内皮型一氧化氮合酶基因多态性与冠心病的研究进展

朴丽梅（综述） 李玉子（审校）

内皮型一氧化氮合酶基因多态性与冠心病的研究进展

朴丽梅（综述） 李玉子（审校）

内皮型一氧化氮合酶；基因多态性；冠状动脉疾病

Endothelial nitric oxide synthase；Gene polymorphoism；Coronary heart disease

冠状动脉粥样硬化性心脏病（cronary atherosclerotic heart disease，CHD）简称冠心病，是指冠状动脉发生粥样硬化引起管腔狭窄或闭塞，导致心肌缺血缺氧或坏死引起的心脏病。吸烟、肥胖、高血压及代谢综合征等均已成为广为人知的几个冠心病重要危险因素。但也有患者没有这些危险因素存在，并且在一些个体中，常有明显的冠心病家族史，说明冠心病是环境与遗传危险因素动态相互作用所致的。目前已有诸多冠心病基因多态性研究，包括内皮型一氧化氮合酶（endothelial nitric oxide synthase，eNOS）。在近年的荟萃分析中显示，某些遗传变异可能为特定群体冠心病发病的危险因素之一。

1CHD的发生机制

冠状动脉粥样硬化，其基本病变是冠状动脉内膜的脂质沉积、粥样斑块形成。随着含脂量的增多造成斑块较易破损，此时损伤的内皮表面与血小板接触，通过一系列黏附、释放及黏集反应等在损伤的内膜表面形成血栓。在动脉粥样硬化（atherosclerosis，AS）发生机制中的内皮损伤学说阐述，内皮自身可通过释放具有抗增生效应的内皮舒张因子（endothelium-derived relaxing factor，EDRF）（一氧化氮最为突出）和内皮缩血管因子（如内皮素），对内皮张力形成深刻影响，进一步对血管进行局部调节。在形成粥样硬化的早期，内皮细胞产生相对较少的一氧化氮（nitric oxide，NO），进一步促进冠状动脉粥样硬化的形成。

2 内皮舒张因子——NO

NO相对分子质量只有30 Da，化学性质活泼，还原性强，在体内很快生成无活性的硝酸根（NO3-）及亚硝酸根（NO2-）。NO可激活血管平滑肌内的可溶性鸟苷酸环化酶（sGC），升高cGMP的浓度，降低游离钙离子浓度，使血管舒张。另外，它也可抑制血管平滑肌细胞增生、迁移，抗血小板聚集，抑制白细胞的趋化、激活与黏附，抑制脂肪氧合酶的活性，降低ox-LDL被吞噬形成致AS的泡沫细胞。NO在生物体内产量的降低、活性的减少均有可能通过上述作用参与CHD的发生与发展。NO的前体是L-精氨酸，其在一氧化氮合酶（nitric oxide synthase，NOS）的作用下和氧分子结合生成NO。在此“L-精氨酸：NO通路”中NOS为其关键酶。

3 NO合成关键酶——NOS

NOS有三种亚型，分别为内皮型一氧化氮合酶、神经元型一氧化氮合酶和诱导性一氧化氮合酶。其中eNOS主要存在于血管内皮细胞、肾小管上皮细胞等中。人类eNOS为单拷贝基因，存在于第7号染色体，于常染色体7q35-36区，全长21～22千碱基对，含26个外显子和25个内含子，可转录、翻译成含1203个氨基酸的蛋白质产物。个体血清eNOS活性水平与其基因多态性有关，生理状态下NO的持续生成主要由eNOS调节，故其基因序列的多态性与体内血浆NO的浓度密切相关，也可能进一步影响CHD的发生与发展。

4 eNOS基因多态性与冠心病

目前研究证实与CHD关系较为密切的主要变异有三种：①G894T：位于第7外显子第894位点的鸟嘌呤（G）转换为胸腺嘧啶（T），导致第298位的密码子由谷氨酸置换为天冬氨酸（Glu298Asp）；②T786C：位于启动子第786位点的胸腺嘧啶（T）转换为胞嘧啶（C）；③4b/a：4号内含子处 27个碱基4次或5次重复，此处多数人的等位基因是 5个重复序列，为4b，少数人为4个重复序列，为4a。

4.1 G894T基因多态性 此基因突变前后的等位基因分别称 G、T等位基因，突变后可产生正常纯合子（GG）、杂合子（GT）和突变纯合子（TT）。有研究示，G894T突变可导致eNOS基因第298位的谷氨酸错译成天冬氨酸,而298位谷氨酸正处于α-螺旋的中心，错译导致eNOS在此处的构象由α-螺旋变为紧密折叠。提示此突变影响eNOS蛋白构型改变致其活性减低,进一步造成内源性NO合成减少，增加了CHD的风险。

