自发性脑出血的遗传因素及其分子机制的研究进展

刘洋，刘秀，陈旭义，孙圣凯，王志宏△

自发性脑出血的遗传因素及其分子机制的研究进展

刘洋1，刘秀1，陈旭义2，孙圣凯3，王志宏3△

自发性脑出血（SICH）是指原发性、非外伤性脑实质内出血，在我国约占全部脑卒中的20%～30%，是一种受环境和遗传等多重因素共同影响的疾病。其高致残率及病死率严重危害着人类的健康。因此，找到SICH的发病原因及危险因素具有重要意义。本文主要从遗传学及分子生物学的角度对SICH的发生机制的研究进展作一综述。

脑出血；基因多态性；发病机制；分子机制；遗传因素；综述

自发性脑出血（spontaneous intracerebral hemorrhage，SICH）是指原发性、非外伤性脑实质内出血，其高病死率及致残率严重危害着人类的健康［1］。我国2010年《中国脑血管病防治指南》指出，脑出血发病率为60～80/10万人口/年，约占全部卒中患者的30%，急性期病死率约为30%～40%，并呈逐年上升趋势。因此，了解SICH的发病机制至关重要。目前，脑出血的高危因素主要是高血压、糖尿病、高脂血症、吸烟、饮酒等，但这些危险因素并不能解释所有SICH的发病原因。近年来，伴随着脑出血家族聚集现象的出现［2］，遗传因素及分子机制的研究越来越受到人们的关注，并成为研究的热点。本文主要从遗传学及分子机制的角度进行综述。

1 遗传因素

1.1血管紧张素转换酶（ACE）基因ACE基因位于17号染色体长臂2区3带（17q2，3），由26个外显子和25个内含子组成，当ACE基因第16个内含子中插入或缺失（insert/de⁃lete，I/D）一段长度为287 bp序列时，可使ACE基因呈现多态现象，即：插入纯合型（II型）、缺失纯合型（DD型）、插入缺失杂合型（ID型）。有研究表明，ACE基因多态性可能是脑出血的潜在风险因素，并可引起脑血管淀粉样变性，从而导致脑出血的发生［3］。Kumar等［4］通过病例对照研究发现ACE基因DD基因型和D等位基因携带者易引起SICH。Das等［5］进行汇总分析认为ACE基因Ⅱ基因型与发生蛛网膜下腔出血有关。但是，目前关于ACE基因多态性与SICH的关系仍存在争议。有研究认为ACE基因多态性可能与SICH无明显相关性［6］。出现分歧的原因可能是由于种族、地域之间的差异，导致ACE的不同基因型产生不同的结果。

1.2载脂蛋白（apolipoprotein，apo）基因

1.2.1载脂蛋白E（apoE）基因apoE基因位于19号染色体长臂13区2带（19q13，2），其表达受位于1个基因位点上的3种等位基因（ε2、ε3、ε4）控制，分别编码E2、E3、E4 3种异构体。近年来研究表明，apoE基因的遗传多态性与脑血管淀粉样变性有关，而后者是脑出血的常见病因［7］。但也有人认为并非所有等位基因都与脑出血有关，如Zhang等［8］通过Meta分析认为，apoE的ε4等位基因才是脑出血的危险因素，而与ε2等位基因无关。目前考虑出现这些结果的差异性可能与脑出血中致病因素的复杂性及研究方法的差异有关。

1.2.2载脂蛋白H（apoH）基因apoH基因也存在遗传多态性。国内学者已发现数种apoH基因多态位点，其中apoH基因3号外显子上341位核苷酸存在一个G→A点突变，使其编码的88位氨基酸由丝氨酸（Ser）变为天冬酰胺（Asn），即G341A（Ser88Asn）A，研究人员认为G341A（Ser88Asn）A等位基因是SICH的遗传性危险因子，特别在高血压性脑出血及家族史脑出血中表达明显［9］。

