冠状动脉疾病易感基因及突变的研究进展

冠状动脉疾病是一种常见的心血管疾病，在我国仍然是导致死亡的主要原因之一[1]，而在发达国家如美国则是导致死亡的第一位原因[2]。近些年来，众多研究通过对冠状动脉疾病的家族性聚类分析，已经证实冠状动脉疾病具有家族遗传性，预测其遗传能力为50%～60%[2]。冠状动脉疾病是机体易感基因和长期的环境因素作用下导致的病理生理过程，其在临床上还存在遗传异质性和种族差异，这些因素使得对研究冠状动脉疾病易感基因显得十分困难。随着分子技术和计算机技术的飞速发展，近年来，众多学者对基于冠状动脉疾病的易感基因及其突变进行了深入而透彻的研究。因此，知悉冠状动脉疾病的易感基因背景将会对深入了解该病的发病机制以及临床上制订相应的预防和治疗方案产生重要意义。现就冠状动脉疾病的易感基因及突变的研究进展予以综述。

1 冠状动脉疾病单易感基因

近年来应用高通量染色体测序和通过对家族性冠状动脉疾病的家谱研究，发现了一系列新的与冠状动脉疾病的发生发展相关联的易感基因突变。冠状动脉疾病单易感基因突变包括有4个基因，分别为肌细胞增强因子2A基因(myocyte enhancer factor 2A， MEF2A)[3]、低密度脂蛋白受体相关蛋白6(low-density lipoprotein receptor-related protein 6，LRP6)基因[4]、CYP27A1基因[5]、和ST6GALNAC5基因[6]。

1.1 肌细胞增强因子2A基因 肌细胞增强因子2A基因是一种转录因子，属于肌细胞增强子家族。其作为一种血小管形成的早期标志物在胚胎形成过程中的血管中表达， 可与导致心血管疾病的许多分子相互作用。最早发现MEF2A基因与冠状动脉疾病相关是一项对包括同种族的13个冠状动脉疾病病人的染色体大片段分析的研究，该研究显示，冠状动脉疾病病人MEF2A基因的外显子11中有21个碱基缺失[3]。随后的研究也报道在不同种族人群中，冠状动脉疾病病人MEF2A基因的外显子11中也出现相同的碱基缺失[7-8]。缺失7个氨基酸的MEF2A不能进入细胞核参与基因的表达调控，其功能异常导致内皮细胞和血管平滑肌细胞的功能异常，继而形成动脉粥样硬化。在冠状动脉疾病病人中发现的MEF2A使得在临床上应用该易感基因预测病人发生冠状动脉疾病成为可能。然而，在非冠状动脉疾病病人中以及同家族的冠状动脉疾病病人中也检出了缺失7个氨基酸的MEF2A，可能的原因为潜在的易感基因和环境因素影响了这种表型差异[9]。MEF2A还存在不影响其转录功能的基因突变多态性，该多态性不会增加冠状动脉疾病患病风险。

1.2 低密度脂蛋白受体相关蛋白6基因 低密度脂蛋白受体相关蛋白6是Wnt配体的受体之一。研究发现在早期冠状动脉疾病病人中LRP6携带R611C突变，功能研究显示该突变可导致Wnt配体信号衰减[4]。LRP6内含子2的多态性也与严重的冠状动脉疾病相关[10]。在LRP6中常见的突变I1062V也与冠状动脉疾病相关，其可导致培养细胞中的Wnt配体和β-连环蛋白的信号衰减，以及抗细胞凋亡活性减弱[11]。以上这些错义突变导致LRP6功能异常，在体外可衰减Wnt配体的信号活性和减弱人脐带静脉内皮细胞的增殖能力，从而可能会增加冠状动脉疾病患病风险[11]。

1.3 CYP27A1基因 CYP27A1是27-胆固醇羟化酶，参与胆固醇和25-羟维生素D3的合成，其在平行同源和垂直同源基因中高度保守。CYP27A1基因突变R225H是在早期冠状动脉疾病病人的外显子组测序过程中发现的，但该突变未在非冠状动脉疾病病人中检出；CYP27A1基因突变的发生仅局限于伊朗的冠状动脉疾病病人人群中，其突变发生率可达7%[5]。目前，CYP27A1基因突变还未发现存在于其他人群中，其在普通人群中的流行状况还是未知。

