缺血性卒中的遗传流行病学研究

宋彦丽，蔡金乐，潘岳松，刘改芬

卒中是最常见的三大致死性疾病之一，也是成人慢性致残的主要原因之一。传统的危险因素只能解释卒中危险的一部分原因，近期经双生子研究、家系研究、病例对照研究以及队列研究等多种研究方法证实卒中具有明显的遗传倾向[1-2]。尽管遗传危险因素常常被认为无法改变，但是对遗传危险因素的研究可以提供对卒中发病机制的深入了解，并为药物治疗提供指导。

在卒中基因组学研究中，单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphism，SNP）是研究的基本方法，在此基础上主要使用的技术是候选基因研究和全基因组关联研究（genomewide association study，GWAS）[3]。目前，关于卒中的病因和发病机制的遗传流行病学研究主要集中在脂质代谢、炎症反应、肾素-血管紧张素-醛固酮系统（renin-angiotensinaldosterone system，RAAS）、同型半胱氨酸代谢、一氧化氮合酶以及与心脏病发病相关的基因和其他基因等多方面，本文将从这些方面对卒中的遗传流行病学研究进行综述。

1 脂质代谢相关基因

1.1 ALOX5AP基因 5-脂氧合酶激活蛋白（arachidonate 5-lipoxygenase activating protein，ALOX5AP）基因位于染色体13q12-q13位点上，参与白三烯生物合成途径，而白三烯生物合成是花生四烯酸代谢的一个重要途径，其在动脉粥样硬化和炎症性疾病的发病机制中起着重要的作用[4]。Sophie等[5]对西班牙和葡萄牙人群中1092例卒中患者和781例对照进行基因多态性研究，结果显示：ALOX5AP基因的SNP rs10507391（SG13S114）是西班牙人和葡萄牙人的缺血性卒中的危险因素，同时在白种人中进行了验证［合并比值比（pooled odds ratio，POR）1.18，95%可信区间（confidence interval，CI）1.07～1.31］。但是Wang等[6]在中国东部汉族人群中的研究结果与之不一致。Wang等对照了690例卒中患者和767例健康人，研究ALOX5AP基因的两个SNP rs10507391和rs12429692与缺血性卒中的相关性，结果显示这两个SNP位点与缺血性卒中及其亚型之间没有关联，分层分析也未发现阳性结果。由于目前的研究样本量偏小，还需要增加样本量，进行进一步的探讨。

1.2 ApoE基因 载脂蛋白E（apolipoprotein E，ApoE）基因位于染色体19q13.2上，参与胆固醇的代谢，通过脂质代谢影响卒中的发生。ApoE基因有3个等位基因：ε2、ε3和ε4。每一个等位基因都遗传于各自的父母，因此产生了6个可能的基因型：ε2/ε2、ε2/ε3、ε2/ε4、ε3/ε3、ε3/ε4和ε4/ε4，其中ε3/ε3在人群中是最常见的[7]。有文献报道ApoE基因多态性与突尼斯人群缺血性卒中有关[8]：等位基因ε3降低卒中的发生［比值比（odds ratio，OR）0.45，95%CI 0.25～0.82）］，而ε4增加卒中的发生（OR 3.14，95%CI 1.38～5.02）。这与Gu等[9]对来自中国人群进行的Meta分析（一共包括3814例缺血性卒中患者和3425例对照的37项研究）的结果是一致的，等位基因ε4是卒中发病的危险基因（ε4 vs ε3，OR 2.34，95%CI 1.91～2.86）。

