肾素－血管紧张素系统基因多态性与脑白质疏松的研究进展

孙丽伟 刘承浩 周卫东

脑白质疏松（leukoaraiosis，LA），临床又称脑白质变性，是常见的影像学术语，LA主要位于皮质下区和／或侧脑室周围，在头磁共振（MRI）T2加权像上呈现高信号影，在CT上呈低密度影。LA的病因及病理机制尚不清楚，已知的危险因素并不能完全解释LA。有研究提示LA是一种多基因遗传性疾病，因此与遗传有关的基因突变在LA中发挥着重要作用［1－4］。近年来，随着分子遗传学研究的深入，寻找LA的相关致病基因已成为新兴的研究热点。目前国内外研究已表明载脂蛋白E（apolipoprotein E，APOE）、跨膜受体蛋白（neurogenic locus notch homolog 3，NOTCH3）、Ⅳ型胶原蛋白基因à1（à1typeⅣcollagen，COL4A1）、亚甲基四氢叶酸还原酶（methylene tetrahydrofolate reductase，TRIM）、PRKCH 是 LA 的候选基因［5］，而编码肾素－血管紧张素系统（renin－angiotensin system，RAS）的基因是最有可能导致LA的易感基因。作为RAS系统惟一初始底物的血管紧张素原（angiotensinogen gene，AGT）基因多态性、血管紧张素Ⅱ受体1型（angiotensin receptor gene，AGTR1）基因多态性及血管紧张素转换酶（angiotensin converting enzyme，ACE）基因多态性不仅与高血压、冠心病密切相关，还参与缺血性脑损伤的病理生理过程。本文对RAS的3个基因多态性与LA的相关研究进展进行综述。

1 血管紧张素原基因

1.1 AGT基因及AGT生物学效应 AGT基因位于人染色体1q42－q43，包含5个外显子、4个内含子，基因组DNA全长13kb，cDNA序列全长1455bp，其中第1外显子含37bp，只编码该基因mRNA5′端的一段非翻译区；第5外显子长791bp，编码3′端非翻译区和62个氨基酸；第2、3、4外显子分别编码252、90和48个氨基酸。AGT基因结构上至少存在16个多态性位点，如－218G→A、－20A→C、－6G→A、174T→M 等，而单碱基变异的AGT就有15个，其中10种单碱基变异位于编码区，仅5种位于5′端的非翻译区，位于第2外显子核苷酸第704处胸腺嘧啶（T）被胞嘧啶（C）替代，最终导致编码产物第235位氨基酸由蛋氨酸（M）突变为苏氨酸（T），即 M235T，从而形成235M和235T两个等位基因。这2种等位基因构成未突变纯合型235MM、突变纯合型235TT和突变杂合型235MT三种基因型。AGT主要由肝脏合成，脑、肾脏、脂肪组织等也可以合成。AGT不仅通过RAS的内分泌系统发挥作用，还通过自分泌及局部旁分泌实现其功能。血浆中的AGT在肾素蛋白水解内的作用下形成10肽的无生物活性的血管紧张素Ⅰ（angiotensinⅠ，AngⅠ），后者在ACE作用下转化为8肽的血管紧张素Ⅱ（angiotensinⅡ，AngⅡ）。AngⅡ作为强力升压物质，能使小动脉平滑肌收缩，还可通过内分泌调节系统促进肾上腺球状带醛固酮分泌而引起水钠潴留。

1.2 AGT基因与LA的相关性 Rotterdam Study发现AGT－235T等位基因可升高收缩压及舒张压，增加高血压的发病危险［6］。此外，该研究表明AGT－235T与颈动脉斑块形成有关联，可使颈动脉血管内中膜增厚，但这种相关性并非独立地归因于高血压的影响，在排除高血压的影响后，M235T基因多态性与颈动脉斑块之间仍存在相关性。Lanz等［7］推测T等位基因及TT基因型通过升高血浆中AGT水平，间接使AngⅡ水平升高，后者不仅使小动脉平滑肌收缩和血管平滑肌细胞的增生、肥大及脂质沉积，还能兴奋交感神经系统，增加去甲肾上腺素分泌。体内的AngⅡ主要有AT1和AT2两类受体，AngⅡ大部分的生物学效应是由AT1受体介导，远期可引起水钠潴留、细胞增殖及靶器官（如肾脏及心脑血管）损害。研究还发现AngⅡ通过抑制纤溶活性及促进血小板衍生生长因子的生成，使低密度脂蛋白胆固醇（low density lipoprotein－cholesterol，LDL－C）沉积于血管壁及血栓形成，最终导致脑血管狭窄、脑组织缺血甚至缺血性脑白质变性的发生与发展。