1.2.3载脂蛋白（a）［apo（a）］基因apo（a）基因位于第6号染色体长臂2区6～7带（6q2.6～2.7），其编码序列和调控序列存在多态性，其中apo（a）五核苷酸（TTTTA）低重复序列与脑出血密切相关。Sun等［10］通过对脑卒中患者和正常人进行对照研究发现，仅当apo（a）TTTTA重复序列较短（n＜16）时，脑出血患者的发病率增高，表明低TTTTA重复序列是脑出血的独立危险因素。除此之外，与脑出血相关的其他基因研究较少。

1.3凝血系统相关基因

1.3.1血小板激活因子（PAF）血小板活化因子乙酰水解酶（PAF-AH）在水解PAF和相关的氧化磷脂中发挥重要的调节作用。PAF-AH基因第9外显子上的Val279Phe突变可导致该酶的缺乏，从而引起血中PAF积聚，延长其生物效应，使氧化脂质堆积，加速对血管的损伤。研究发现，发生脑卒中的人群中该基因突变率明显高于非卒中组人群［11］。Staf⁃forini等［12］也认为PAF-AH的Val279Phe突变是脑出血的危险因素，而与高血压病的发病无关。一项对日本人的研究也证实了上述观点，发现出现该位点突变的人群患脑卒中的风险明显增高［13］。因此就目前的研究表明，PAF-AH基因第9外显子上的Val279Phe突变可能会导致脑出血的患病率增加。

1.3.2凝血因子ⅩⅢ（FⅩⅢ）FⅩⅢ是凝血过程中必不可少的因子之一，其主要功能是使可溶性纤维蛋白单体发生交联，从而起到凝血作用。遗传性FⅩⅢ的缺陷可导致一种罕见的常染色体隐性遗传病，它是由位于第6号染色体的编码FⅩⅢA与B亚基的基因突变而引起，且大部分突变发生在编码A亚基基因，纯合子患者血液中FⅩⅢA亚基缺乏将导致严重的出血倾向。Tang等［14］研究发现，FⅩⅢA基因中存在2种多态性，即Tyr204Phe和Pro564Leu，它们可能导致年龄＜45岁的女性脑出血的患病率增加，当Tyr204Phe或Pro564Leu与纤溶酶原激活物抑制剂（PAI-1）5G/5G发生协同作用时，脑出血的风险将明显增加。除此之外，FⅩⅢA基因中还存在另一种突变，即Val34Leu突变。研究表明该突变可能增加SICH的发病率［15］。但也有人认为该基因突变可能与脑出血并无关联［16］。目前关于FⅩⅢB亚基的研究较少。但近年来研究发现FⅩⅢB亚基中，His95Arg突变可能增加动脉瘤性蛛网膜下腔出血的风险［17］。

1.3.3纤溶酶原激活物抑制剂-1（PAI-1）PAI-1基因也存在多态性，其中PAI-1启动子上游区存在一个鸟嘌呤G插入或缺失，形成4G/4G、4G/5G和5G/5G基因型。但是，大部分研究人员认为，4G/5G基因型与脑出血无明显关联，而可能与缺血性脑卒中关系更密切［18］。

1.4细胞因子相关基因

1.4.1肿瘤坏死因子α（TNF-α）研究证实，TNF-α基因启动子多态性238G＞A明显增加了脑动、静脉畸形并发出血的概率［19］。一项检测TNF-α基因单核苷酸多态性T-1031C、C-863A与自发性深部脑出血关系的研究显示，T-1031C与脑出血呈正相关，C-863A与女性患者脑出血呈负相关［20］，提示TNF-α基因单核苷酸多态性与脑出血之间的联系可能与性别有关。

1.4.2白细胞介素（IL）研究发现，IL-1基因多态性中β-511C/T及β-31T/C是脑动、静脉畸形的遗传易感因素，也是脑动、静脉畸形并发出血的危险因子［21］。IL-6基因多态性β-572G/C与脑出血显著相关［22］。IL-4基因多态性rs2243250、rs2070874与脑出血有关，但与缺血性脑卒中无关［23］。