1.3 PDE4D基因 磷酸二酯酶4D（phosphodiesterase 4D，PDE4D）基因位于染色体5p21上，选择性地降解第二信使——环磷酸腺苷（cyclic adenosine monophosphate，cAMP）[10]。cAMP表达在大多数与动脉粥样硬化形成相关的细胞中，包括血管平滑肌细胞、内皮细胞、巨噬细胞、单核细胞等，在信号转导和生理反应的调控中起中间作用。动物模型显示cAMP的升高降低了新生内皮细胞的形成，并阻止了平滑肌细胞在动脉损伤后的增殖。在冰岛人群进行的研究[11]，发现该基因的rs12188950（SNP45）与缺血性卒中有明显的相关性。He等[12]对中国河南人进行研究，发现该基因的rs918592（SNP87）的纯合子A/A基因型和A等位基因在缺血性卒中组的分布明显地高于对照组。随后，他们对中国年轻汉族人群进行的病例-对照研究[13]，发现了与之相同的结果；同时也发现该基因的另一个位点rs2910829（SNP 87）的C/T、T/T基因型和T等位基因也是缺血性卒中的危险基因。

2 炎症相关基因

动脉粥样硬化是动脉粥样硬化性卒中的重要的病理生理基础，炎症介质参与动脉粥样硬化损伤的快速发展，导致斑块破损和血栓形成，增加卒中的发生。Zhao等[14]发现白细胞介素-1α（interleukin-1α，IL-1α）编码基因的-899C/T位点的T等位基因增加中国北方汉族人群动脉粥样硬化性卒中的发病风险（OR 1.24，95%CI 1.02～1.79）。转化生长因子-β1（transforming growth factor-β1，TGF-β1）是一个多功能的细胞因子，能够诱导细胞分化、血管形成和迁移。已有研究证明TGF-β1参与许多病理过程，包括炎症过程、动脉粥样硬化、再狭窄损伤。Peng等[15]在中国人群中进行的病例对照研究，发现该基因的T869C位点的C等位基因增加缺血性卒中的发生，C/C基因型在卒中组的分布明显高于在对照组；C-509T位点的T等位基因增加缺血性卒中的发生，T/T基因型在卒中组的分布明显高于在对照组。肿瘤坏死因子α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）能够刺激细胞因子的分泌，促进凝血和炎症反应，导致动脉粥样硬化的形成。Gu等[16]对亚洲和白种人群进行Meta分析，结果发现：该基因的308G＞A位点在亚洲人群中与缺血性卒中有明显的关联，A等位基因是卒中的一个保护因素，然而在白种人中却没有发现任何关联，这可能是由于基因在人群中的分布不同所造成的，需要进一步的探讨。

3 肾素-血管紧张素-醛固酮系统相关基因

高血压是卒中重要的独立的危险因素，而肾素-血管紧张素-醛固酮系统（renninangiotensin-aldosterone system，RAAS）的调节是高血压发病的重要机制。血管紧张素转化酶（angiotensin-converting enzyme，ACE）是RAAS的重要成分，该基因位于染色体17q23上，它在体内很多组织表达，包括肺脏、血管内皮、肾脏、心脏和睾丸，催化血管紧张素Ⅰ转化为有活性的血管紧张素Ⅱ，增加平滑肌细胞的增殖，参与血管肥厚、血管收缩和动脉粥样硬化的形成。2012年Zhang等[17]在亚洲、欧洲和北美人群中进行了Meta分析，发现ACE编码基因的插入/缺失（insertion/deletion，I/D）多态性与缺血性卒中在不同的遗传模式下均有关，ID和DD基因型是卒中的危险基因；分层分析时，发现亚洲人群ACE I/D基因多态性与卒中的风险更高；卒中亚型分析时，发现该基因与小血管性卒中的关联更明显。这与Wang等[18]在中国人群中进行的Meta分析的结果是一致的，同时该研究还发现血管紧张素原-蛋氨酸235苏氨酸基因（angiotensinogenmethionine235threonine，AGT-M235T）多态性与缺血性卒中也有明显的关联（TT vs MM：OR 2.65，95%CI 1.89～3.71；MT vs MM：OR 1.42，95%CI 1.07～1.87）。分层分析时发现AGT的T等位基因更能增加中国北方人群卒中的危险，而ACE的D等位基因更能增加中国南方人群卒中的危险，这可能与不同的地理位置、环境因素等有关，需要进一步的探讨。

