出血性脑卒中基因研究进展

杨晓蕾

【摘要】出血性脑卒中是一种突然起病的脑动脉瘤破裂或血管削弱泄漏导致脑血液循环出现障碍的疾病，即脑血管疾病患者因各种诱发因素引起脑内动脉狭窄、闭塞或破裂，从而造成急性脑血管出血，临床上表现为一次性或永久性脑功能障碍的症状和体征。该文就出血性脑卒中的遗传基因、治疗进展以及在中国的高危基因进行综述。

【关键词】出血性脑卒中;遗传;治疗;基因

脑卒中是一种突然起病的脑血液循环障碍性疾病[1]。其中包括缺血性脑卒中和出血性脑卒中。出血性脑卒中分为2种亚型：脑内出血和蛛网膜下隙出血（SAH）。脑内出血往往与脑血管异常有关，包括脑海绵状血管瘤（CCM）和遗传性出血性毛细血管扩张症（HHT）。脑血管病23%来自出血性脑卒中，中国出血性脑卒中发病率超过西方国家3倍，故出血性脑卒中的研究非常重要[1]。本文就出血性脑卒中的遗传基因、治疗进展以及在中国地区的高危基因进行综述。

一、影响出血性脑卒中的因素

血管系统和神经系统的稳定性取决于血管以及血脑屏障的完整性，这种稳定性的破坏引发出血性脑卒中。血脑屏障是由脑的连续毛细血管内皮及其细胞间的紧密连接、完整的内皮下基膜、周细胞以及星形胶质细胞围成的神经胶质膜构成，因此探讨出血性脑卒中的原因必须从血管以及血脑屏障的组织架构开始[2]。除此之外，血脑屏障的破坏、血小板功能、凝血及纤溶系统功能障碍等会引发脑出血导致出血性脑卒中。遗传和环境对出血性脑卒中的影响也是复杂的。

二、出血性脑卒中的相关基因

1.血管内皮细胞相关基因

血管内皮细胞直接与循环血液接触，其所产生和分泌的生物活性物质对维持血管张力、调节血压、抗血栓形成等具有重要作用，在出血性脑卒中的发病机制中有重要病理生理学意义。

1.1 微小RNA（miR）-126

miR-126在血管内皮细胞中含量最丰富，且具有特异性。有关斑马鱼的研究表明，这类小分子RNA与血管生成信号有紧密联系[3]。Jason等（2008年）提出其能抑制血管内皮生长因子（VEGF）通路的负调控。

1.2 重组人细胞膜糖蛋白（Eng）基因

Eng是一种跨膜糖蛋白，在血管内皮细胞上表达量最高，石佳等（2008年）提出其在HHT患者中有基因突变。

1.3 CCM系列基因

CCM是发生于中枢神经系统的常见血管畸形，可导致多种神经性损害，引发出血性脑卒中、癫痫等。研究者们发现这种疾病与3个致病基因有关，它们编码的蛋白分别为CCM1（KRIT1）、CCM2（OSM，MGC4607）和CCM3（PCD10）。这3种蛋白均为接头蛋白，能够和多种配体相互作用，参与多种生物学过程。

CCM1是一个支架蛋白，其包含FERM、PTB和NPXY/F蛋白-蛋白相互作用结构域，还包含有一个小的结构域——G蛋白Krev-1/RAP1。Chang等（2008年）有关CCM1突变诱导胚叶细胞移植的实验表明CCM1可使内皮细胞自主维持适当的血管内皮形态。Liu等（2011年）用吗啉敲除斑马鱼的CCM1，发现其血管与微血管的形成均出现缺陷，伴随有受损内皮层的空泡形成和融合。

CCM2缺陷与家族性脑海绵状血管畸形有关，而CCM2能够与蛋白激酶MEKK3相互作用形成复合体，后者在胚胎血管发育中起到了关键性作用[4-5]。CCM2 C端部分（CCM2ct）的晶体结构能够紧密结合MEKK3的N端形成复合体，MEKK3或CCM2缺陷会引起颅内出血和大脑血管渗漏，最终导致小鼠死亡[4-5]。敲除胚胎小鼠的内皮细胞以及神经胶质细胞的CCM2基因会严重影响其血管生成并导致大型心脏、动脉、静脉形态缺陷，使妊娠中期胚胎小鼠死亡，但Boulday 等（2011年）提出敲除神經胶质细胞的CCM2基因不会导致脑血管缺陷。Whitehead 等（2009年）发现CCM2基因杂合突变的小鼠皮下血管泄漏明显，可通过RhoA药物缓解。

