將可以更有針對(duì)性。

近年來(lái)基因多態(tài)性在復(fù)雜疾病的診斷方面取得了相當(dāng)大的進(jìn)展。全基因組關(guān)聯(lián)研究(GWASs)使用包含數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的單核苷酸多態(tài)性(SNP)芯片，發(fā)現(xiàn)單核苷酸多態(tài)性與許多復(fù)雜疾病或性狀的相關(guān)性，人們對(duì)復(fù)雜疾病的認(rèn)識(shí)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。全基因組關(guān)聯(lián)研究(GWASs)使用含有數(shù)百萬(wàn)單核苷酸多態(tài)性(SNPs)的微陣列，已經(jīng)鑒定了與許多復(fù)雜的疾病或性狀[6]。例如，到目前為止，已經(jīng)鑒定了8470萬(wàn)個(gè)經(jīng)驗(yàn)證的SNP人類(lèi)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(qū)塊中SNP的指標(biāo)SNP。截至2015年2月，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了15396種不同疾病和性狀的單核苷酸多態(tài)性，發(fā)現(xiàn)的SNP疾病(性狀)關(guān)聯(lián)的數(shù)量迅速增加，它們通過(guò)單體型的SNP插入，捕獲大部分人類(lèi)基因組變異。由GWAS識(shí)別的SNP在疾病(或病例)群體中統(tǒng)計(jì)學(xué)上顯著表達(dá)的SNP稱(chēng)為風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)SNP；基因組區(qū)域含有這些SNPs稱(chēng)為該特定疾病的風(fēng)險(xiǎn)位點(diǎn)。因此人們認(rèn)為如果有已知的單核苷酸多態(tài)性，就可以識(shí)別與疾病相關(guān)的編碼變異體[8]，從而對(duì)疾病做出相應(yīng)診斷。

SNPs對(duì)心血管疾病復(fù)雜性狀個(gè)體化風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)的潛在效用備受關(guān)注。目前人們已越來(lái)越重視冠心病相關(guān)基因水平的研究，并已發(fā)現(xiàn)了大量與心血管疾病發(fā)生相關(guān)的單核苷酸多態(tài)性位點(diǎn)，本文將從以下幾個(gè)方面闡述SNPs在心血管疾病診斷中的應(yīng)用。

2.1單基因多態(tài)性SNPs與冠狀動(dòng)脈粥樣硬化疾病

相關(guān)研究表明NKX2.5基因是所有物種中最早發(fā)現(xiàn)的心肌前體細(xì)胞最早的標(biāo)記物[9,10]，NKX2.5在整個(gè)心臟胚胎時(shí)期表達(dá)，并且對(duì)成熟心臟發(fā)揮其 正常功能也是必不可少的[11]。研究發(fā)現(xiàn)NKX2.5基因rs2277923位點(diǎn)突變是成人心血管疾病的風(fēng)險(xiǎn)因素[12]。

CD36是一種位于血小板、內(nèi)皮細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、樹(shù)突細(xì)胞、造血干細(xì)胞等細(xì)胞表面的B型清除受體，其主要功能涉及動(dòng)脈粥樣硬化、血栓形成脂質(zhì)利用、炎性反應(yīng)和胰島素抵抗。其在心血管動(dòng)脈粥樣硬化中起到了重要作用，在白種人中的研究發(fā)現(xiàn)CD36基因多態(tài)性與心血管疾病的風(fēng)險(xiǎn)具有明顯的相關(guān)性，特別是游離于循環(huán)系統(tǒng)的單核細(xì)胞CD36mRNA的表達(dá)可能是發(fā)生冠狀動(dòng)脈疾病高風(fēng)險(xiǎn)的一個(gè)標(biāo)志[13,14]。CD36上的IVS3-6C等位基因與心血管疾病的某些危險(xiǎn)因素有關(guān)，危險(xiǎn)因素主要包括hs-CRP、BIM和2型糖尿病，此基因與心肌梗死發(fā)病年齡提前有關(guān)；而另一個(gè)IVS4-10A等位基因與心肌梗死的發(fā)病年齡推遲有關(guān)[15]。