4 同型半胱氨酸代谢相关基因

5，10-亚甲基四氢叶酸还原酶（5，10-methylene tetra hydro folate reductase，MTHFR）是同型半胱氨酸（homocysteine，Hcy）代谢中一种关键酶，其编码基因C677T的变异能降低该酶的活性，升高血浆中Hcy浓度，而高同型半胱氨酸血症已被认为是脑血管疾病的一个独立危险因素[19]。Sarecka-Hujar等[20]进行的一项Meta分析显示MTHFR基因的C677T位点的T等位基因和TT基因型显著增加儿童缺血性卒中的发病。最近的一项突尼斯人群的研究[21]发现该基因的两个位点C677T和A1298C是缺血性卒中重要的危险因素，C677T位点的（CT+TT）和A1298C位点的（AC+CC）基因型在病例组的分布显著高于对照组。

5 一氧化氮合酶相关基因

内皮型一氧化氮合酶（endothelial nitric oxide synthase，eNOS）产生一氧化氮，能抑制血管平滑肌的收缩和增殖、血小板的聚集，具有重要的抗血栓形成、抗炎和抗增殖特性[22]。eNOS的异常调节通过降低NO的合成加速动脉粥样硬化形成，导致缺血性卒中的发生。eNOS编码基因位于7号染色体上，包含26个外显子，跨越21kb的DNA长度。文献显示有3个基因位点是研究热点，分别是第七个外显子区的rs1799983（G894T），第四个外显子区的4b/a和引物区的rs2070744（T786C）。据文献研究报道[23]，G894T的T等位基因增加突尼斯人群缺血性卒中的发病（显性模式下OR 2.51，95%CI 1.86～3.59），而T786C和4b/4a与缺血性卒中无明显的关联。最近的一项Meta分析显示[24]G894T、4b/a、T786C均与亚洲人群缺血性卒中有明显的关联；但4b/a位点的aa基因型却是白种人群缺血性卒中的一个保护因素，而G894T、T786C与白种人缺血性卒中无关。关于该基因的研究结果是不一致的，甚至是矛盾的，需要进一步的研究。

6 其他相关基因

6.1 H D A C 9基因 组蛋白去乙酰化酶9（histone deacetylase 9，HDAC9）能够改变脑组织的缺血反应，影响神经元的存活，增加大血管性卒中的风险，但它的机制还不清楚，推测可能是通过加速动脉粥样硬化导致卒中的发生，HDAC9基因位于染色体7p21.1上[25]。威康信托基金会病例控制协会（Wellcome Trust Case Control Consortium 2，WTCCC2）发现该基因的SNP rs11984041与英国和德国人群大血管性卒中有关，并在欧洲和美国人群中得到了验证（OR 1.42，95%CI 1.28～1.57），A等位基因使大血管性卒中的风险增加将近1.4倍[26]。

6.2 PRKCH基因 蛋白激酶Cη（protein kinase Cη，PRKCH）是重要的调节细胞功能包括增殖、分化和凋亡的丝氨酸-苏氨酸蛋白激酶。它主要表达在人体的胸腺和脾脏中，在白细胞的生理功能中起着重要的作用。PRKCH基因位于染色体14q22-q23上，其SNP rs2230500（1425G/A）突变引起氨基酸的置换（V374I），使PKC活性增强，从而引起动脉粥样硬化性疾病。Wu等[27]在北京和北京周边的汉族人群进行的病例对照研究，发现该基因的SNP rs2230500增加缺血性卒中的风险，同时也增加出血性卒中的风险，这与Li等[28]在中国汉族和日本人群中进行的Meta分析的结果一致，并且发现它与腔隙性卒中关联更强（OR 1.44，95%CI 1.28～1.63）。