1.4 ST6GALNAC5基因 ST6GALNAC5基因编码唾液酸转移酶7e，是最新发现的一个与冠状动脉疾病相关的基因[6]。研究表明，血细胞中高唾液酸转移酶活性和血清中高唾液酸水平与动脉粥样硬化和冠状动脉疾病密切相关[6，12]。功能研究显示，携带V99M或*337Qext*20突变的ST6GALNAC5基因可以提高2倍唾液酸转移酶7e的酶活性，由此，携带此2种突变的ST6GALNAC5基因被认为是导致冠状动脉疾病的关联基因[6]。其中，ST6GALNAC5基因的V99M突变是在患有早期冠状动脉疾病的病人家族成员中发现的，在该家族中携带V99M突变的成员都呈现出冠状动脉疾病的表现；而ST6GALNAC5基因的*337Qext*20突变是在无亲缘关系的冠状动脉疾病病人中发现的。因此，ST6GALNAC5基因的突变是否具有家族遗传性还需进一步深入研究。目前，携带V99M或*337Qext*20突变的ST6GALNAC5基因在普通人群和冠状动脉疾病病人人群中的流行状况还未知。

2 脂代谢异常易感基因

血脂水平，尤其是低密度脂蛋白、高密度脂蛋白和胆固醇水平，是冠状动脉疾病发生和发展的重要风险因素。目前研究最广的与冠状动脉疾病形成密切相关的易感基因突变是脂代谢的基因突变，其可造成机体脂代谢异常，从而增加罹患冠状动脉疾病的风险[13]。根据脂蛋白代谢异常和其对冠状动脉疾病的影响，脂蛋白异常易感基因可分为3类：升高低密度脂蛋白的基因、降低高密度脂蛋白的基因和升高三酰甘油的基因。

2.1 低密度脂蛋白基因 机体内编码低密度脂蛋白受体配体ApoB-100、前蛋白转化酶枯草杆菌转化酶/可馨型9(PCSK9)和低密度脂蛋白受体的基因发生突变，可造成常染色体家族性高胆固醇血症。携带低密度脂蛋白受体纯合子突变的病人(发生率1/100万)在出生时其血浆中低密度脂蛋白胆固醇水平比普通人群高6～10倍，该型病人在幼年时期就可罹患冠状动脉疾病；而携带低密度脂蛋白受体杂合子突变的病人(发生率1/500)在出生时其血浆中低密度脂蛋白胆固醇水平比普通人群仅高2倍，该型病人在30岁后才有罹患冠状动脉疾病的风险[2]。5%的60岁以下冠状动脉疾病病人携带低密度脂蛋白受体杂合子突变。目前已知的低密度脂蛋白受体突变共有1 741种。

2.1.1 Apo-B 100基因 Apo-B 100是来源于肝脏的脂蛋白组分，也作为肝源性富含三酰甘油脂蛋白在合成、聚集和分泌过程中的重要组分，可与肝素结合和多种动脉壁上的蛋白聚糖结合。Apo-B 100最重要的功能是，其可通过本身的低密度脂蛋白受体结合区与低密度脂蛋白受体结合，从而清除血浆中低密度脂蛋白。Apo-B 100基因的R3527Q和R3531C突变可改变低密度脂蛋白受体的结合力，导致家族性配体缺失的高胆固醇血症，其与早期动脉粥样硬化形成有关。Apo-B 100基因的R3527Q和R3531C突变在普通人群中的发生率分别为1/500和1/3 000。在常染色体显性遗传的高胆固醇血症家谱中还发现了一个Apo-B 100新的突变R50W，但其功能尚属未知[14]。

2.1.2 PCSK9基因 PCSK9基因编码神经细胞凋亡调节转化酶-1蛋白，目前共发现有9个能导致PCSK9功能改变的基因突变。这些突变可降低低密度脂蛋白受体的数量，提高血浆中低密度脂蛋白胆固醇水平，从而加重早期冠状动脉疾病的临床表现[15]。但是，能导致PCSK9功能缺失的基因突变却可降低低密度脂蛋白水平，降低病人冠状动脉疾病风险[16]。

2.1.3 低密度脂蛋白衔接蛋白1基因 低密度脂蛋白衔接蛋白1基因编码酪氨酸磷酸化结合区蛋白，有助于低密度脂蛋白受体在肝细胞中的内化。低密度脂蛋白衔接蛋白1基因突变亦可降低低密度脂蛋白受体的数量，提高血浆中低密度脂蛋白和胆固醇水平。低密度脂蛋白衔接蛋白1基因的突变比较少见，仅发现3种：在外显子4中的FS170Stop突变、外显子1中的W22Stop突变以及一种低密度脂蛋白衔接蛋白1和低密度脂蛋白衔接蛋白2相结合的突变[17]。

