冠心病的基因组学研究现状

王 莹，朱惠娟，曾 勇

中国医学科学院 北京协和医学院 北京协和医院 1心内科 2内分泌科，北京100730

冠心病的基因组学研究现状

王 莹1，朱惠娟2，曾 勇1

中国医学科学院 北京协和医学院 北京协和医院1心内科2内分泌科，北京100730

冠心病是危害人类健康影响寿命的重要公共卫生问题之一。除了传统危险因素包括年龄、性别、吸烟、高血压和糖尿病等，基因组学的研究也证实了冠心病易感基因与冠心病的发生具有显著相关性。近年基因组学的快速发展为冠心病的早期诊断、危险分层、寻找新的治疗靶点提供了广阔前景。本文主要综述冠心病的遗传学现状，以及全基因组关联研究的一些主要成果，以期促进遗传学研究结果向临床实践的转换。

冠心病;基因组学;单核苷酸多态性;全基因组关联性研究

Acta Acad Med Sin，2015，37(4):475-481

冠心病(coronary artery disease，CAD)是一种最常见的心脏病，是指因冠状动脉狭窄、供血不足引起的心肌功能障碍和/或器质性病变，又称缺血性心脏病。心血管疾病是全球的头号死因［1］，2008年数据显示全球范围内因心血管病死亡者占死亡总数的30%［2］，而2012年，我国心血管疾病死亡率占总死亡率的41．52%［3］，使其成为社会及个人的沉重负担。一直以来，冠心病被认为更多是由于吸烟、肥胖、营养不良、缺乏体力活动、高血压、高血脂、糖尿病等危险因素导致［4］，然而随着人类基因组计划的实施和现代分子生物学技术的突飞猛进，越来越多的研究表明遗传因素也在其中发挥了重要作用。而致病基因的发现和确定，对了解冠心病的发病机制、寻找新的治疗靶点以及未来的个体化治疗具有重要的临床意义。

冠心病基因组学方法研究现状

连锁分析法 该方法一般选择家系或同胞对，用覆盖整个基因组的遗传标记或某些热点的标记进行基因分型，通过相应的遗传统计分析，确定与疾病连锁的遗传标记位点。该研究方法更适用于单基因疾病的遗传研究，对于复杂疾病，连锁分析只能提供部分参考信息。使用人类连锁分析方法已经证实了多个与冠心病发生有关的基因位点，如12q13．2染色体上的脂蛋白受体相关蛋白6［5］，13q12-13染色体上的花生四烯酸5-脂氧化酶-激活蛋白［6］，15q26．3染色体上的肌细胞增强因子2A［7］等，然而仅有少数几个位点被成功地在其他研究中得到了重复验证。

候选基因关联分析法 该方法通过比较一个或一组遗传标记在患病组和对照组中的频率差异，直接研究基因变异与疾病表型之间的关系，从而得出候选基因与冠心病发生发展的病理生理过程之间的关系［8］。与其他遗传学研究方法相比，样本获取容易、检测功效高是该法优点，但通过该方法得到的遗传学发现往往是不连续的，且不能用于发现新的疾病易感基因位点。研究者通过此方法发现了一部分在冠脉粥样硬化的病理生理过程中作用显著且明确的基因位点，如人类基质金属蛋白酶3、白介素6等［9-10］。

全基因组关联性研究 全基因组关联性研究是在人类全基因组范围内找出存在的序列变异，即单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphisms，SNP)，从中筛选出与疾病相关的SNP。全基因组关联性研究(genome-wide association studies，GWAS)的主要优势在于其对新的疾病易感基因的发现并由此揭示疾病的发病机制，并且能弥补候选基因研究及基因连锁分析中对中等风险的疾病易感基因检出率低的缺陷。GWAS存在的不足是实验需要测序的SNP位点多，一些经济实力较差的研究组织无力承担。在冠心病的遗传学研究方面，GWAS取得了丰富的成果。2007年，第1个冠心病相关基因位点被发现，威康控制基金协会在1926例冠心病病例和2938例对照研究中首次在欧洲人群中成功发现染色体9p21．3区域多态位点rs1333049与冠心病显著相关［11-13］，随后威康控制基金协会［14］报道了另外7个与心肌梗死显著相关的基因位点。进一步的研究和Meta分析陆续报道了多个显著相关的基因位点［11，15-18］。2011年，两个全球协作组心电图协作组［19］和冠心病协作组［20］分别在14．4万和7万例的病例对照中通过全基因组的Meta分析发现了13个和5个冠心病的遗传位点。2012年，Lu等［21］在3．3万余例冠心病病例以及正常对照人群进行全基因组关联分析，成功的鉴定出4个全新的基因位点。2013年，心电图协作组在19万余的病例对照研究中，对欧洲人群中进行了更大规模的数据整合，又发现了15个新的冠心病遗传位点［22］。至此，通过全基因组关联性研究共发现了51个易感基因和位点。此外，还有大量意义显著的SNP需要更大规模的跨种族的Meta分析来证实其显著性。在目前发现的所有冠心病基因位点中，部分与血脂(如分拣蛋白1，Tribble同源物1，脂蛋白a)、高血压相关［23］，这部分基因作用可解释部分传统危险因素，然而仍有大部分基因在冠状动脉粥样硬化发病方面发挥的作用尚未被认知，部分甚至与糖尿病、高血压、肥胖等冠心病危险因素不相关。另一方面，许多已得到证实的血脂相关基因、炎症基因、还有一些其他与CAD危险因素相关的基因并未在GWAS中得到证实。