1.5其他相关基因

1.5.1同型半胱氨酸（homocysteine，Hcy）Hcy是甲硫氨酸的中间代谢产物，主要通过2种途径代谢，即转硫途径和甲基化途径，在其代谢过程中存在3种关键酶，包括胱硫醚-β-合成酶、蛋氨酸合成酶、亚甲基四氢叶酸还原酶（MTHFR）。当编码3种关键酶的基因发生碱基突变、插入或缺失时，可引起相应的酶缺陷及活性降低。其中，MTHFR等位基因677T、基因型T677T和复合基因型T677T/A1298A与SICH直接相关，并且MTHFR C677T多态性TT基因型明显增加了SICH的发生率［24］。

1.5.2雌激素受体α基因（estrogen receptorα，ERα）雌激素受体分为α和β 2种亚型，其中与脑卒中密切相关的是ERα，也称ESR1，基因定位在第6号染色体长臂2区4～7带（6q2.4～2.7）。研究发现，ESR1基因的变化可影响血压的调节，并且ESR1基因多态性c.454～397 T/T基因型携带者的脑出血发病率明显增高［25］。

1.5.3基质金属蛋白酶（MMPs）金属蛋白酶组织抑制因子（tissue inhibitor of metalloproteinases，TIMPs）可以抑制MMPs蛋白的水解，对细胞外基质的降解及组织重构起重要作用。其中，TIMP-2基因多态性-261G/A等位基因A纯合子是发生SICH的危险因素［26］。

2 分子机制研究

2.1核因子（nuclear factor，NF）-κBNF-κB是一种多向性转录调节蛋白，通常指由p50或p65组成的异源二聚体。细胞处于静息状态时，NF-κB可与抑制蛋白IkB结合，以未活化的形式存在于胞浆中。当受到来自细胞外信号的刺激，处于无活性状态的蛋白激酶IkK被激活，导致IkB被磷酸化，通过泛素化、蛋白酶体水解等途径使其降解。这样，NF-κB被活化后释放，再通过核定位信号的介导下转位进入细胞核，然后与一些基因的启动子、增强子结合，最终启动特异性靶基因的转录［27］，通过编码TNF-α、IL-1等因子的表达参与出血后的炎症反应过程。SICH后炎症受NF-κB的活化和下游目的基因的调控，在炎症反应过程中，TNF-α和IL-l也可激活NF-κB，这样TNF-α和IL-l与NF-κB可形成一个正反馈系统，进一步加重对脑组织的损害［28］。就目前的研究来看，脑出血后核因子的表达间接参与了炎症的反应过程，可能是引起SICH后并发症的一个重要机制。

2.2Fas/FasL系统Fas和FasL是一对细胞膜表面分子，Fas与配体FasL结合后可引起Fas的细胞凋亡。研究表明，SICH后可造成血肿周围继发性缺血、血红蛋白分解、凝血酶释放、炎性细胞浸润、补体激活和多种细胞因子表达等，从而诱导细胞凋亡的发生［29］。近年来，研究者也在脑出血患者血肿样本中检测到了明显的凋亡细胞，证实Fas和FasL参与了脑出血损伤的病理生理过程［30］。但是，关于Fas/FasL系统的研究更多集中在缺血性脑卒中，出血性脑卒中的研究相对较少。

2.3RhoA/Rho激酶（ROCK）ROCK即Rho激酶，属于丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶家族成员，是RhoA下游重要的信号分子之一。ROCK包括2种亚型，即ROCK-1和ROCK-2。研究表明，SICH后常有大量的炎性细胞浸润，分泌各类炎性介质，导致ROCK被异常激活，可引起血管痉挛，促使细胞凋亡，抑制神经再生，导致神经突触崩解等［31］。同样，ROCK也可促进一系列炎性因子的分泌，加速神经细胞坏死，影响神经细胞修复，加重SICH后的脑损伤。还有研究认为SICH后血红蛋白的释放也可激活RhoA/ROCK信号通路，引起血脑屏障通透性增加，进而参与脑水肿的发生发展，从而造成脑组织损伤［32］。

