冠状动脉痉挛的遗传学机制研究现状

陈姝萍、刘平、王亭忠综述，马爱群审校

冠状动脉痉挛的遗传学机制研究现状

陈姝萍、刘平、王亭忠综述，马爱群审校

冠状动脉痉挛是指由于多种原因所致的冠状动脉一过性收缩，引起血管腔不完全或完全闭塞，从而导致心肌缺血，产生心绞痛、心律失常、心肌梗死甚至猝死等的临床综合征。目前冠状动脉痉挛在多种缺血性心脏疾病的发病机制中所起的作用越来越被人们所认同。然而，其具体明确的机制仍然处于研究之中，尤其是关于冠状动脉痉挛的分子遗传学机制。本综述将详细阐述目前所发现的冠状动脉痉挛可能的遗传学机制，包括基因突变、基因多态性等。

冠状动脉痉挛；遗传学；基因突变；基因多态性

冠状动脉（冠脉） 痉挛是指由于多种原因所致的冠脉一过性收缩，引起血管腔不完全或完全闭塞，从而导致心肌缺血，产生心绞痛、心律失常、心肌梗死甚至猝死等的临床综合征。

冠脉痉挛是由Prinzmetal等[1]在1959年首次提出，随着冠脉造影的广泛应用，发现它是多种缺血性心脏病的共同病理生理基础之一。冠脉痉挛的发病率具有明显的种族差异[2]，在日本人群中其发生率明显高于白种人群。不同种族之间冠脉的血管反应性也存在差异，日本人群中多支血管痉挛或弥漫性血管痉挛较白种人群更为常见，而白种人群多发生单支血管局部痉挛，且常伴有动脉粥样硬化的基础。这种特点提示，遗传因素可能参与冠脉痉挛的发病机制。

冠脉痉挛的发病机制比较复杂，其分子遗传学机制仍然不明确。迄今国内外针对冠脉痉挛遗传学机制的研究正处于起步阶段。本综述旨在介绍目前研究发现的一些可能与冠脉痉挛发病相关的遗传因素。

1 血管内皮细胞功能相关基因

血管内皮功能障碍是目前公认的冠脉痉挛最主要的发病机制之一。正常情况下，血管内皮细胞通过合成与释放血管活性物质来调节血管的舒缩功能。当血管内皮功能发生障碍时，内皮细胞产生的一氧化氮、内皮素、前列环素、血栓素A2等血管活性物质平衡失调，从而引起血管收缩和舒张的调节紊乱。

1.1 内皮型一氧化氮合酶相关基因突变

一氧化氮（NO）有松弛平滑肌细胞并舒张血管的作用。在内皮细胞合成NO的过程中，内皮型一氧化氮合酶（eNOS）是其中的关键酶。当血管内皮功能发生障碍时，其合成的NO的含量减少，而eNOS功能受损或生物利用度降低则可能是导致此改变的重要原因。

eNOS基因NOS3位于常染色体7q35-36，由26个外显子和25个内含子组成，启动子位于5’侧翼区。多个研究发现冠脉痉挛患者NOS3基因第7外显子中存在错义突变Glu298Asp[3]，即第894位核苷酸G突变为T（G-894→T），从而使第298位密码子谷氨酸被天冬氨酸所替代（Glu-298→Asp），且在冠脉痉挛患者中此位点等位基因T的分布频率较健康对照组相比显著升高。此突变是血管内皮细胞功能调节中的一个重要因素[4]，可能影响了eNOS的一级结构并使其活性受到抑制，从而导致冠脉内皮细胞合成分泌的NO减少。另外，NOS3基因编码的启动子即5’侧翼区存在一个突变位点T-786→C[5]，在冠脉痉挛患者中其发生频率显著增多，并且经过荧光素酶分析发现此突变使启动子的活性明显降低，导致NOS3基因的转录明显受抑制，从而导致冠脉内NO的产生减少。另外，T-786→C的基因分布也可作为冠脉痉挛的预测因子及预后指标之一[6]。