4.1.1 国外研究进展 1998年Yoshimura等[1]首次报道eNOS基因G894T变异与吸烟依赖性冠状动脉痉挛（coronary artery spasm，CAS）有关，提示在CAS发病机制中涉及到遗传因素。之后Chang等[2]在韩国调查了102例CAS导致心绞痛发作的患者，发现CAS最主要的预测因子是G894T多态性。而也有研究提出尚无法确定其与CAS存在有意义的相关性[3]。

G894T与CHD、急性心肌梗死（acute myocardial infarction，AMI）及冠脉狭窄程度的关系在不同国家、不同人群中均有研究。Salimi等[4]对伊朗人群研究发现，G894T多态性是CHD的一个独立危险因素，尤其是在年龄≤55岁的患者中。Abdel-Aziz和Mohamed[5]在对埃及人群的研究中亦发现TT基因型与吸烟、肥胖、血脂异常及代谢综合征等因素相联系，均为促进CHD早期形成的危险因素。Min等[6]在韩国人群中的研究中发现，相比脑动脉粥样硬化，G894T基因多态性在促进冠脉粥样硬化中的作用更大。来自几项大样本的综合性分析，如Li等[7]对收录在Pubmed和Embase的共56项相关研究（其中包括针对G894T基因多态性的研究23例）进行的Meta分析，结果显示G894T多态性确与CHD相关。Tian等[8]对39项有关G894T多态性与CHD相关性研究的Meta分析示，特别是在亚洲人群中其多态性为不可忽视的一项危险因子。此外在伊朗西部地区及沙特阿拉伯人中的相关研究均证实G894T突变与CHD相关[9,10]。早在1998年、1999年Hibi与Hingorani等均提出G894T多态性的TT基因型可能是心肌梗死（myocardial infarction，MI）的遗传因素，但这种变异与冠脉病变的严重度无关。随后Gardemann等[11]一项对德国2717例较年轻的CHD患者的研究也显示，具有不同CHD危险因素的年轻的T等位基因携带者患CHD或AMI的危险性更大。Gururajan等[12]一项在南印度人群中的研究亦报道，G894T的突变是导致急性冠脉综合征（acute coronary syndrome，ACS）的一项标志性危险因素。eNOS基因不仅与CHD的发生与其严重性有关，而且也有研究发现，G894T突变可能是冠状动脉支架置入术后再狭窄的独立危险因素[13]。

在某些地区、人种的研究中有相反的观点，如Vasilakou等[14]调查的希腊209例冠心病患者与161名健康对照者，eNOS基因G894T突变频率在患病组与对照组中无明显差异。Alp等[15]及Jaramillo等[16]在土耳其及南智利人群中进行的病例对照研究结果也否定了G894T突变频率与冠心病的相关性。

4.1.2 国内研究进展 在国内，魏丹宏等[17]与王红雷等[18]的研究均提示，中国汉族人群CHD患者eNOS基因GT+TT型频率与TT等位基因频率均明显高于对照组，但CHD组eNOS基因型分布频率在冠状动脉单支、双支和多支病变组之间差异无统计学意义。与之相反，石燕昆等[19]的研究示，在CHD不同eNOS基因型患者中，随着冠状动脉病变血管数增加、狭窄程度的加重，TT和TG基因型的构成比有增加趋势，且根据病变冠脉积分提示TT型、TG型与GG型比较差异显著，冠脉病变积分在TT型与TG型之间也存在统计学差异，说明含有T突变基因的患者冠脉病变往往表现较为严重。此外，在中国不同区域、不同民族中，如吉林省地区汉族、青岛地区汉族、河南地区汉族、新疆维吾尔族、新疆蒙古族和新疆哈萨克族、东乡族等人群的研究中发现，eNOS基因与CHD发生有关联。在国内也有少数研究报告示eNOS基因G894T位点与CHD可能无关[20]。

张爱元等[21]对我国汉族人群冠心病患者的研究发现，发生G894T变异者GT、TT基因型较易发生心肌梗死。宋娟等[22]的研究纳入13个病例对照研究，共计2264例MI患者、2774例健康对照人群，基于随机效应模型的Meta分析结果显示，eNOS G894T多态性能够显著增加MI的患病风险，亚组分析结果表明这一相关性存在于亚洲人群与AMI之间，而与非亚洲人群无相关性。

4.2 T786C基因多态性 T786C突变前后的等位基因分别称T、C等位基因，此突变产生正常纯合子（TT）、杂合子（TC）和突变纯合子（CC）三种基因型。Nakayama等发现T786C突变导致eNOS基因启动子活性显著降低，提示突变减少了内皮NO的生成，从而增加冠脉的基础紧张性，易致冠状动脉痉挛。Miyamoto等[23]报道了一种eNOS基因T786C变异引起基因转录降低的分子机制，他们从HeLa细胞核中提纯了一种与变异的等位基因密切相关的蛋白，为复制蛋白AI（RPAI），抑制RPAI的表达能使突变的启动序列恢复转录，而这种蛋白的过度表达则使转录减少，故得出结论，在T786C变异中，RPAI作为一种阻遏蛋白使eNOS基因的转录减少，从而导致冠心病。也有人发现eNOS T786C与冠心病的危险因素胰岛素抵抗有关。

