中国少数民族原发性高血压候选基因研究进展

苏秀兰 常培叶

(内蒙古医学院临床医学研究中心,内蒙古 呼和浩特 010050)

原发性高血压(EH)是遗传因素与环境共同作用的多基因遗传病,具有高度的遗传异质性、迟显性和易感基因外显不全性,这为确定EH相关基因的研究带来极大困难。EH候选病因的研究一直受到科研人员的重视,其中,种族与 EH的关系很早就受到注意。抽样调查发现,同一地区不同民族间和不同地区同一民族间高血压患病率存在差异〔1〕。1991年第三次全国高血压抽样调查显示,患病率最低为彝族(3.28%),较高为朝鲜族(22.95%)、藏族(21.04%)和蒙古族 (20.22%)〔2〕。我国各民族的地理分布、生活习俗、经济文化乃至遗传背景千差万别,为进行EH的病因研究提供了得天独厚的现场,多年来研究人员从不同角度对我国若干少数民族进行了 EH候选基因的研究。所谓候选基因,即其编码的蛋白质参与了血压调节,该基因就可作为候选基因。本文就与血压调节密切相关的几个候选基因在中国少数民族的研究进展作一综述。

1 肾素-血管紧张素系统(RAS)

RAS是以强缩血管物质血管紧张素Ⅱ(angiotensinⅡ,AngⅡ)为中心的血压调节系统,在维持水盐平衡和调节心血管活动中起重要作用。在限速酶肾素和血管紧张素转换酶(ACE)的分别作用下,血管紧张素原(AGT)依次转变为 AngⅠ、AngⅡ,后者与AngⅡ受体(ATR)结合,通过各种机制升高血压。因此,编码以上多种蛋白质的基因均是 EH的重要候选基因,也是迄今为止研究最广泛的高血压相关基因。

1.1 AGT基因 AGT基因是目前最有代表性、研究最多的血压调节候选基因,定位于 1q42-43,cDNA序列全长1 030 bp,基因组全长 12kb,共有 5个外显子和 4个内含子,是单拷贝基因。AGT是 AngⅡ的惟一前体,从根本上决定着 AngⅡ的产生,AGT的基因型在一定程度上影响血浆 AGT水平。研究发现AGT基因约有 50种多态位点,目前研究最多的是位于第 2外显子的 M235 T和T174 M多态性,文献分析显示,新疆哈萨克族人AGT基因 M235 T和 T174M分子变异可能与哈萨克族人群高血压发病无关联〔3〕。有研究表明位于 AGT基因启动子区的A-6 G直接影响基础转录速率,A-20 C变异则影响人体血浆中 AGT和血管紧张素水平,并影响 AGT表达,A-6 G和 A-20 C的变异可能与 EH相关。文献分析显示 AGT基因 A-6 G变异与哈萨克族、藏族、蒙古族的 EH相关,而 A-20 C变异与哈萨克族、藏族EH的发生无关;但是,A-20 C与蒙古族人群的 EH相关,并且可能与 A-6 G具有协同作用〔4～6〕。

1.2 ACE基因 ACE基因位于染色体 17 q23,全长 21 kb,包含 26个外显子,其内含子 16中一段长度为 287 bp的 Alu序列的插入/缺失(I/D)多态性近年来被广泛论证与 EH发生的关系。目前的研究主要聚焦于 ACE基因 3种基因型(II、ID、DD)与 EH的关系,不同研究的结论不一。壮族、维吾尔族高血压组与正常组的 ACE基因型分布有显著差异,ACE基因缺失型(DD)可能是EH的遗传易感性基因标志;而凉山彝族男性高血压和正常血压人群 ACE基因 3种基因型(II、ID、DD)的分布差异均无显著性。藏族男性的研究结果与彝族相同,而藏族女性高血压却与 ACE基因D等位基因相关;在蒙古族、新疆巴里坤哈萨克族隔离群体中却未发现ACE基因I及 D等位基因分布在高血压组和对照组的差异存在显著性〔7,8〕。有研究者认为,EH是一种多基因遗传病,由于基因的微效作用,在小样本研究中可能得不到有统计学差异的结果。

