单基因多态性在心血管疾病诊断中的应用

惠 岗，宋丹丹，齐 超，徐锡浩，范兴男，王珺楠*

(1.吉林大学第二医院 心内科，吉林 长春130041；2.吉林大学第二医院 检验科；3.长岭县人民医院 心内科)

世界卫生组织的统计数据表明，2015 年全球约有1750多万人死于心血管疾病，约占全球死亡率的31%;预计到2030年这一数字将上升到2300万[1,2]。因此，为心血管疾病患者提供精准诊断，具有积极现实的临床意义。基因多态性与很多心血管疾病的发生密切相关，可应用于心血管疾病的诊断。

1 基因多态性的概述

基因多态性(polymorphism)亦称遗传多态性(genetic polymorphism)，是精准医学相关分支，是指一个生物群体中，经常同时存在两种或多种不连续的基因型。主要分为DNA片段长度多态性、DNA重复序列多态性、单基因多态性(SNPs)。目前相关研究主要对单基因多态性(SNPs)进行研究，SNPs一般只有两种碱基组成，它是一种二态的标记，SNPs的二态性有利于对其进行基因分型，适于快速、规模化筛查。

2 单基因多态性的概述

单基因多态性是人类表型变异的主要标志物，代表了人类基因组中最常见的遗传变异，代表DNA中的一个碱基与该位置上的碱基不同[3]。SNPs是基因组中重要且经常发生的点突变，同时也有助于定位与疾病相关的基因，具有许多实际意义。这些多态性分布广泛，可以在任何区域的基因或基因组中发现。一些研究发现这些多态性与不同的常见疾病诊断有关，如冠状动脉疾病、高血压、肥胖症和类风湿关节炎[4,5]。SNPs对于疾病的诊断和治疗将可以更有针对性。

近年来基因多态性在复杂疾病的诊断方面取得了相当大的进展。全基因组关联研究(GWASs)使用包含数以百万计的单核苷酸多态性(SNP)芯片，发现单核苷酸多态性与许多复杂疾病或性状的相关性，人们对复杂疾病的认识取得了长足的进步。全基因组关联研究(GWASs)使用含有数百万单核苷酸多态性(SNPs)的微阵列，已经鉴定了与许多复杂的疾病或性状[6]。例如，到目前为止，已经鉴定了8470万个经验证的SNP人类群体[7]。GWAS阵列不包含所有定位的SNP，而只包含代表同一连锁不平衡(LD)区块中SNP的指标SNP。截至2015年2月，已经发现了15396种不同疾病和性状的单核苷酸多态性，发现的SNP疾病(性状)关联的数量迅速增加，它们通过单体型的SNP插入，捕获大部分人类基因组变异。由GWAS识别的SNP在疾病(或病例)群体中统计学上显著表达的SNP称为风险相关SNP；基因组区域含有这些SNPs称为该特定疾病的风险位点。因此人们认为如果有已知的单核苷酸多态性，就可以识别与疾病相关的编码变异体[8]，从而对疾病做出相应诊断。

SNPs对心血管疾病复杂性状个体化风险预测的潜在效用备受关注。目前人们已越来越重视冠心病相关基因水平的研究，并已发现了大量与心血管疾病发生相关的单核苷酸多态性位点，本文将从以下几个方面阐述SNPs在心血管疾病诊断中的应用。

2.1单基因多态性SNPs与冠状动脉粥样硬化疾病

相关研究表明NKX2.5基因是所有物种中最早发现的心肌前体细胞最早的标记物[9,10]，NKX2.5在整个心脏胚胎时期表达，并且对成熟心脏发挥其 正常功能也是必不可少的[11]。研究发现NKX2.5基因rs2277923位点突变是成人心血管疾病的风险因素[12]。

CD36是一种位于血小板、内皮细胞、巨噬细胞、树突细胞、造血干细胞等细胞表面的B型清除受体，其主要功能涉及动脉粥样硬化、血栓形成脂质利用、炎性反应和胰岛素抵抗。其在心血管动脉粥样硬化中起到了重要作用，在白种人中的研究发现CD36基因多态性与心血管疾病的风险具有明显的相关性，特别是游离于循环系统的单核细胞CD36mRNA的表达可能是发生冠状动脉疾病高风险的一个标志[13,14]。CD36上的IVS3-6C等位基因与心血管疾病的某些危险因素有关，危险因素主要包括hs-CRP、BIM和2型糖尿病，此基因与心肌梗死发病年龄提前有关；而另一个IVS4-10A等位基因与心肌梗死的发病年龄推迟有关[15]。

乙醛脱氢酶2(ALDH2)是乙醛脱氢酶的一种，负责催化乙醛氧化为乙酸的反应，肝中的乙醇脱氢酶负责将乙醇(酒的成分)氧化为乙醛，ALDH2 SNPs 在ALDH2以及日本人中最为常见[16]。全基因组关联分析(GWASs)结果显示，在ALDH2突变型基因携带者中，心肌梗死的发病率明显高于野生型，其中在男性心肌梗死患者，ALDH2 Lys/Lys 型为主要独立性危险因素。