2.4Toll样受体（TLR）4信号通路TLR是天然免疫中的一种模式识别受体，目前人类已经发现有11种人TLR。其中TLR4是哺乳动物中第1个被发现的受体，属于Ⅰ型跨膜蛋白。SICH后血肿周围的炎症是导致脑水肿的一个重要原因。研究认为，SICH后炎症反应释放的内源性激活物可识别TLR4，进而启动TLR4的信号转导通路，导致NF-κB被激活，促进炎性细胞因子的释放，造成脑组织损伤［33］。

3 小结与展望

总之，对于SICH的遗传及分子机制的研究尚存在一些争议，未来可以通过对SICH的高危基因进行筛查，从而更全面地筛选出脑出血发生的高危人群，有效预防SICH的发生及进展。同时，可将基因多态性作为基因分析的一种检测手段，协助临床疾病的诊断，或对分子机制中的信号通路进行早期干预，避免细胞凋亡的发生，从而减轻脑损伤，减少SICH后并发症的发生。

［1］Khan NR，Jones GM，Klimo PJr.Response to letter regarding article，“fibrinolysis for intraventricular hemorrhage：an updated meta-Analysis and systematic review of the literature”［J］.Stroke，2014，45（11）:e236.doi:10.1161/STROKEAHA.114.007164.

［2］Lindgren A.Stroke genetics:a review and update［J］.J Stroke，2014，16（3）:114-123.doi:10.5853/jos.2014.16.3.114.

［3］Yamada M.Brain hemorrhages in cerebral amyloid angiopathy［J］. Semin Thromb Hemost，2013，39（8）:955-962.doi:10.1055/s-0033-1357489.

［4］Kumar A，Prasad K，Vivekanandhan S，et al.Association between angiotensin converting enzyme gene insertion/deletion polymor⁃phism and intracerebral haemorrhage in North Indian population:a case control study and meta-analysis［J］.Neurol Sci，2014，35（12）: 1983-1990.doi:10.1007/s10072-014-1877-3.

［5］Das S，Roy S，Sharma V，et al.Association of ACE gene I/D poly⁃morphism and ACE levels with hemorrhagic stroke:comparison with ischemic stroke［J］.Neurol Sci，2014，36（12）:137-142.

［6］Dardiotis E，Jagiella J，Xiromerisiou G，et al.Angiotensin-convert⁃ing enzyme tag single nucleotide polymorphisms in patients with in⁃tracerebral hemorrhage［J］.Pharmacogenet Genomics，2011，21（3）: 136-141.doi:10.1097/FPC.0b013e328343ab15.

［7］Loehrer E，Ikram MA，Akoudad S，et al.Apolipoprotein E genotype influences spatial distribution of cerebral microbleeds［J］.Neurobiol Aging，2014，35（4）:899-905.doi:10.1016/j.neurobiolaging.2013. 09.012.

［8］Zhang R，Wang X，Tang Z，et al.Apolipoprotein E gene polymor⁃phism and the risk of intracerebral hemorrhage:a meta-analysis of epidemiologic studies［J］.Lipids Health Dis，2014，13:47.doi: 10.1186/1476-511X-13-47.

［9］Liu B，Zhang L，Yang Q.Genetics of intracerebral hemorrhage:In⁃sights from candidate gene approaches［J］.Neurol India，2012，60（1）:3-8.doi:10.4103/0028-3886.93581.

［10］Sun L，Li Z，Zhang H，et al.Pentanucleotide TTTTA repeat polymor⁃phism of apolipoprotein（a）and plasma lipoprotein（a）are associat⁃ed with ischemic and hemorrhagic stroke in Chinese:a multicenter case-control study in China［J］.Stroke，2003，34（7）:1617-1622.

［11］Banerjee I，Gupta V，Ganesh S.Association of gene polymorphism with genetic susceptibility to stroke in Asian populations:a metaanalysis［J］.J Hum Genet，2007，52（3）:205-219.