1.3 ATR基因 ATR基因定位于 3 q22,其编码区全长 1 kb,只有1个外显子,无内含子结构。目前已知的人类ATR有1型(AT1R)和 2型 (AT2 R)两种亚型。对AT1R研究比较清楚,认为大多数 AngⅡ的生物作用,如刺激交感神经末梢释放儿茶酚胺、收缩血管、刺激醛固酮分泌、促心肌及血管平滑肌细胞增殖和肥厚等,均通过与 AT1R结合后实现。现已发现的 AT1R基因多态性约 50多种,多数研究集中于 3′端的 A1166 C多态性。文献分析显示,藏族男性EH患者A 1166等位基因的频率明显高于正常对照组,AA基因型是 EH的独立危险因素;彝族EH患者和正常对照之间 A1166基因型分布和等位基因频率的差异则无显著性,A 1166 C多态性与新疆哈萨克族 EH不相关〔9,10〕。AT2R介导 AngⅡ对心血管的作用可能与 AT1R相反,有关 AT2R基因与EH相关性的研究,国内外均甚少报道。

2 β2肾上腺素能受体(β2-AR)基因

β2-AR是交感神经系统的重要组成部分,位于血管平滑肌细胞和肾脏的多种细胞中,与受体激动剂结合,通过 G蛋白偶联信号传递改变血管紧张性、调节肾素释放、影响水盐代谢等途径调节血压,且对血压的短期和长期调节均有重要作用,因此 β2-AR基因在高血压发病机制中的作用重要,在候选基因识别研究中是一个较受重视的候选基因〔11〕。该基因定位于染色体 5 q31-32,有 1个外显子,在 β2-AR基因编码区及启动子区至少存在 20个变异位点,其中对 46A/G(Argl6 Gly)和 79C/G(Gln27 Glu)多态性的研究较多。文献分析显示,β2-AR基因Arg16 Gly和 Gln27 Glu多态与新疆哈萨克族和维吾尔族人群EH均无相关关系〔12〕。吴弘等〔13〕在大别山区汉族人群研究中发现 +252的多态性在EH人群和正常血压人群的多态分布有显著性差异,但是在疆哈萨克族的研究中 +252多态性与EH的无明显关系。

3 水盐代谢相关基因

高血压,特别是低肾素型高血压与钠水潴留及细胞外液容量过多密切相关,与钠盐代谢相关的基因已被看作EH的候选基因。

3.1 醛固酮合成酶 CYP11B2基因 醛固酮合成酶由CYP11B2基因编码,在催化生成醛固酮过程中起关键作用。该基因作为高血压病的一个候选基因近年来备受关注,争论最多的多态即 344 T/C。研究显示,该变异可影响 CYP11B2基因启动子与 SF-1因子结合进而影响醛固酮合成酶mRNA的转录和醛固酮的合成及分泌,其中C等位基因与SF-1因子结合的能力明显高于 T等位基因。已有报道,CYP11B2基因 344 T/C多态性与蒙古族、怀化侗族、新疆巴里坤哈萨克族人群 EH不相关,但是 344 T/C多态性可能与新疆巴里坤哈萨克族女性EH相关〔7,14,15〕。

3.2 α-内收蛋白(ADD)基因 ADD是一种异源二聚体细胞骨架蛋白,调节细胞骨架结构和透膜蛋白的暴露情况及细胞表面钠-钾泵的数量和活性,在钠离子转运和细胞外液平衡中起重要作用。人类 ADD基因由 α和 β二个亚单位组成,α亚单位基因全长 85kb,有 27个外显子和 16个内含子组成,定位于4 pl6。近年来,有关人类 ADD基因多态性 Gly460 Trp作为 EH尤其是盐敏感性高血压候选基因的研究较多。Ju等〔16〕报道,在中国北部人群中,Trp460等位基因携带者EH患病率比其他基因携带者高,且ADD多态性与收缩压相关。王从等〔17〕发现蒙古族 Trp 460等位基因和 EH相关。

3.3 心钠素(ANP)基因 ANP基因具有扩血管、利钠、利尿作用,ANP通过控制血容量在血压调节中起重要作用,ANP基因被认为是高血压的候选基因。人 ANP基因位于 l p36,长约2.5kb,cDNA分子全长为 850bp,含 3个外显子和 2个内含子。目前已发现 ANP基因至少存在 11种多态性,且其多态性分布存在着种族差异,其中第 3外显子上 T2238 C具有内切酶 Scal酶切位点多态性〔18〕。T到 C的突变可能引起血浆 ANP水平的变化,与高血压具有一定相关性。新疆哈萨克族人 ANP基因T2238 C存在基因变异,但该变异可能与哈萨克族人原发性高血压不相关〔19〕。

