脂联素基因单核苷酸多态性与冠心病相关性的研究进展

向晓华，韦传东

(1.桂林医学院临床医学院，广西 桂林 541000；2.桂林医学院第二附属医院，广西 桂林 541000)

0 引言

脂联素(adiponectin, APN)是由脂肪细胞所分泌的具有独特生物学活性的一种内源性蛋白质激素，也被称为脂肪补体相关蛋白30(Acrp30)、脂肪组织最丰富的基因转录物1(apM1)、AdipoQ 或脂粘连蛋白28(GBP28)。随着人类基因组计划(Hapmap)基因技术的不断发展，大量冠心病相关基因已被发现，其中APN 是目前发现的对心血管疾病具有保护性作用的脂肪因子，其在血液循环中浓度与心血管疾病的发生发展密切相关。心血管疾病已成为全球最主要的死亡原因之一。据有关研究发现低脂联素血症可能成为心血管疾病的独立危险因子之一，因此，脂质代谢相关基因已成为冠心病易感候选基因的研究热点和重点。APN 的水平与功能可能受APN 及其受体基因单核苷酸多态性的相互影响，间接或直接影响着冠心病的发生和演变，但目前在这方面的研究分析还存在不一致的现象。因此，本文将对APN 及其受体基因多态性在心血管疾病中的研究作一综述。

1 脂联素及其受体的分子特征与功能

1.1 脂联素的基因结构及生物学功能

脂联素首次被发现于小鼠的成熟脂肪细胞中，由于与补体因子C1q 具有同源性，首次命名为“脂肪细胞补体相关蛋白30”(Acrp30)[1]。已证实人脂联素基因序列位于染色体 3q27 上，编码蛋白含有 244 个氨基酸，分子量约为 30 kD，基因全长约为 17 kb，有四个结构域，包括氨基末端信号序列、非同源或高变区、含有22 个胶原重复序列(8 个完全重复的Gly-X-Pro 和14个不完全重复的Gly-X-Y)的胶原区和羧基末端C1q-like 球状结构域组成。APN 在人体内表现为两种结构形式：全长脂联素结构域和球型脂联素结构域。全长脂联素结构域在循环系统中以较高的浓度存在，主要以不同的分子量形式存在，即低分子量(三聚体)、中分子量(六聚体)和高分子量(HMW，多聚体)。而球型脂联素结构域浓度相对较低，主要以三聚体形式存在，但球型脂联素结构域较全长脂联素结构域具有更为广泛的生物学活性。全长脂联素结构域和球型脂联素结构域又可通过与相应的受体结合激活不同的细胞信号转导通路发挥其调节细胞的功能。APN 在正常人体血液循环中含量丰富，测得血清中的浓度水平在5～30ug/mL 之间，约占血清总蛋白含量的0.05%以上[2]。

研究发现APN 与肿瘤坏死因子α(INF-α)的结构及其相似，可分别与二者的受体相互结合，且具有共同的信号通路，能够相互抑制、相互拮抗，发挥其生物学效应。因INF-α可以通过损伤内皮细胞，促进凝血，抑制纤溶，促进单核细胞对内皮细胞的黏附以及促进血管平滑肌细胞增殖和迁移等作用，参与了动脉粥样硬化及冠心病的发生与演变全过程。因此，APN 可以通过竞争性抑制INF-α的作用，阻止这一过程的发生，从而发挥其抗炎的生物学效应。APN 还可以通过抑制A 类巨噬细胞清道夫受体表达，阻止巨噬细胞向泡沫细胞的转化，从而减少内皮下脂质的大量累积，发挥抗炎和抗动脉粥样硬化的作用。APN 可抑制脂肪酸合成酶，减少脂质产生、转运、聚集，抑制糖异生，降低胰岛素抵抗。APN 还可通过促使内皮源性NO 产生与释放增加，而直接对血管内皮细胞功能起保护作用。APN 也与氧化应激具有相关性，可抑制氧化应激反应这一过程。APN还具有促进内皮修复和减轻内皮功能障碍的特性。APN 能降低血液中甘油三酯和低密度脂蛋白的含量，而增加高密度脂蛋白的含量，减轻动脉粥样硬化的病变。以上的每一个环节都与动脉粥样硬化和冠心病的发展及演变息息相关，由此可见，APN 在动脉粥样硬化和冠心病的发生发展过程中的保护作用尤为重要。