4.2.1 国外研究进展 早有学者报道，在冠脉痉挛的可预测独立危险因素中,T786C变异是占首位的，然后依次是吸烟、高血压和G894T变异，且同时携带G894T变异中TT基因表型患者患CHD危险性更大,冠状动脉造影Duck积分也更高[24]。沙特阿拉伯冠心病患者eNOS基因GT+TT型频率、TC+CC型频率均高于健康人，此结论支持了上述观点[8]。也有其他涉及不同区域、人种的研究，如南智利人及土耳其人，发现eNOS基因T786C变异与冠心病无关[15,16]。

4.2.2 国内研究进展 冉军川等[25]对国内136例经冠状动脉造影证实的冠心病患者和77例健康对照组的eNOS基因T786C多态性检测发现，其多态性是冠心病的遗传危险因素，并独立于冠心病其他的经典危险因素，但与冠脉狭窄支数无关。而张晶[26]的研究结论提示，T786C基因多态性各基因型之间的病变血管频率分布差别有统计学意义，Gensini积分的分布及病变血管频率分布在基因型（TC+CC）与TT之间的差异均有统计学意义，表明T786C基因多态性似乎与CHD的范围和严重程度存在相关性。

4.3 4b/a基因多态性 4b/a基因多态性可分为三种基因型（bb、ab、aa）和两类等位基因（4b、4a）。有研究发现，含有等位基因4a个体的平均NO血浆浓度明显低于非等位基因4a个体，认为此多态性影响转录后mRNA的剪切过程，说明此基因多态性与血浆NO水平有关。有实验显示血浆NO代谢水平的变化30%归因于4b/a基因多态性。Thomas等通过对呼出气体中NO活性的测定发现，4a/4b基因型呼出NO浓度低于4b/4b基因型，而4a/4a基因型为最低，以反映基因多态性对气道内皮细胞合成NO能力的影响。

4.3.1 国外研究进展 1996年Wang等在澳大利亚白人中首次研究了4b/a多态性与CHD的关系，结果显示等位基因4a使CHD发生的风险和严重性增加。随后在日本、德国、韩国、法国等人种中的多项研究也证实了这种相关性。Fatini等[27]对美国人的调查发现，ACS患者4a/4a纯合子的频率与对照组存在显著差异，ACS的相对危险比值比（OR）达2.5（95%CI为 1.1～5.4），尤其 AMI组的 OR 值更达 3.6（95%CI为1.2～11.5），而且T786C变异中CC基因型调节了携有4a/4b和高同型半胱氨酸ACS患者的易感性。

与此同时有些研究的结果是截然相反的，如Kunnas等[28]通过研究700例因CHD和AMI而猝死的白种中年芬兰男性发现，携4a等位基因与携4b等位基因纯合子者相比AMI发生的危险性明显减低（OR=0.44，95%CI为0.25～0.77），携带4a等位基因的男子出现冠脉血栓的倾向性也减低。Park等[29]在164例韩国人中发现4b/4a基因多态性中非4b/4b基因型是ACS的保护性因素，而同时携带G894T变异中GG基因型对ACS有附加的有益保护作用。Vasilakou等[14]调查了希腊209例冠心病患者与161名健康对照者，发现eNOS基因4b/4a突变频率在患病组与对照组中无明显差异，此位点与CHD不相关。

4.3.2 国内研究进展 国内崔勤涛等[20]研究示，基因4b/a多态性与中国汉族人群CHD存在关联，4a等位基因可能是CHD发病的危险因素。而张晶[26]的研究示其多态性与CHD和CAS的易感性均不存在有统计学意义的相关性,可以认为对其研究群体——天津市汉族人群，4b/a基因多态性可能不是发生CHD或CAS的遗传影响因素。

5 结语

综上所述，有关eNOS基因多态性与CHD关系的见解百家争鸣，但eNOS基因多态性的各种基因型可能只是CHD或CAS发生的微效基因，未能达到独立引发CHD或CAS的程度，而且有可能通过基因之间以及与环境因素的相互作用共同诱发CHD或CAS；另外，在不同区域、不同人群及不同种族间的研究可能缺乏更大样本量的研究，加之研究方法和技术的局限性,也使研究结果不一致。这更说明不仅在国外不同国家、种族间的研究，而且在中国不同地区进行不同民族间的多中心、大样本研究是很有必要的。相信随着对心血管疾病分子和细胞水平认识的加深，人eNOS基因组学会取得更大的进展，且希望其为冠心病临床治疗带来更广阔的前景。

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10.3969/j.issn.1672－5301.2014.03.021

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2013-12-18）