4 内皮型一氧化氮合酶(eNOS)基因

高血压患者血管的结构和功能均有改变,功能改变主要表现为血管舒缩物质产生异常,血管反应性异常和血管舒缩机制失衡,这些功能紊乱在高血压的发生发展中起着重要作用。其中内皮细胞依赖的舒缩功能异常与一氧化氮和内皮素密切相关。一氧化氮可使血管舒张,还可诱导血小板聚集影响血流,从而降低血压。一氧化氮合酶是一氧化氮合成的限速酶,一些研究发现,高血压患者体内一氧化氮合成减少,内皮细胞依赖性血管舒张受限,这种变化可能与eNOS基因变异有关,其已作为 EH的候选基因。

eNOS基因定位于 7q35-36,长度 21 kb,由 26个外显子组成,其编码产物合成的一氧化氮进入血管平滑肌后能激活cGMP,使血管舒张,血压下降。 Lap等〔20〕在中国重庆对 eNOS G894T多态性的研究结果是,eNOS不直接导致高血压,但可能通过其他的危险因子起到升高血压的作用。王从等〔17〕对内蒙古地区蒙古族的研究认为,G894 T多态性是高血压病的独立危险因素,提示EH易感基因的作用可能具有地域性,而新疆哈萨克族 eNOS基因 G894 T多态性与 EH不相关〔21〕。

5 载脂蛋白 E(ApoE)基因

ApoE基因是血浆脂蛋白的组成成分之一,是极低密度脂蛋白、高密度脂蛋白、中间密度脂蛋白的结构和功能成分,并且是脂蛋白与受体结合的配体,在脂蛋白代谢中起重要作用。ApoE基因位于第 19号染色体,基因全长 3.7kP,含有 4个外显子。人群中具有 6种表型,即 3种纯合子(E2/2、E3/3、E4/4)和 3种杂合子(E2/3、E 2/4、E4/3)。中国人群 E3/3分布频率是目前国际调查结果中最高的,为 78.8%。大量的流行病学研究也显示,中国人群中常见的表型是载脂蛋白 E3/3,最常见的等位基因是 E3〔22〕。甘肃省甘南藏族自治州研究检测到 E2/2、E2/4、E 3/3、E3/4、E4/4 5种基因型,未检测到 E2/3基因型。ApoE 4与藏族 EH相关,与回族 EH不相关〔23〕。新疆哈萨克族均以 E3/3基因型和E3等位基因为最多,ApoE与哈萨克族高血压不相关〔24〕。

6 结 语

目前,候选基因法在 EH遗传机制的研究中广泛应用,已报道的候选基因达到 150种,但迄今没有任何一个被确认为EH的易感基因。如前所述,即使在同民族人群中,变异基因与EH关联研究的结果多不一致且可重复性较差,一方面可能由于统计分析中存在样本偏倚及假阳(阴)性错误,另一方面更因为 EH本身的复杂性。①血压是数量性状,在人群中呈连续的单峰分布,按照血压水平将受试者截然分为高血压组和正常组,而忽略了大量中间表型并不能真实反映这两组人群的遗传学差异;②EH为多基因遗传病,只有当基因突变所产生的微小表型效应积累到一定程度,再加上环境因素的联合作用才会导致疾病的发生,孤立研究单个基因位点并不合理;③EH形成过程中存在基因-基因作用,基因间的协同作用可能更显著地影响 EH的易感性。因此,注重基因-基因相互作用研究,进行多个基因联合分析,是今后研究EH基因机制的较好策略。

我国少数民族高血压的研究随着生物学技术和流行病学理论的发展不断深入,但也很遗憾地看到,我国丰富的现场资源还没有得到充分利用,而以家系研究为代表的遗传流行病学研究开展得比较少,受跨学科的限制,水平较低。生物信息学的发展制约着分子流行病学研究的更深人进行,针对酶、受体等生物大分子的研究缺乏。另外,社会心理因素受到忽视,导致在病因解释时不够全面。这些既是以往研究的不足,也是今后研究的努力方向。

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