NOS3基因编码区或启动子的突变，可引起eNOS结构或功能的改变，从而使NO合成与释放的含量减少，进一步导致血管反应性升高，增加冠脉痉挛的发生风险。

1.2 内皮素-1相关基因多态性

内皮素是重要的内源性血管活性物质，分为1型、2型及3型，其中主要对心血管系统作用的是内皮素-1。研究证实冠脉痉挛患者血浆内皮素-1水平显著高于健康人群及冠脉粥样硬化患者[7]。

内皮素-1基因EDN1位于染色体6p23-24，包括5个外显子和4个内含子。Lee等[8]及曾菁等[9]分别报道在韩国及中国的冠脉痉挛患者中，EDN1基因多态性与疾病的发生相关。EDN1基因第1外显子138位点、第4内含子8002位点及第5外显子5665位点的基因多态性，与血浆中内皮素-1的水平密切相关。冠脉痉挛患者与健康对照组相比，第1外显子138位点等位基因A缺失的发生率显著减低，第4内含子8002位点等位基因A的发生率显著增高，第5外显子5665位点T的发生率显著增高，所产生4A/A8002/T5665基因型与冠脉痉挛的发生明显相关，而3A/G8002/G5665基因型对冠脉痉挛的发病具有保护作用。

EDN1基因多态性与冠脉痉挛的发病相关，可能是通过影响血浆内皮素-1的含量，使血管平滑肌收缩作用增强或减弱，从而增加或减小冠脉痉挛的发生风险。

2 Rho/Rho激酶途径相关基因多态性

Rho/Rho激酶途径介导的血管平滑肌收缩可能是冠脉痉挛重要的发生机制之一。研究发现，在发生冠脉痉挛时，Rho激酶活性增加，其mRNA及蛋白质水平均上调，并且应用Rho激酶特异性抑制剂法舒地尔，可有效缓解或抑制冠脉痉挛的发生[10]。

Rho激酶（ROCK）分为ROCK 1、ROCK 2两种亚型，其中ROCK 2型主要在脑及心脏中表达。ROCK 2基因位于染色体2p24，在催化区中存在错义突变G930T，即第930核苷酸位点G突变为T，此突变可导致Rho激酶的活性显著增高[11]，而在冠脉痉挛患者中的发生频率明显高于对照组，同时在日本人群中的发生频率也明显高于白种人群。另外，ROCK2基因单核苷酸多态性分析发现，第33外显子中A/G（rs978906）、第29内含子中T/G（rs2271621）、第10内含子中C/A（rs2230774）、第5内含子中C/T（rs1515219）及第3内含子中G/A（rs3771106），以上5个单核苷酸多态性存在显著的连锁不平衡，在冠脉痉挛患者中单体型G-T-C-T-G的发生频率显著低于对照组，此单体型可能对疾病具有保护作用[12]。

ROCK2基因突变或多态性分布，可影响ROCK2基因的表达水平和（或）Rho激酶的结构，使Rho激酶的合成水平和（或）活性发生改变，从而对冠脉痉挛的发生起促进或保护作用。

3 血管平滑肌反应性相关基因

3.1 血管紧张素转换酶相关基因多态性

血管紧张素转换酶（ACE）作为肾素—血管紧张素—醛固酮系统中的一个重要组成部分，在多种心血管疾病的发病过程中起关键作用。

ACE基因位于染色体17q23，包括26个外显子和25个内含子。研究发现，ACE基因第16内含子中存在插入/缺失（ACE I/D）多态性，与心肌梗死的发病相关，其中DD基因型与II基因型相比，ACE的血浆浓度显著增高（ACE水平DD＞DI＞II），而心肌梗死患者与对照组相比，D等位基因的发生频率也明显高于I等位基因[13]。Oike等[14]分别对冠脉痉挛患者、冠脉狭窄患者及健康者三组人群中的ACE I/D基因多态性进行分析，发现冠脉痉挛患者中DD基因型的发生频率显著高于其他两组，并且不同基因型血清ACE的水平也与既往研究相符。