乙醛脫氫酶2(ALDH2)是乙醛脫氫酶的一種，負(fù)責(zé)催化乙醛氧化為乙酸的反應(yīng)，肝中的乙醇脫氫酶負(fù)責(zé)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(jiàn)[16]。全基因組關(guān)聯(lián)分析(GWASs)結(jié)果顯示，在ALDH2突變型基因攜帶者中，心肌梗死的發(fā)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(dú)立性危險(xiǎn)因素。

2.2單基因多態(tài)性SNPs與高血壓

ALDH2是人體內(nèi)的酒精代謝調(diào)節(jié)酶同時(shí)也是重要的抗氧化應(yīng)激酶。研究表明，大量飲酒可能誘發(fā)原發(fā)性高血壓[17]。Meta分析結(jié)果顯示，ALDH2野生純合型基因攜帶者患原發(fā)性高血壓的風(fēng)險(xiǎn)是ALDH2突變型的2倍以上[18]。因此對(duì)相關(guān)基因的SNPs研究可以進(jìn)一步預(yù)測(cè)、診斷高血壓。

2.3單基因多態(tài)性SNPs與心律失常

在心律失常單基因多態(tài)性研究中，房顫(AF)是研究比較重要的一方面。2008年，Postma等人發(fā)現(xiàn)了一個(gè)非典型Holt-Oram綜合征的譜系，其中大多數(shù)受累個(gè)體患有肌肉缺陷和房顫早發(fā)。值得注意的是只有一小部分家庭具有結(jié)構(gòu)性心臟缺陷，這些研究表明致病突變(G125R)導(dǎo)致三個(gè)下游靶基因 NPPA，Cx40和KCNJ2的激活顯著增加，這三個(gè)基因已被證實(shí)與房顫的發(fā)病機(jī)制相關(guān)。心房重構(gòu)是指心房結(jié)構(gòu)和功能的持續(xù)改變。心房重塑可能導(dǎo)致細(xì)胞、細(xì)胞外基質(zhì)的改變，稱(chēng)為結(jié)構(gòu)重塑，心房重構(gòu)使房顫的易感性逐漸增加。因此，心房重構(gòu)是房顫病情進(jìn)展性質(zhì)的重要決定因素。房顫隊(duì)列中的候選基因研究表明，GATA轉(zhuǎn)錄因子的功能喪失性突變?cè)黾恿藢?duì)AF的易感性[19]。

GWASs表明轉(zhuǎn)錄因子是一般人群房顫的潛在重要因素。房顫GWAS位點(diǎn)的3個(gè)SNPs：PITX2， ZFHX3和PRRX1,位于轉(zhuǎn)錄因子基因附近。2007年GWAS報(bào)道的首例房顫確定了4q25.58號(hào)染色體上AF的易感性位點(diǎn)。同時(shí)小鼠模型的研究已經(jīng)證明，敲除PITX2可以增加了對(duì)房性心律失常的易感性，并且可改變與促心律失常性相關(guān)的動(dòng)作電位。房顫患者心房組織中PITX2基因的表達(dá)下調(diào)，ZFHX3也與中國(guó)患者的房顫相關(guān)，多重關(guān)聯(lián)研究重復(fù)了這一發(fā)現(xiàn)[20,21]。