2.2单基因多态性SNPs与高血压

ALDH2是人体内的酒精代谢调节酶同时也是重要的抗氧化应激酶。研究表明，大量饮酒可能诱发原发性高血压[17]。Meta分析结果显示，ALDH2野生纯合型基因携带者患原发性高血压的风险是ALDH2突变型的2倍以上[18]。因此对相关基因的SNPs研究可以进一步预测、诊断高血压。

2.3单基因多态性SNPs与心律失常

在心律失常单基因多态性研究中，房颤(AF)是研究比较重要的一方面。2008年，Postma等人发现了一个非典型Holt-Oram综合征的谱系，其中大多数受累个体患有肌肉缺陷和房颤早发。值得注意的是只有一小部分家庭具有结构性心脏缺陷，这些研究表明致病突变(G125R)导致三个下游靶基因 NPPA，Cx40和KCNJ2的激活显着增加，这三个基因已被证实与房颤的发病机制相关。心房重构是指心房结构和功能的持续改变。心房重塑可能导致细胞、细胞外基质的改变，称为结构重塑，心房重构使房颤的易感性逐渐增加。因此，心房重构是房颤病情进展性质的重要决定因素。房颤队列中的候选基因研究表明，GATA转录因子的功能丧失性突变增加了对AF的易感性[19]。

GWASs表明转录因子是一般人群房颤的潜在重要因素。房颤GWAS位点的3个SNPs：PITX2， ZFHX3和PRRX1,位于转录因子基因附近。2007年GWAS报道的首例房颤确定了4q25.58号染色体上AF的易感性位点。同时小鼠模型的研究已经证明，敲除PITX2可以增加了对房性心律失常的易感性，并且可改变与促心律失常性相关的动作电位。房颤患者心房组织中PITX2基因的表达下调，ZFHX3也与中国患者的房颤相关，多重关联研究重复了这一发现[20,21]。

2.4单基因多态性SNPs与心肌病

迄今为止，已经报道了人类基因组中30个基因中数百个与扩张性心肌病相关的突变。

在GWAS中已经分析了与扩张性心肌病相关的遗传变异[22]。在三个独立的高加索人群中报道了染色体5q31(含有HBEGF，SRA1和IK基因)和扩张性心肌病之间的关联。 另一GWAS揭示了热休克蛋白b7(HSPB7)基因中的SNP与扩张性心肌病之间的关联。 GWAS对4100例扩张性心肌病病例和7600例对照进行了另外的分析，揭示了染色体6p21上富含几种扩张性心肌病易感性的免疫和炎症相关性基因的基因座[23,27]，同时41个基因的靶向测序产生了更全面和更准确的突变图像，揭示了MYH7，MYBC3，TNNI3和TNNT2中的152个已知的和新发现的突变。在另一项研究中，对3名患者进行了220个选择基因的外显子组测序，以及对其50和30个末端附近的500bp的外显子测序， 这项研究确定了94个变异的SNPs，包括MYH7和INS-IGF2基因中的点突变，MYBPC3中的剪接变体，KCNQ1中的indel /移码，以及CACNA1 C基因中的两个伴随突变[28]。这些SNPs都对心肌病的诊断提供价值。

2.5单基因多态性SNPs与心血管指导用药

随着单基因多态性研究的进展，单基因多态性不止可以应用于疾病的诊断，在心血管用药方面的的价值正逐渐体现出来。相关研究指出CYP2C19的25个突变等位基因中，至少有10个造成了酶活性的改变，其中慢代谢型以CYP2C19﹡2、CYP2C19﹡3为主，快代谢型以CYP2C19﹡17为主，检测﹡2、﹡3两个位点，可覆盖99%以上中国突变人群[29]。携带一个CYP2C19突变的患者，其活化氯吡格雷的能力降低26%-31%，发生支架血栓的风险增加2倍；携带有2个CYP2C19突变的患者，其活化氯吡格雷的能力降低46%-55%，发生支架血栓的风险增加3.58倍[30]。华法林是临床上广泛应用的另一种口服抗凝药，主要用于预防和治疗血栓性疾病。临床中发现，华法林的用药剂量有非常大的个体差异，其剂量在不同种族间及个体间存在较大差异，与欧洲人相比，中国人对华法林的抗凝作用更为敏感，所需的稳定剂量比欧洲人要低40%-50%，而不同个体间稳定剂量的差异可达20倍以上。KORC1,CYP2C9，CYP4F2 与华法林抵抗相关;SLCO1B1，HMGCR,ApoE基因多态性 与阿伐他汀类降脂药抵抗相关；PlA1/A2与阿司匹林抵抗有关，CYP2D6,ADRB1，ADRA2C,GRK5,GRK4与 β受体阻断剂抵抗有关[31]。

3 总结

随着单基因多态性研究的进一步进展，SNPs将为心血管疾病的相关诊断提供方便可行的分子标记，并提供更好的早期诊断方法。对于精准医学的发展，它将对原发病的诊断提供可靠的依据。伴随SNPs对于疾病诊断的深入研究，SNPs将会更加高规范的指导治疗，势必会成为心血管疾病诊断领域的新趋势。

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