2.2 高密度脂蛋白基因

2.2.1 Apo A I基因 有40%的冠状动脉疾病病人呈现出低高密度脂蛋白胆固醇血症。Apo A I是高密度脂蛋白胆固醇中主要的载脂蛋白，可调节血浆中高密度脂蛋白胆固醇的代谢水平，促进胆固醇从细胞中流出，防止冠状动脉疾病形成。Apo A I基因的纯合子缺失可导致血浆中高密度脂蛋白胆固醇降低，而Apo A I基因的杂合子缺失亦可导致血浆中高密度脂蛋白胆固醇低至正常水平的一半。Apo A I基因的多态性与低高密度脂蛋白密切相关，是早期冠状动脉疾病形成的危险因素。日本学者在低高密度脂蛋白血症儿童中发现3个移码突变和1个剪接突变，并估算在日本普通人群中Apo A I基因突变率约为0.3%[18]。Apo A I基因的纯合子A164S突变能增加冠状动脉疾病的患病风险，而且杂合子A164S突变病人其生存率远低于对照组[19]。但是也有相悖的结论，如Apo A I基因的ApoAIParis和ApoAIMilano突变可降低冠状动脉疾病的患病风险[20]。

2.2.2 ATP结合盒转运体A1基因 ATP结合盒转运体A1参与胆固醇逆转运，在高密度脂蛋白形成过程中起重要作用。ATP结合盒转运体A1纯合子功能缺失突变可导致极低的高密度脂蛋白血症，从而增加冠状动脉疾病的患病风险[21]。目前已发现约有200种ATP结合盒转运体A1纯合子功能缺失突变(http：//www.hgmd.cf.ac.uk/ac/gene.php?gene=ABCA1)。ATP结合盒转运体A1杂合子突变可降低血浆中50%的高密度脂蛋白胆固醇，从而增加早期冠状动脉疾病的患病风险[22]。但也有研究显示，ATP结合盒转运体A1的突变可降低冠状动脉疾病的患病风险，如R219K突变[23]。

2.2.3 卵磷脂胆固醇酰基转移酶基因 卵磷脂胆固醇酰基转移酶在高密度脂蛋白胆固醇形成过程中起重要作用。卵磷脂胆固醇酰基转移酶纯合子功能缺失突变能降低血浆中的高密度脂蛋白，目前发现的突变超过80种，但这些突变能否增加冠状动脉疾病的患病风险还未知[2]。

2.3 三酰甘油基因

2.3.1 ApoCⅡ基因 三酰甘油参与小肠中乳糜微粒的合成和肝脏中极低密度脂蛋白的合成，而脂蛋白脂肪酶可水解极低密度脂蛋白形成低密度脂蛋白。ApoCⅡ是脂蛋白脂肪酶的辅因子，ApoCⅡ纯合子功能缺失突变能极大地增加血浆中三酰甘油和乳糜微粒水平，从而增加冠状动脉疾病的患病风险。脂蛋白脂肪酶基因突变在高三酰甘油血症病人中是常见的，但是，其中某些突变能降低血浆中的三酰甘油水平，从而降低冠状动脉疾病的患病风险[24]。

2.3.2 植物固醇素基因 谷固醇血症是一种罕见病，其原因为机体可大量吸收胆固醇和植物固醇，造成机体内胆固醇代谢紊乱，增加早期冠状动脉疾病的患病风险。植物固醇素1和植物固醇素2的功能缺失突变是造成谷固醇血症的原因[25]。

3 冠状动脉疾病易感基因多态性

仅有少部分冠状动脉疾病是由单基因突变引起的。通过人类全基因组测序，在人类全基因组上分布有约300万个单核苷酸多态性，是全基因组的高密度基因标志物，目前国内外学者采用全基因组关联分析对单核苷酸多态性进行了深入的研究。位于染色体9p21位的单核苷酸多态性在2007年被证实与冠状动脉疾病高度相关后，众多学者应用全基因组关联分析对不同人群、地域和种族的冠状动脉疾病病人进行了大量的单核苷酸多态性研究。最大的一个全基因组关联研究Meta分析包含了63 746例冠状动脉疾病病人和130 681名对照组成员，并确认了46个冠状动脉疾病单核苷酸多态性易感基因位点[26]。随后在我国汉族人群中发现了6q21位点[27]和其他3个冠状动脉疾病易感基因位点[28]，至少有50个冠状动脉疾病单核苷酸多态性易感基因位点被认为是冠状动脉疾病的候选基因。随着此类研究的不断深入，今后会有更多的冠状动脉疾病候选基因被发现。