1.2 脂联素受体的基因结构及生物学功能

脂联素受体由 Yamauchi 等人在2003 年首次从人类和小鼠脂肪组织中运用分子克隆技术而分别克隆出来的受体，确定了脂联素存在两种形式的异构体受体，自此将其分别命名为 AdipoR1、AdipoR2，其大小分别为 2.0 kb 和 4.0 kb[3]。人 AdipoR1 基因编码 375 个氨基酸，AdipoR2 基因编码 386 个氨基酸，分别位于染色体 1p36.13-q41 和 12p13.31 两个位点[4]。研究表明，AdipoR1/AdipoR2 都包含 7 次跨膜结构的蛋白，氨基末端在细胞膜外，羧基末端在细胞膜内，与 G 蛋白偶联受体家族结构的拓扑结构相反[5]。AdipoR 是介导APN 生物学作用的关键蛋白，与脂联素特异性结合后发挥其相应的生物学作用。在疾病发生与进展过程中AdipoR 含量上调或下调以及其活化状态改变都可以导致细胞对 APN 的敏感性改变，从而影响细胞的代谢及其功能，成为促进疾病发生与发展的机制之一。目前对于AdipoR 的研究多集中在 AdipoR1，AdipoR1 被认为是介导脂联素生物学效应的主要受体之一，编码 AdipoR1 的基因在启动子、外显子、内含子区域都存在多个单核苷酸多态性(singlenucleotide polymorphisms，SNPs)位点。AdipoR1 对脂联素球型结构域具有高度的亲和性，而且抑制 AdipoR1 可以减少脂联素介导的脂肪酸氧化。脂联素与 AdipoR1 结合后，由 AdipoR1 介导的腺嘌呤单核苷酸磷酸激酶(AMPK)被激活，可有效的改善心肌细胞内能量代谢，降低低密度脂蛋白和三酰甘油的含量，增加高密度脂蛋白的含量，减轻动脉粥样硬化病变等作用。

2 脂联素抗动脉粥样硬化的可能机制

动脉粥样硬化(AS)是冠心病、脑梗死、外周血管病等多种血管性疾病的病理基础。越来越多的证据显示，动脉粥样硬化是一种慢性炎症反应，血管内皮的损伤、单核细胞粘附进入内皮摄取脂质转化为泡沫细胞以及引起平滑肌细胞的增殖和迁移等因素，都是动脉粥样硬化斑块形成的重要环节。在动脉硬化的初始阶段，增高的脂蛋白特别是氧化修饰低密度脂蛋白和胆固醇可直接透入动脉内膜和中膜，或者是多种炎性刺激因子如TNF-a、IL-6 作用下，损伤内皮细胞，激活了核转录因子 NF-κB 信号通路，使内皮细胞和血小板黏附分子，如血管细胞黏附分子(VCAM-1)、选择素-E 及细胞间黏附分子-1(ICAM-1)的表达增加，使循环中的单核细胞黏附到受损的血管内皮细胞上，黏附的单核细胞随后受局部产生的化学趋附分子的吸引迁移到内膜下，并进一步分化为巨噬细胞，随后，在清道夫受体介导下，巨噬细胞吞噬修饰化的LDL，再经过溶酶体、内质网和高尔基体的处理，多余的胆固醇就会在乙酰辅酶A 胆固醇酰基转移酶的作用下酯化并以脂滴的形式储存于胞浆中。当细胞内脂滴蓄积到一定程度时，脂质堆积就会形成泡沫细胞。这一过程是动脉粥样硬化形成的机制之一。

3 脂联素基因单核苷酸多态性与冠心病

冠状动脉粥样硬化性心脏病(coronary atherosclerosis heart disease, CHD)，简称冠心病，也称缺血性心脏病(ischemic heart disease)，是由冠状动脉发生粥样硬化从而引起血管管腔狭窄或闭塞导致心肌缺血缺氧或坏死而引起的心脏病，也是最常见的心脑血管疾病之一，严重危害着人类的身心健康。《中国心血管病报告2018》显示，我国心血管病患病率及死亡率不断攀升，估算心血管病现患人数 2.9 亿，其中冠心病患者就达 1100 万[6]。