ACE I/D基因多态性可能通过使局部组织或血清中ACE的浓度增加，以促进血管紧张素的合成及缓激肽的降解，增

加血管平滑肌的反应性，从而使冠脉痉挛的发生风险升高。

3.2 血管紧张素受体相关基因多态性

血管紧张素Ⅱ是重要的缩血管活性物质之一。在心脏、脑、肾等组织和器官的细胞上均存在血管紧张素受体（ATR）。ATR包括多种亚型，其中在心血管系统中起主要作用的是1型受体（AT1R）。

AT1R基因存在多个基因多态性[15]，位于3’非编码区第1166位点的A突变为C(AT1R A-1166→C)，此多态性与心肌梗死的发病相关[16]。携带AT1R-C等位基因可协同增加携带ACE-D等位基因的人群心肌梗死的发生率。Amant等[17]曾对冠脉痉挛患者在激发试验中所达到的最大血管收缩程度进行观察，并进行AT1R A-1166→C的基因多态性分析。结果提示，携带CC基因型的患者冠脉远端所达到的最大血管收缩程度显著高于携带AA及AC基因型的患者。

AT1R A-1166→C基因多态性可能使冠脉局部血管平滑肌细胞上的血管紧张素受体表达增加，进一步引起血管反应性增强，从而增加冠脉痉挛的发生风险。

4 氧化应激相关基因

氧化应激与多种心血管疾病密切相关，它也是冠脉痉挛发生的重要机制之一。研究发现在冠脉痉挛患者体内，多种氧化应激标志物、超氧化物等损伤因子的水平升高，而多种抗氧化物质、高密度脂蛋白等保护因子的水平却降低[18]。

4.1 对氧磷酶相关基因多态性

高密度脂蛋白（HDL）具有抗氧化作用，通过一些相关的结合酶催化介导，主要指对氧磷酶（PON）。PON包括PON1、PON2、PON3等亚型，其中PON1在抗动脉粥样硬化中发挥重要作用。

PON1基因位于染色体7q21.3-22.1，在编码区有2个常见的基因多态性[19]，分别为L55M即第55位亮氨酸残基变为甲硫氨酸残基，以及Glu192Arg（Q192R）即第192位的谷氨酰胺残基变为精氨酸残基。PON1 L55M基因多态性与血清中PON1的浓度减低或活性减弱相关[20]。Q192R多态性是影响PON1酶活性的重要因素。不同基因型表现出不同的酶活性，R与Q相比HDL表现出较低的抗脂质过氧化物聚集的能力[21]。在冠脉痉挛患者中R的发生频率显著升高，并且在日本人群及非洲人群中的发生频率显著高于白种人群[22]。

PON1 Q192R及L55M基因多态性与冠脉痉挛的发生相关，可能是通过影响血清PON表达与合成的浓度或活性，使HDL抗氧化应激的作用减弱，从而参与冠脉痉挛的发生、发展过程。

4.2 烟酰胺腺嘌呤二核苷酸/烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADH/NADPH）氧化酶相关基因多态性

NADH/NADPH氧化酶存在于血管内皮细胞及血管平滑肌细胞内，是血管系统超氧化物产生的主要来源，在动脉粥样硬化的发生、发展中起关键作用。P22phox蛋白是NADH/ NADPH氧化酶的成分细胞色素b558的亚单位，在传递电子及产生超氧阴离子方面起重要作用。

P22phox基因P22-PHOX位于染色体16q24，包括6个外显子和5个内含子。目前发现P22-PHOX基因多态性约十种[23]，其中与冠心病相关的主要有第4外显子242位点处的C突变为T（C-242→T），可导致编码区第72位密码子的组氨酸被酪氨酸所置换（His72Tyr），从而产生RsaⅠ的限制性酶切位点。P22-PHOX C-242→T基因多态性与冠脉疾病相关[24-26]，T等位基因在患者组中的发生频率显著低于对照组。