4 易感基因预测冠状动脉疾病

冠状动脉疾病的主要预防策略是基于不同的冠状动脉疾病风险类别来进行风险评分。冠状动脉疾病易感基因的不断发现为临床上对冠状动脉疾病病人及家族成员进行易感基因筛选并提供预防措施成为可能，且成本较低[29]。冠状动脉疾病与基因多态性的相关研究使得应用易感基因信息来预测普通人群中冠状动脉疾病的发生风险和制订相应的预防措施亦成为可能。基因风险评分是通过两种途径来获得，一是通过已知的效应量作为风险等位基因数来增加等位基因数量，二是通过单核苷酸多态性的数量来确定基因风险评分的等位基因数量。由于冠状动脉疾病在临床上具有复杂性，基因风险评分需在每个研究中都要进行验证，目前此类研究还在不断深入。

研究发现，apoE、IL6和PPARα的基因突变对冠状动脉疾病易感基因预测无意义[30]。染色体9p21.3位点与冠状动脉疾病密切相关，在该位点的单核苷酸多态性 rs10757274 A>G突变有助于冠状动脉疾病风险的再分类，且对冠状动脉疾病高危人群的预防措施具有指导意义[31]。统计学模型研究显示在冠状动脉疾病易感基因预测过程中，易感基因突变的数量、较高的OR值和个体易感基因突变频率能改善ROC阴影面积的判别准确性[32]。

Morrison等[33]对11个冠状动脉疾病相关单核苷酸多态性进行了研究，发现在冠状动脉疾病传统风险评分基础上增加易感基因风险评分，在不同群体中明显增加冠状动脉疾病风险的预测能力。虽然应用单核苷酸多态性进行基因风险评分并不能加强ATP Ⅲ风险评分的判别和再分类[34]，但是选择可重复的单核苷酸多态性能明显增加冠状动脉疾病风险预测的预测值，并对冠状动脉疾病风险再分类有显著意义[35]，如Tikkanen等[36]提出了一种应用28种与冠状动脉疾病风险相关的单核苷酸多态性进行基因风险预测的方法。这些研究发现基因风险评分与冠状动脉疾病风险之间有着明显的关联，在传统风险评分基础上增加基因风险评分，能明显改善各类结点的风险判别和风险个案的再分类。应用易感基因风险评分可将19%的风险个案归为低风险类别，将12%的风险个案归为高风险类别，进而给各风险类别实施相应的预防措施[36]。

研究表明，基于冠状动脉疾病易感基因突变的基因风险评分不能提高冠状动脉疾病的判别[35]。Kathiresan等[37]通过对9个与低密度脂蛋白胆固醇或高密度脂蛋白胆固醇水平相关的单核苷酸多态性研究后发现，该基因评分能适度改善心血管疾病的风险个案的再分类，但不能改善风险判别。通过对临床冠状动脉疾病病人的95个血脂基因位点进行的易感基因风险评分，亦不能改善临床ROC阴影面积的判别准确性[38]。

与传统的冠状动脉疾病风险评分相比，冠状动脉疾病易感基因风险评分有以下优势：第一，易感基因风险评分高度稳定，通过基因信息能早期预测冠状动脉疾病从而进行早期干预；第二，现有的基因检测技术能同时检测大量的冠状动脉疾病易感基因；第三，大多数已知的单核苷酸多态性与传统的冠状动脉疾病风险评分无关联，基于单核苷酸多态性的易感基因评分能作为风险预测的补充信息，如源于冠状动脉疾病的单核苷酸多态性的易感基因风险评分能明显增加传统风险评分的预测能力。冠状动脉疾病易感基因风险评分也有以下劣势：第一，在不同人群中候选基因与冠状动脉疾病的相关性是不同的，从而导致候选基因的冠状动脉疾病预测值也是不同的；第二，冠状动脉疾病保护性基因突变能消减该病风险等位基因的影响；第三，基因与环境相互作用，某些环境因素能影响冠状动脉疾病的患病风险，如携带ApoEe4等位基因的吸烟病人能加大冠状动脉疾病的患病风险，而对非吸烟病人无此作用[30]。

5 小 结

通过总结近年来冠状动脉疾病易感基因突变的众多研究成果，将为今后深入研究冠状动脉疾病的致病机制提供依据，同时还将为临床上对冠状动脉疾病分类提供基因理论基础。目前基因技术的快速发展使得在进行大量冠状动脉疾病易感基因的研究成本大大降低，因此可以预测未来对冠状动脉疾病易感基因的广泛应用将会成为临床实践中的重要组成部分。