CCM3是一种衔接蛋白，通过与其他信号蛋白相互作用以影响早期胚胎血管生成和心血管发育。其伙伴蛋白包括生发中心激酶（GCK）Ⅲ、CCM2、桩蛋白以及VEGFR2等。Xu等（2013年）提出GCKⅢ能诱导CCM3变形，形成GCK Ⅲct-CCM3异源二聚体。CCM3能结合GCKⅠ和STRIPAK复合物以维持血管膜的完整性[6]。CCM3包括CCM3a和CCM3b，虽然敲除其中之一不会导致表型变异，但同时敲除CCM3a和CCM3b基因会使心血管表型出现变化。Zheng等（2010年）发现STKS是CCM信号通路中的重要下游效应器，在发育和疾病上可双向调节内皮细胞和上皮细胞的连接。

如上所述，CCM1、CCM2、CCM3是出血性脑卒中的危险因素，通过与各种配体结合影响内皮以及血管稳定性。

2.血管周细胞相关基因

脑周细胞是维持脑血管完整性的重要调节器，控制脑血管渗透性和血液流动。脑周细胞的缺陷与人类胎儿新生儿颅内出血、成人脑卒中和神经变性有关。作为微血管细胞的组成成分，周细胞能维持血脑屏障和血脊髓屏障的稳定性，限制血浆成分和红细胞渗入血管外。周细胞通过连接蛋白、口袋结构等与内皮细胞相连共同维持血管完整。

2.1 血管生成素-1（Ang-1）、Ang-2/可溶性酪氨酸激酶受体-2（Tie2）基因

Ang-1/Tie2维持内皮细胞的稳定性，防止血管渗漏，Ang-2 /Tie2促进内皮细胞的降解，增加血管的通透性。Armulik等（2010年）发现Ang-1/Tie2能影响PDGF信号通路，从而影响周细胞在大脑血脑屏障中发挥重要功能。除此之外，Ang-1和Ang-2的表达量能影响出血性脑卒中的病情轻重以及预后[7]。

2.2 同源物4（Smad4）基因

研究显示Smad4基因缺陷小鼠更易得先天性脑出血，Smad4通过与Notch胞内段共同结合在N-钙黏蛋白启动子的RBP-J结合位点发挥对N-钙黏蛋白的转录调节作用，进而稳定脑血管内皮细胞-周细胞的相互作用并维持脑血管的完整性[8]。

2.3 Notch3基因

Notch3基因突变会引起常染色体显性遗传脑动脉病合并皮质下梗死和白质脑病（CADSIL），使微小动脉血管平滑肌、微动脉血管平滑肌功能出现障碍，最后引起大脑神经细胞凋亡。Notch3基因编码细胞表面受体，在动脉发展中具有重要作用，而且表达于血管平滑肌细胞。Anne 等（2000年）有关CADSIL患者和转基因小鼠的研究显示，Notch3基因突变受体集中于动脉和前毛细管。斑马鱼大脑周细胞表达Notch3，Notch3基因突变斑马鱼的血脑障屏障功能受损，Notch3的信号正调节大脑周细胞增殖[9]。Zhong等（2001年）发现在斑马鱼和小鼠胚胎发育中， Notch信号能调节动静脉特异性标志物的表达。

3.星形胶质细胞相关基因

在胚胎发育阶段，星形胶质细胞通过突起与内皮细胞形成脑部微血管的鞘包裹，此时脑部微血管开始具有血液中物质选择性阻遏的能力，并能表达血脑屏障特征蛋白。Ribatti等（1993年）发现在脑微血管生长后期，星形胶质细胞能诱导其形成完整的血脑屏障。体外培养的脑部血管内皮细胞， 只有加入星形胶质细胞条件培养基，才能重现血脑屏障的特性，说明星形胶质细胞对血脑屏障的形成及功能具有重要作用。

3.1 VEGF基因

炎症细胞因子会诱导星形胶质细胞表达VEGF，包括VEGF-A及其调节器（HIF-1α）。Napoleone等（1996年）发現VEGF-A是血管形成的主要动力，VEGF-A基因杂突变会引起血管畸形和胚胎死亡。Azeb等（2012年）发现在多发性硬化小鼠模型中，星形胶质细胞VEGF-A表达的失活能降低血脑屏障破裂，减少淋巴细胞浸润、炎症性神经病理和脱髓鞘损伤，并减少麻痹的发生率。

3.2 载脂蛋白-2基因

受损神经元能释放载脂蛋白-2，通过自我呼救信号激活小神经胶质细胞和星形胶质细胞进入受损神经元[10]。

4. Ⅳ型胶原α1（COL4A1）基因

内皮基膜是血脑屏障的重要结构，是血脑屏障的第二道隔膜。由于基膜位于内皮细胞上，在发生功能异常时，常会累及内皮细胞，造成脑部血管的破裂或血脑屏障功能障碍。Bilguvar等（2009年）发现COL4A1 基因能编码Ⅳ型胶原的α1链，是组成体内组织所有基膜的最主要成分，Agtmael等（2005年）的实验表明小鼠 COL4A1 基因突变与小血管稳定性相关，可引起小鼠脑内小血管出血。