2.4單基因多態(tài)性SNPs與心肌病

迄今為止，已經(jīng)報(bào)道了人類(lèi)基因組中30個(gè)基因中數(shù)百個(gè)與擴(kuò)張性心肌病相關(guān)的突變。

在GWAS中已經(jīng)分析了與擴(kuò)張性心肌病相關(guān)的遺傳變異[22]。在三個(gè)獨(dú)立的高加索人群中報(bào)道了染色體5q31(含有HBEGF，SRA1和IK基因)和擴(kuò)張性心肌病之間的關(guān)聯(lián)。 另一GWAS揭示了熱休克蛋白b7(HSPB7)基因中的SNP與擴(kuò)張性心肌病之間的關(guān)聯(lián)。 GWAS對(duì)4100例擴(kuò)張性心肌病病例和7600例對(duì)照進(jìn)行了另外的分析，揭示了染色體6p21上富含幾種擴(kuò)張性心肌病易感性的免疫和炎癥相關(guān)性基因的基因座[23,27]，同時(shí)41個(gè)基因的靶向測(cè)序產(chǎn)生了更全面和更準(zhǔn)確的突變圖像，揭示了MYH7，MYBC3，TNNI3和TNNT2中的152個(gè)已知的和新發(fā)現(xiàn)的突變。在另一項(xiàng)研究中，對(duì)3名患者進(jìn)行了220個(gè)選擇基因的外顯子組測(cè)序，以及對(duì)其50和30個(gè)末端附近的500bp的外顯子測(cè)序， 這項(xiàng)研究確定了94個(gè)變異的SNPs，包括MYH7和INS-IGF2基因中的點(diǎn)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(gè)伴隨突變[28]。這些SNPs都對(duì)心肌病的診斷提供價(jià)值。

2.5單基因多態(tài)性SNPs與心血管指導(dǎo)用藥

隨著單基因多態(tài)性研究的進(jìn)展，單基因多態(tài)性不止可以應(yīng)用于疾病的診斷，在心血管用藥方面的的價(jià)值正逐漸體現(xiàn)出來(lái)。相關(guān)研究指出CYP2C19的25個(gè)突變等位基因中，至少有10個(gè)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(cè)﹡2、﹡3兩個(gè)位點(diǎn)，可覆蓋99%以上中國(guó)突變?nèi)巳篬29]。攜帶一個(gè)CYP2C19突變的患者，其活化氯吡格雷的能力降低26%-31%，發(fā)生支架血栓的風(fēng)險(xiǎn)增加2倍；攜帶有2個(gè)CYP2C19突變的患者，其活化氯吡格雷的能力降低46%-55%，發(fā)生支架血栓的風(fēng)險(xiǎn)增加3.58倍[30]。華法林是臨床上廣泛應(yīng)用的另一種口服抗凝藥，主要用于預(yù)防和治療血栓性疾病。臨床中發(fā)現(xiàn)，華法林的用藥劑量有非常大的個(gè)體差異，其劑量在不同種族間及個(gè)體間存在較大差異，與歐洲人相比，中國(guó)人對(duì)華法林的抗凝作用更為敏感，所需的穩(wěn)定劑量比歐洲人要低40%-50%，而不同個(gè)體間穩(wěn)定劑量的差異可達(dá)20倍以上。KORC1,CYP2C9，CYP4F2 與華法林抵抗相關(guān);SLCO1B1，HMGCR,ApoE基因多態(tài)性 與阿伐他汀類(lèi)降脂藥抵抗相關(guān)；PlA1/A2與阿司匹林抵抗有關(guān)，CYP2D6,ADRB1，ADRA2C,GRK5,GRK4與 β受體阻斷劑抵抗有關(guān)[31]。

3 總結(jié)

隨著單基因多態(tài)性研究的進(jìn)一步進(jìn)展，SNPs將為心血管疾病的相關(guān)診斷提供方便可行的分子標(biāo)記，并提供更好的早期診斷方法。對(duì)于精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的發(fā)展，它將對(duì)原發(fā)病的診斷提供可靠的依據(jù)。伴隨SNPs對(duì)于疾病診斷的深入研究，SNPs將會(huì)更加高規(guī)范的指導(dǎo)治療，勢(shì)必會(huì)成為心血管疾病診斷領(lǐng)域的新趨勢(shì)。

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