直接测序法 包括全外显子和全基因组测序。随着测序技术的日趋成熟、测序成本的日益减少，直接测序法已愈来愈成为寻找疾病遗传位点的最直接、最快速和最准确的方法。直接测序法适用于罕见病的基因检测。相比于其他遗传学研究方法，测序检测最主要的优势在于它可检出几乎所有的变异，而且测序法所要求的样本数量不大。但是，截至目前尚无使用直接测序法发现冠心病易感基因的报道，然而本方法对于发现CAD相关的少见遗传变异(最小等位基因频率＜1%)具有巨大的潜力［24］。

GWAS定位冠心病易感基因及部分遗传位点机制和功能

到目前为止，GWAS研究人员共发现了51个CAD相关基因位点。然而这些基因位点只可以解释约10% 的CAD遗传性，故CAD的大部分遗传性在目前并不能得到解释，并且大部分基因位点与CAD传统危险因素不相关，故GWAS在发现冠心病新的遗传机制方面有较大的潜力。本文详述危险度相对较高的10个冠心病基因位点及研究现状(表1)。

C6orf105 C6orf105位于人类染色体6p24．1，编码蛋白为雄激素依赖组织因子途径抑制物—调控蛋白，它与抗凝血因子组织因子途径抑制物在细胞表面共表达，保护组织因子途径抑制物因子在内皮细胞表面的抗凝血作用。rs6903956位点位于C6orf105基因的内含子区域，其可能通过影响C6orf105基因mRNA的表达水平影响雄激素依赖组织因子途径抑制物—调控蛋白的表达［25］，目前为止尚无关于其与CAD关系的研究报道。

LPA LPA位于人类染色体6q26．27上。其编码蛋白为LP(a)，最先在1963年由遗传学家Berg发现，是一种脂质和蛋白质相结合形成的复合体［26］。20世纪80年代末，人们发现LP(a)与动脉粥样硬化有关［27］。之后大量研究表明LP(a)是冠心病的危险因素，LP(a)能抑制激活剂和纤维蛋白溶解原的结合，减少纤溶酶的转化，从而抑制纤维蛋白的溶解，形成血栓，促成动脉粥样硬化，为冠心病独立危险因素［28］。GWAS发现rs3798220、rs10455872与LP(a)水平显著相关，与CAD发病风险显著相关。

表1 全基因组关联性研究发现的冠心病易感区域和基因Table 1 Coronary artery disease-related genes by genome-wide association studies

续表1

CDKN2A/B 9p21位点是GWAS发现的第1个CAD相关位点，被认为与肿瘤易感性相关，与冠心病传统危险因素如高血脂、高血压等不相关。其中与CAD相关的SNP均坐落于基因间区，而不是编码区或基因调节区。但其附近有与肿瘤密切相关的CDKN2A(P16)、CDKN2B(P15)，即细胞周期素依赖性激酶抑制剂2A/B。研究表明CDKN2A/B在9p21与CAD的相关性上发挥重要作用，机制尚不清［29-30］。与此同时，与风险 SNP毗邻的反义链非编码 RNA基因ANRIL也被多项研究结果证实与CAD相关［30］。例如，Holdt等［30］对CAD患者外周血单核细胞、颈动脉斑块、股动脉斑块等大动脉斑块中ANRIL基因的表达量进行检测并得出了阳性结果，证实CAD患者中ANRIL的差异性表达是导致9p21中风险SNP与CAD相关的重要原因。国内亦有相关研究证实在2型糖尿病人群中CDKN2A/B基因多态性与冠心病发病相关［31］。

SORT1 SORT1位于人类染色体1p13．3上［32］，由非编码SNPrs12740374通过作用于转录因子从而调节SORT1表达分拣蛋白，分拣蛋白可通过调节肝脏极低密度脂蛋白的分泌改变血浆低密度脂蛋白和极低密度脂蛋白水平，引起高胆固醇血症，进而促进冠心病的发生。SORT1可能成为一个新型降胆固醇药的靶点用于治疗高血脂。

MRPS6 MRPS6位于人类染色体21q22．11，其编码蛋白为核糖体蛋白的组成成分。其表达蛋白的作用机制目前不详。

磷脂酸磷酸酶2B 位于人类染色体1p32．2，全长84 kb，磷脂酸磷酸酶2B蛋白是一种具有水解活性脂质作用的膜糖蛋白，并参与信号传导。它在血管内皮细胞粘着连接处表达并影响内皮细胞粘着、迁移和血管形成［33-34］，而血管内皮细胞的功能失调被认为是冠心病进化过程中最重要的起始因素［35］。因此，rs17114036位点有可能通过影响磷脂酸磷酸酶2B的表达从而引起内皮细胞功能失调，导致人群对于冠心病易感性不同。Schunkert等［19］在欧洲人群中发现该位点与冠心病相关。徐峰［36］在国内江浙人群中验证了这一发现。