5. 免疫细胞的自身炎症相关基因

体内免疫系统出现紊乱时免疫细胞会释放大量细胞因子，其产生的神经毒性介质会损伤血脑屏障与基膜等，脑出血后出血周边的炎症反应是导致出血性脑卒中患者脑功能障碍的重要原因之一[11]。腺苷脱氨酶（ADA）主要分布于人体的淋巴组织。ADA2仅存在于单核-巨噬细胞内。主要功能是裂解神经调质腺苷、肌苷。敲除斑马鱼的ADA2基因可导致其胚胎呈现脑部出血的症状，这可能由于ADA2可影响单核-巨噬細胞的分化，从而使单核-巨噬細胞攻击患者自身血管组织，引发血管炎症反应，造成血管壁破裂和损伤，导致脑卒中和血管炎[12]。

6. 脑小血管病变（CSVD）相关基因

CSVD患者的终动脉功能紊乱，且脑卒中与认知功能减退风险升高。叉头框转录因子C1（FOXC1）功能改变可引发CSVD。FOXC1基因的片段错义、无义、重复和删除突变会引发血管周围间隙扩张、脑白质高信号和腔隙性脑梗死。FOXC1的表达过量或不足均会导致斑马鱼脑出血，与FOXC1相互作用的垂体同型框转录因子2（PITX2）与CSVD相关，PITX2突变的患者和小鼠PITX2 - / - 突变体均显示出了脑血管病表型[13]。

7. 其 他

影响蛋白的基因[（α-内收蛋白基因、靶向骨形成蛋白9基因、脂联素基因、Ⅰ型胶原α2（COL1A2）基因]及影响体内代谢的基因（载脂蛋白E （ ApoE） 基因、ACE基因、亚甲基四氢叶酸还原酶（MTHFR）基因、羟甲基戊二酸-辅酶A还原酶（HMGCR）基因]均会影响大脑内的出血状态，以下重点介绍ApoE、α-内收蛋白、COL1A2基因。

ApoE可引起大脑淀粉样血管病，从而导致脑出血，是脑叶、小脑出血的常见原因。Bell 等（2012年）发现ApoE4基因的小鼠周细胞中亲环素A含量是其他小鼠的5倍，亲环素A使核转录因子–kB表达增加，并升高基质金属蛋白酶水平，最终引发脑出血。吴萍等（2002年）发现ApoE4等位基因在脑出血患者中的比例较正常人高。Rannikm?e等（2013年）发现ApoE4等位基因可能会加重β-淀粉样蛋白在血管中的沉积，后者与脑出血有关。

α-内收蛋白是一种细胞膜骨架蛋白，在细胞中有多个功能位点，主要参与信号传导及离子转运，其与脑出血的关系源于高血压病是脑出血的重要危险因素，大量研究表明α-内收蛋白基因改变影响钠-钾-ATP酶以及钠离子的转运功能，从而引发高血压病。

COL1A2基因是出血性脑卒中的候选基因，Wei等（2012年）发现COL1A2引起血管扩张从而导致动脉瘤形成，而动脉瘤破裂则会引发出血性脑卒中。

三、出血性脑卒中的基因治疗手段

出血性脑卒中一般采取保守治疗和手术治疗，但目前阻断相关发病基因或者激活治疗靶点基因已成为出血性脑卒中的前沿医学治疗手段。目前研究最热门的是CCM的基因治疗。Krüpple样转录因子4（KLF4）是CCM的治疗靶点[14]。另外，RhoA受体ROCK以及细胞分裂周期蛋白42（Cdc42）或可成为治疗CCM的药物靶点[6]。 UNC13B缺失导致内皮细胞ANGPT2分泌减少，应用ANGPT2中和抗体均能减轻或治愈由CCM3不足引起的脑海绵状血管畸形缺陷。

四、出血性脑卒中在中国已检测的相关基因型

由于出血性脑卒中具有一定的遗传性和民族差异性，故越来越多的研究者针对中国人出血性脑卒中的高危基因进行了研究，表1是已发现的高危基因。查找出血性脑卒中的高危基因有助于早期分辨出血性脑卒中高危人群，更早对其行介入诊断治疗，提高疗效以及疾病生存率，因此规划国人做基因检测具有极其重要的意义。

表1           中国人出血性脑卒中危险基因

基 因 位 点

KCNK17 rs12214600

MYLK rs2222823

INK4/ARF rs2811712

PPARγ C1431T

MTHFR C677T

PRKCH 1425G/A

載脂蛋白H G341A（Ser88Asn）

血小板膜糖蛋白 807C/T

脂蛋白脂肪酶 TT型

参 考 文 献

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（收稿日期：2019-06-28）

（本文编辑：洪悦民）