目前，关于AGT与LA是否具有相关性尚存在争议。在肯定两者有相关性的研究中存在两种不同的发病机制：其一，AGT基因多态性是通过血压的中介调控作用影响LA的发生；其二，大脑中存在独立的RAS系统，后者可能加剧脑血管病特别是LA病理生理过程［8］。而在PATH研究中，Assareh等［9］发现AGT基因多态性引起LA的机制并不是源于高血压的影响。但另一部分学者认为二者无明显相关性［10－11］，这可能与样本量选择、种族及地区分布的差异性等有关。

2 AGTR1基因

2.1 AGTR1及其生物学效应 AGTR1基因位于人染色体3q21－25，编码区跨度为1kb长的单一外显子。1994年，Bonnardeaux等在人AGTR1基因的编码区及3′端非翻译区检测到5种基因多态性。至今该基因已被确认有20多种多态性，如rs5182、rs5186等，其中研究最多的是位于3′端非翻译区的A1166C（rs5186）基因，该单碱基突变位于第5外显子上。A1166C基因由A突变为C产生突变纯合子CC型、突变杂合子AC型及未突变纯合子AA型3种基因型。血管紧张素的受体主要包括1型受体（angiotensin type 1receptor，AT1R）和2型受体（angiotensin type 2receptor，AT2R），此外还有3型和4型受体。AngⅡ作为RAS系统中重要的生物活性肽，其生理作用的发挥主要是通过AGTR1介导。被AngⅡ激活的AGTR1，通过G蛋白耦联效应激活磷脂酶C，从而引起血管收缩、醛固酮合成和分泌，以及血管平滑肌增生和心肌肥厚等。

2.2 AGTR1基因与LA的相关性 Henskens等［11］研究发现，AGTR1rs5182碱基突变降低了其所编码的AGTR1蛋白质的功能，从而与LA的发生有关联。C等位基因是心血管疾病的危险因素，其机制可能是C等位基因增加AGTR1的表达，从而增加高血压、冠心病等的发病风险［12］。目前在AT1R阻断剂针对AngⅡ干预治疗的研究中发现，AT1R阻断剂有保护内皮功能及降低缺血性脑损伤的作用。然而，Brenner等［13］的研究并未发现C等位基因与LA有相关性，推测这可能与所选择样本的种族及地区差异有关。

3 ACE基因

3.1 ACE基因概述及ACE生物学效应 ACE基因位于常染色体17q23，长度为21kb，包含26个外显子和25个内含子，现已发现该基因有100多个多态性，如单核苷酸突变－6138A→C，－4557C→T，－2958C→T，－892A→T等。研究最多的是 ACE I／D，该基因在第16内含子中，长度为287bp重复序列，有插入（I）／缺失（D）两种状态，可产生II型、DD型、ID型3种基因型。ACE基因I／D多态性与血清ACE水平相关，血清ACE活性由高到低为DD型、ID型、II型。ACE是一种膜结合的单链糖蛋白，其相对分子质量为15 000，为含锌属二肽羧肽酶，可使AngⅠ肽链C末端的组氨酸、亮氨酸残基水解形成AngⅡ。AngⅡ作用于血管平滑肌使血管收缩，参与缓激肽P物质等多肽性炎性物质的灭活，还直接作用于肾上腺皮质促进醛固酮的分泌，因此ACE是RAS系统的重要调节介质。

3.2 ACE基因与LA的相关性 Sierra等［10］研究表明，高血压患者携带的ACE D等位基因是LA发生的危险因素，该研究发现高血压患者中伴有LA者较未伴LA者D等位基因的基因频率明显增高，在控制收缩压及舒张压后，这种相关性仍然存在，这表明在LA的发展中取决定作用的可能是基因因素。该研究表明，由于携带的ACE D等位基因不同，血浆中相应基因型的ACE水平亦不同，随着D等位基因数目增多，血浆中ACE水平也相应升高。Acarturk等［14］发现ACE D等位基因可能通过其活性升高血浆AngⅡ水平，从而促进LA的发生发展。亦有研究表明，D等位基因可增加脑卒中的风险［15］。此外也有些报道与以上结论不同，即 ACE 基因与 LA 不存在相关性［9，16－18］，这可能与病例选择、受试者遗传背景不同有关。

4 RAS系统各基因之间的协同效应

现有研究表明，在LA发病过程中，RAS系统的某些基因之间存在着协同作用。Amelia等［9］发现AGT M235T基因与AGTR1基因对LA的发生有协同作用。Nakata等［19］研究表明 M235TT基因型与ACE DD基因型对脑卒中的发生有协同效应。Sierra等［10］研究显示，AGT M235T基因、AGT A1166C基因两者与ACE I／E基因对LA的影响无协同作用，但由于该研究样本量较小（仅60例），仍需大样本研究来证实。

综上，RAS系统不仅影响着高血压、高血脂、冠心病的发病，还可能参与着LA的发生、发展。RAS系统基因多态性在LA发病中起着重要作用现已成为多个研究的焦点，利用基因筛查及诊断技术，对LA进行诊断及临床防治有重要意义。

［1］Assareh A，Mather KA，Schofild PR，et al.The genetics of white matter lesions［J］.CNS Neurosci Thrapeut，2011，17：525－540.