WD重复蛋白12 WD重复蛋白12位于人类染色体2q 33．2上，是重复蛋白家族中的一员。重复蛋白家族参与多种重要细胞过程，包括细胞循环、信号转导、细胞凋亡及基因功能［37］。但是该基因蛋白的功能尚无相关的研究报道。黄毅等［38］在273名来自浙江的研究对象中开展了rs6725887位点的病例对照分析，得出WD重复蛋白12的rs6725887多态性与我国浙东人群冠心病患病风险无关联性这一结论。

CXCL12 CXCL12位于人类染色体10q11．1上，是骨髓基质细胞表达的前B细胞刺激因子，属于CXC类化学因子。其与配体CXCR4形成一个主要的化学趋化因子/受体轴，这个轴在许多生理过程中发挥关键作用，包括造血、心脏形成、血管发生、神经发育和免疫细胞的运输等。在心血管方面，这个轴与胚胎心脏发育、血管发生、心肌再生、血管内膜损伤后修复相关［39］。

嗜乳脂蛋白样-2 嗜乳脂蛋白样-2(butyrophilinlike 2，BTNL2)位于人染色体6p21．32上，与免疫和炎症相关，而免疫和炎症均是动脉粥样硬化的发生机制［40］。BTNL2是新近发现的 B7家族样分子，其mRNA广泛表达于淋巴组织及非淋巴组织上。BTNL2的受体可诱导性表达于活化的T细胞和B细胞。BTNL2与其受体结合后可抑制T细胞的活化及细胞因子的产生，造成免疫应答失调。已经发现BTNL2与川崎病相关［41］。

神经凋亡调控转化酶1 为蛋白编码基因，位于人类染色体1p32．3，神经凋亡调控转化酶1蛋白主要生理作用是介导肝细胞低密度脂蛋白受体的降解，减少低密度脂蛋白受体对血浆低密度脂蛋白胆固醇的摄取，导致低密度脂蛋白胆固醇水平升高［42］。目前新型降脂药神经凋亡调控转化酶1抑制剂已进入临床试验阶段。国内亦有研究在中国汉族人群中证实神经凋亡调控转化酶1基因多态性与冠心病相关［43］。

基因研究存在的问题及临床应用前景展望

由于GWAS在寻找遗传易感基因方面效果显著，近年关于CAD遗传学的研究日益增多。CAD是一个由许多危险因素导致的复杂性疾病，遗传因素可能发挥30%～60%的作用［44］，但冠心病基因组学研究成果只能解释其中约10%的遗传性，因此寻找冠心病遗传易感基因的道路还很漫长。其研究受到样本量、种族以及研究成本的约束，同时GWAS只检测了SNP，忽略了其他形式的基因变异，如删除、插入、转向，复制等，受研究技术制约，目前尚不能较好地发现评估如上遗传学改变。目前发现的冠心病易感基因使研究者更加深入地了解冠心病的发生机制，为冠心病的病因提供新的理论基础，进一步进行分子生物学机制的研究，通过遗传基因的确定验证已知的危险因素和探讨未知的危险因素;其次，基因研究在冠心病的预测及提供新的潜在的药物靶点上，具有潜在的应用价值:如在冠心病预测膜型中加入9p21遗传位点这一项后，在中等风险人群中，有12%～13%的患者被重新分层，可导致治疗方案的改变［45］，新药的研发突出体现在PCSK9和SORT1等基因;最后，基因检测技术可用于在未来指导个体化治疗，由于基因突变或基因频率的改变必然可以造成患者对药物及治疗产生不同的反应，未来可以通过对个体基因图谱的分析，决定最适合某位患者的合理用药及治疗方案，达到真正的个体化治疗。在今后的研究中，需要继续通过完善各种基因组学研究方法深入筛查和验证新的冠心病遗传基因位点，进一步进行分子生物学机制的研究，为冠心病易感人群及冠心病患者提供早期诊断、新的预测与治疗依据，尽可能地促进科学研究转化为临床实践。

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Advances in Genomics Studies for Coronary Artery Disease

WANG Ying1，ZHU Hui-juan2，ZENG Yong1

1Department of Cardiology，2Departement of Endocrinology，PUMC Hospital，CAMS and PUMC，Beijing 100730，China

Coronary artery disease(CAD)is one of the major life-threatening diseases．In addition to traditional risk factors including age，sex，smoking，hypertension，and diabetes，genomic studies have shown that CAD has obvious genetic predisposition．In recent years，the rapid advances in genomics shed new light on early diagnosis，risk stratification and new treatment targets．

coronary artery disease;genomics;single nucleotide polymorphisms，genome-wide association studies

ZENG Yong Tel:010-69155655，E-mail:13501373114@163．com

R394．5

A

1000-503X(2015)04-0475-07

10．3881/j．issn．1000-503X．2015．04．019

2014-05-15)

曾 勇 电话:010-69155655，电子邮件:13501373114@163．com