P22-PHOX基因多态性与冠脉痉挛的发病相关，且C-242→T多态性对疾病具有保护作用。其中可能的机制为此突变使细胞内NADH/NADPH氧化酶的活性减低，从而使超氧化物产生减少，防止其损伤血管内皮细胞并抑制氧化应激的发生。

5 炎性因子相关基因多态性

急性或慢性血管炎症反应可能是冠脉痉挛的重要发病机制之一。在冠脉痉挛患者体内，细胞计数、多种炎性标志物的水平均显著升高，包括白细胞介素-6（IL-6）[27]。IL-6基因位于7p21，包含5个外显子和4个内含子。目前发现IL-6基因存在多个基因多态性，其中-174G/C多态性与冠心病、动脉粥样硬化、心肌梗死等心血管疾病相关。携带G 等位基因者体内IL-6的水平明显升高，并且患病风险也明显增加[28]。另外IL-6基因启动子区-634C/G多态性与冠脉痉挛的发病相关，GG基因型在患者中的发生频率显著高于对照组，尤其在女性患者[25]。

IL-6基因多态性影响IL-6的表达合成水平，从而改变IL-6的血浆含量，通过诱发或增强炎症反应而参与冠脉痉挛的发病过程。

6 其他相关基因多态性

此外有一些基因多态性与冠脉痉挛的发病可能相关，但其报道相对较少或不明确，仍需深入研究证实。在日本女性冠脉痉挛患者中，基质金属蛋白酶-3 （MMP-3）基因启动子-1171 5A/6A多态性与发病相关，其中冠脉痉挛患者中6A/6A基因型的发生频率显著增加[25]。G蛋白β3亚基基因GNB3中第10外显子的C825T多态性与冠脉痉挛相关，携带TT或TC基因型者冠脉在血管收缩剂的刺激下发生收缩的程度明显增加[29]。磷脂酶C-δ1型蛋白基因第864位的G→A突变可引起第257位密码子的精氨酸被组氨酸所置换（R257H），在冠脉痉挛患者中A/A基因型的发生频率显著高于对照组，同时磷脂酶C-δ1型蛋白的活性也明显增强[30]。

7 结语及展望

遗传因素确实是冠脉痉挛的重要发病机制之一。目前已发现多种基因突变或基因多态性与冠脉痉挛的发生相关，可能是通过影响血管内皮细胞功能、血管平滑肌反应性、氧化应激水平、炎症反应等病理生理过程。

以上所述多种分子遗传因素通过不同的机制共同参与冠脉痉挛的发生、发展，并且各种机制之间不是独立存在而是相互作用的。另外，某些基因改变与疾病的相关性在不同种族、不同地区的研究结果之间常存在不一致的现象，可能与实验设计、样本量大小及种族差异等原因有关。因此，冠脉痉挛的遗传学机制相当复杂，仍然没有完全解释清楚。目前相关的临床研究不足，缺乏大样本或多中心的研究，针对分子遗传方面的治疗研究也处于摸索阶段。但相信随着临床和基础研究的进一步深入，越来越多可能的遗传学机制被发现，冠脉痉挛的发病机制将逐渐明确，同时基因治疗有望成为冠脉痉挛的一个新的治疗靶点或治疗方法。

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2014-03-28）

（编辑：常文静）

710061 陕西省西安市，西安交通大学医学院第一附属医院 心血管内科

陈姝萍 博士研究生 研究方向为心血管疾病分子遗传机制等 Email: faychen.23@foxmail.com 通讯作者：马爱群Email: maaiqun@medmail.com.cn

R54

A

1000-3614（2015）02-0186-04

10.3969/j.issn.1000-3614.2015.02.023