［12］Stafforini DM.Biology of platelet-activating factor acetylhydrolase（PAF-AH，lipoprotein associated phospholipase A2）［J］.Cardiovasc Drugs Ther，2009，23（1）:73-83.doi:10.1007/s10557-008-6133-8.

［13］Satoh K.Plasma platelet-activating factor acetylhydrolase（PAFAH）deficiency as a risk factor for stroke［J］.Brain Nerve，2008，60（11）:1319-1324.

［14］Tang YL，Qin PY，Huang Q，et al.Investigation on the polymor⁃phism of coagulation factor A subunit Pro564Leu gene in Zhuang and Han patients with intracerebral hemorrhage in Guangxi district［J］.J Clinic Neurol，2011，24（2）:102-104.［唐玉兰，秦培英，黄芩，等.广西地区壮、汉族原发性脑出血患者凝血因子XIII A亚单位Pro564Leu基因多态性的研究［J］.临床神经病学，2011，24（2）:102-104］.

［15］Antalfi B，Pongrácz E，Csiki Z，et al.Factor XIII-A subunit Val34Leu polymorphism in fatal hemorrhagic stroke［J］.Int J Lab Hematol，2013，35（1）:88-91.doi:10.1111/j.1751-553X.2012.01465.x.

［16］Li B，Zhang L，Yin Y，et al.Lack of evidence for association be⁃tween factor XIII-A Val34Leu polymorphism and ischemic stroke: a meta-analysis of 8，800 subjects［J］.Thromb Res，2012，130（4）: 654-660.doi:10.1016/j.thromres.2011.11.030.

［17］Ruigrok YM，Slooter AJ，Rinkel GJ，et al.Genes influencing coag⁃ulation and the risk of aneurysmal subarachnoid hemorrhage，and subsequent complications of secondary cerebral ischemia and re⁃bleeding［J］.Acta Neurochir（Wien），2010，152（2）:257-262.doi: 10.1007/s00701-009-0505-0.

［18］Cao Y，Chen W，Qian Y，et al.Plasminogen activator inhibitor-1 4G/5G polymorphism and ischemic stroke risk:a meta-analysis in Chinese population［J］.Int J Neurosci，2014，124（12）:874-881.doi: 10.3109/00207454.2014.886577.

［19］Achrol AS，Pawlikowska L，McCulloch CE，et al.Tumor necrosis factorα–238G＞A promoter polymorphism is associated with increased risk of new hemorrhage in the natural course of patients with brain arte⁃riovenous malformations［J］.Stroke，2006，37（1）:231-234.

［20］Chen YC，Hu FJ，Chen P，et al.Association of TNF-α gene with spontaneous deep intracerebral hemorrhage in the Taiwan popula⁃tion:a case control study［J］.BMC Neurol，2010，10:41.doi: 10.1186/1471-2377-10-41.

［21］Fontanella M，Rubino E，Crobeddu E，et al.Brain arteriovenous mal⁃formations are associated with interleukin-1 cluster gene polymor⁃phisms［J］.Neurosurgery，2012，70（1）:12-17.

［22］Caranci F，Briganti F，Cirillo L，et al.Epidemiology and genetics of intracranial aneurysms［J］.Eur J Radiol，2013，82（10）:1598-1605. doi:10.1016/j.ejrad.2012.12.026.

［23］Park H J，Kim MJ，Kang SW，et al.Association between interleu⁃kin-4 gene polymorphisms and intracerebral haemorrhage in Kore⁃an population［J］.Int J Immunogenet，2011，38（4）:321-325.doi: 10.1111/j.1744-313X.2011.01010.x.

［24］Zhao X，Jiang H.Quantitative assessment of the association between MTHFR C677T polymorphism and hemorrhagic stroke risk［J］.Mol Biol Rep，2013，40（1）:573-578.doi:10.1007/s11033-012-2094-x.

［25］Strand M，Söderström I，Wiklund PG，et al.Estrogen receptor alpha gene polymorphisms and first-ever intracerebral hemorrhage［J］. Cerebrovasc Dis，2007，24（6）:500-508.