［2］Beyer MK，Aarsland D，Greve OJ，et al.Visual rating of white matter hyperintensities in Parkinson’s disease［J］.Mov Disord，2006，21：223－229.

［3］Debette S，Markus HS.The clinical importance of white matter hyperintensities on brain magnetic resonance imaging：systematic review and meta－analysis［J］.BMJ，2010，341：c3666.

［4］Rannikmäe K，Davies G，Thomson PA，et al.Common variation in COL4A1／COL4A2is associated with sporadic cerebral small vessel disease［J］.Neurology，2015，84（9）：918－926.

［5］Choi JC.Genetics of cerebral small vessel disease［J］.J Stroke，2015，17：7－16.

［6］van Rijn MJE，Bos MJ，Isaacs A，et al.Polymorphisms of the renin－angiotensin system are associated with blood pressure，atherosclerosis and cerebral white matter pathology［J］.J Neurol Neurosurg Psychiatry，2007，78：1083－1087.

［7］Lanz JR，Pereira AC，Leos PA，et al.Angiotensinogen M235Tpolymorphism is associated with coronary artery disease severity［J］.Clin Chim Acta，2005，362：176－181.

［8］Schmidt H，Aulchenko YS，Schweighofer N，et al.Angiotensinogen promoter Bhaplotype associated with cerebral small vessel disease enhances basal transcriptional activity［J］.Stroke，2004，35：2592－2597.

［9］Assareh AA，Mather KA，Crawford J D，et al.Renin－angiotensin system genetic polymorphisms and brain white matter lesions in older Australians［J］.Am J Hypertens，2014，27：1191－1198.

［10］Sierra C，Coca A，Gomez－Angelats E，et al.Renin－angiotensin system genetic polymorphismsand cerebral white matter lesions in essential hypertension［J］.Hypertension，2002，39：343－347.

［11］Henskens LH，Kroon AA，van Boxtel MP，et al.Associations of the angiotensinⅡtype 1receptor A1166Cand the endothelial NO synthase G894Tgene polymorphisms with silent subcortical white matter lesions in essential hypertension［J］.Stroke，2005，36：1869－1873.

［12］Takami S，Imai Y，Katsuya T，et al.Gene polymorphism of the renin－angiotensin system associates with risk for lacunar infarction.The Ohasama study［J］.Am J Hypertens，2000，13：121－127.

［13］Brenner D，Labreuche J，Pico F，et al.The renin－angiotensinaldosterone system in cerebral small vessel disease［J］.J Neurol，2008，255：993－1000.

［14］Acarturk E，Attila G，Bozkurt A，et al.Insertion／deletion polymorphism of the angiotensin converting enzyme gene in coronary artery disease in southern Turkey［J］.J Biochem Mol Biol，2005，38（4）：486－490.

［15］Liang BY，Qin LL，Wei HJ，et al.AGT M235Tpolymorphisms and ischemic stroke risk：A meta－analysis［J］.J Neurol Sci，2013，331：118－125.

［16］Zhang ZZ，Xu GL，Liu DZ，et al.Angiotensin－converting enzyme insertion／deletio polymorphism scontributes to ischemic stroke risk：A meta－analysis of 50case－control studies［J］.PLoS ONE，2012，7：e46495.

［17］Paternoster L，Chen W，SudlowCL.Genetic determinants of white matter hyperintensities on brain scans：a systematic assessment of 19candidate gene polymorphisms in 46studies in 19000subjects［J］.Stroke，2009，40：2020－2026.

［18］Wu LJ，Shen Y，Liu X.The 1425G／A SNP in PRKCH is associated with ischemic stroke and cerebral hemorrhage in a Chinese population［J］.Stroke，2009，40：2973－2976.

［19］Nakata Y，Katsuya T，Rakugi H，et al.Polymorphism of angiotensin converting enzyme，angiotensinogen，and apolipoprotein E genes in a Japanese population with cerebrovascular disease［J］.Am J Hypertens，1997，10：1391－1395.