6.3 N I N J 2基因 神经损伤诱导蛋白2（ninjurin2，NINJ2）是表达在神经节细胞的一种黏附分子，能促进神经突触的生长，并且在受损伤的神经远端周围表达上调。NINJ2基因位于染色体12p13位点上，是编码NINJ2的11kb的DNA。有研究发现rs12425791与日本人群动脉粥样硬化性卒中有明显的关联[29]，这与Ding等[30]在中国汉族人群中的研究结果是不一致的。Li等[31]对东亚人群进行Meta分析，发现rs12425791与东亚人群缺血性卒中有明显的关联，A等位基因增加缺血性卒中的风险，但仍与中国汉族人群无明显关联，还发现rs11833579与东亚人群和中国汉族人群均无关联，此结果需要在不同人群中进行进一步的探讨。

此外，还有研究报道了与心脏病发病相关的基因与卒中的关联。

6.4 心房颤动相关基因 心房颤动是最常见的一种心律失常，并且随着年龄的增加发生率增高，它是卒中的一个独立的危险因素，使卒中的发生增加4～5倍。Gudbjartsson等[32]发现以前研究的与心房颤动相关的基因变异也与缺血性卒中相关，尤其是心源性卒中。为了研究与心房颤动相关的位于染色体4q25位点的成对同源盒转录因子2（paired-liked homeodomain transcription factor2，PITX2）基因的两个SNP rs2200733和rs10033464与缺血性卒中的关联，Gretarsdottir等[33]对冰岛、瑞典、德国南部、英国等人群进行研究，发现rs2200733是缺血性卒中的危险因素；而rs10033464与缺血性卒中的关联不是特别显著；亚型分析发现这两个SNP均与心源性卒中有明显的关联。Matarin等[34]在欧洲人群中进行病例对照研究以寻找位于染色体16q22区域编码锌指结构的基因（zinc finger homeobox 3，ZFHX3）与缺血性卒中的关联，发现该基因的SNP rs7193343与缺血性卒中之间有明显的关联，并且亚型分析显示rs7193343和心源性卒中的关联更强。这与卒中Meta分析协会（The METASTROKE Collaboration）对欧洲人群的15项研究进行的验证研究的结果是一致的[1]。

冠心病和心肌梗死与卒中，尤其是动脉粥样硬化性卒中有许多共同的危险因素和发病机制。Gschwendtner等[35]为研究染色体9p21区域的与冠心病和心肌梗死有明显关联的基因与缺血性卒中的关联，对欧洲和北美人群进行大样本研究，发现该区域的SNP rs1537378与动脉粥样硬化性卒中有明显的关联，这与The METASTROKE Collaboration对欧洲人群的15项研究进行的验证结果是一致的[1]，即与大血管性卒中有明显的关联。

虽然卒中的遗传流行病学研究发展迅速，但由于卒中并不是一个独立的疾病，而是由环境和多基因遗传因素共同作用导致的复杂疾病，因此卒中遗传流行病学研究仍然任重道远，主要存在以下困难[36]：①单个基因的影响效应是微弱的，因此需要大样本量研究才可能发现有意义的结果；②卒中的不同亚型的发病机制是不同的，对卒中进行亚型分析，研究基因与卒中不同亚型的关联更容易发现阳性结果；③卒中在不同人群、种族以及地理位置的分布是有差别的，得出的结果可能是不一致甚至矛盾的，需要在多人群中进行研究，并进行验证，必要时进行系统分析；④其他：探讨基因-环境交互作用。不同基因的突变可能导致相同的表型，一些携带易感基因的个体在外界因素影响下并没有发病等，这都会影响结局事件的发生。可见，卒中遗传流行病学研究是很复杂的。在今后的研究中，需要增大研究的样本量，进行卒中亚型分析，并在多个人群中进行验证研究，必要时进行Meta分析，以便得出可靠的结论，使卒中的基因组学研究能为疾病的诊断、治疗及预后提供有效的帮助。

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本文概述了脂质代谢、炎症反应等可能与卒中相关的基因在不同人群中的流行病学特点。