［26］Reuter B，Bugert P，Stroick M，et al.TIMP-2 gene polymorphism is associated with intracerebral hemorrhage［J］.Cerebrovasc Dis，2009，28（6）:558-563.doi:10.1159/000247599.

［27］Wier E M，Neighoff J，Sun X，et al.Identification of an N-terminal truncation of the NF-κB p65 subunit that specifically modulates ri⁃bosomal protein S3-dependent NF-κB gene expression［J］.J Biol Chem，2012，287（51）:43019-43029.doi:10.1074/jbc.M112.388694.

［28］Zhang Z，Liu Y，Huang Q，et al.NF-κB activation and cell death af⁃ter intracerebral hemorrhage in patients［J］.Neurol Sci，2014，35（7）: 1097-1102.doi:10.1007/s10072-014-1657-0.

［29］Chen X，Shen J，Wang Y，et al.Up-Regulation of c-Fos associated with neuronal apoptosis following intracerebral hemorrhage［J］.Cell Mol Neurobiol，2015，35（3）:363-376.doi:10.1007/s10571-014-0132-z.

［30］Shen J，Liu Y，Song Y，et al.CHMP4B，ESCRT-III associating protein，associated with neuronal apoptosis following intracerebral hemorrhage［J］.Brain Res，2015，1597:1-13.doi:10.1016/j.brainres.2014.11.043.

［31］Zhou Q，Gensch C，Liao JK.Rho-associated coiled-coil-forming ki⁃nases（ROCKs）:potential targets for the treatment of atherosclerosis and vascular disease［J］.Trends Pharmacol Sci，2011，32（3）:167-173.doi:10.1016/j.tips.2010.12.006.

［32］Fu Z，Chen Y，Qin F，et al.Increased activity of Rho kinase contrib⁃utes to hemoglobin-induced early disruption of the blood-brain bar⁃rier in vivo after the occurrence of intracerebral hemorrhage［J］.Int J Clin Exp Pathol，2014，7（11）:7844-7853.

［33］Fang H，Wang PF，Zhou Y，et al.Toll-like receptor 4 signaling in intracerebral hemorrhage-induced inflammation and injury［J］.J Neuroinflammation，2013，10:27.doi:10.1186/1742-2094-10-27.

（2014-11-10收稿 2015-03-06修回）

（本文编辑 李鹏）

The advances of genetic factors in spontaneous intracerebral hemorrhage and molecular mechanisms

LIU Yang1，LIU Xiu1，CHEN Xuyi2，SUN Shengkai3，WANG Zhihong3△
1 Affiliated Hospital of Logistics University of Chinese Armed Police Forces（CAPF），Training Base of Liaoning Medical University，Tianjin 300162，China；2 Tianjin Key Laboratory of Neurotrauma；3 Affiliated Hospital of Logistics University of Chinese Armed Police Forces（CAPF）△

Spontaneous intracerebral hemorrhage（SICH）refers the primary，non-traumatic parenchymal hemorrhage. In China，SICH accounts for about 20%-30%of total strokes.SICH is a kind of disease affected by multiple factors includ⁃ing environmental and genetic factors.The high morbidity and mortality cause serious damage to human health.Therefore，it is important to find etiology and risk factors of SICH.The article reviewed the progress of SICH pathogenesis in the perspec⁃tive of genetics and molecular biology.

cerebral hemorrhage；genetic polymorphism；pathogenesis；smolecular mechanisms；genetic factors；review

R743.34

A

10.11958/j.issn.0253-9896.2015.07.032

国家自然科学基金青年项目（11102235）；天津市自然科学基金重点项目（12JCZDJC24100）；武警后勤学院科研创新团队资助（WHTD201306）

1辽宁医学院武警后勤学院附属医院培养基地（邮编300162）；2天津市神经创伤修复重点实验室；3武警后勤学院附属医院

刘洋（1987），男，硕士在读，主要从事老年医学脑血管病研究

△通讯作者E-mail：wujingwzh@sina.com