对定位于染色体3q27 区域的APN 基因进行全基因组扫描证实此区域存在代谢综合征和冠心病的易感基因位点，因而此区域的基因变异可能与冠心病有着密切相关性。APN 相关编码基因单核苷酸多态性可影响血清脂联素水平与功能，进而影响脂联素抗炎、抗动脉粥样硬化形成和胰岛素抵抗等功能。目前已发现APN 基因常见的单核苷酸多态性位点有10 余种，结合国内外研究现状分析，研究得比较多的是内含子区(rs1501299)、外显子区(rs2241766)、启动子区(rs266729)等位点。有研究表明rs1501299 与冠心病显著相关，且rs1501299 的T 等位基因比G 等位基因携带者患冠心病的风险更高[7-9]。然而，另外一些相关研究分析并未发现rs1501299 与冠心病具有相关性[10-12]。研究发现 rs2241766 多态性也与中国汉族人群的早发冠心病易感性相关[13]。zhang 等人的研究显示，rs2241766的多态性突变可显著增加发生心肌梗死的风险，特别是在隐性遗传模式下，它的贡献可能是相互独立的[14]。相关Meta 分析表明，rs2241766 与冠心病易感性显著相关[12,15]。同样也有研究表明，未发现rs2241766 与冠心病存在相关性[10]。赵小蕾等人对“脂联素基因多态性与冠心病的关联研究”提示脂联素基因rs266729 和rs16861205 位点与广东汉族人群冠心病有关联性[16]。一些研究发现rs266729 与脂联素的浓度相关，而rs17300539 与脂联素水平无关[17,18]。相关Meta 分析结果表明rs266729、rs1501299、rs2241766 和rs17300539 多态性与某些人群的冠心病易感性显著相关[7,12,15]。rs3774261 多态性位于第2内含子，包括 A 和 G 两种等位基因，研究表明rs3774261 多态性G 等位基因与东北汉族人群患CHD 的风险有关[19]。然而，上述国内外关于APN 基因的各种单核苷酸多态性与心血管疾病相关性研究的结论并一致，甚至SNPs 之间的存在一些矛盾的现象，考虑可能受参与对象的种族、研究设计、队列大小、环境遗传因素等影响。各APN 基因的单核苷酸多态性与冠心病的相关性还有待进一步实施大量研究去证实。

4 脂联素受体基因单核苷酸多态性与冠心病

对于脂联素受体基因的单核苷酸多态性与冠心病易感性的研究，关注得比较多的是对AdipoR1 的研究。一项对AdipoR1的3 个SNPs 位 点(rs7539542-G，rs7514221-C 和rs3737884-G)研究发现，其SNPs 位点显著增加了无糖尿病患者的冠心病患病风险[20]。rs7539542 位于 AdipoR1 基因的外显子区域。有研究提示rs7539542 GG 基因型可能与动脉粥样硬化发生的风险增加相关，该SNP 可能在AdipoR1 的转录后调控中起重要作用[21]。Ignatios 等[22]通过横断面研究单核细胞表面 AdipoR1 的 mRNA 和蛋白质表达水平、脂联素水平与冠状动脉粥样硬化程度的相关性，结果发现冠心病多支病变较单支血管病变者有较高的 AdipoR1 mRNA 表达水平，这与以往关联研究的结果不一致，推测 AdipoR1 mRNA 和蛋白质表达水平的增加可能用来对抗冠心病发生发展过程中过度的炎症反应和动脉粥样硬化的进展，这或许可以提供一个潜在的药物治疗靶点，即可以通过分析 AdipoR1 可能的 SNPs 位点是如何影响并激活脂联素受体来发挥其有益作用的，从而阻止冠心病患者动脉粥样硬化的进展。尽管越来越多的与冠心病易感性相关的AdipoR1 基因多态性位点被发现，但目前发现的这些多态性位点多位于基因内含子区域或者非翻译区，AdipoR1 基因功能区变异与冠心病易感性的关系以及 AdipoR1 基因在冠心病患者的表达水平高低尚待进一步研究验证。

5 结语

目前国内外关于APN 的研究，基因启动子区域主要集中在位于5' 侧翼区的-11391 G/A (rs17300539) 和-11377G/C (rs266729)，研究指出-11391G/A (rs17300539) 不同的等位基因可能与较高的脂联素水平有关，而 - 11377G/C(rs266729)不同的等位基因可能与较低的APN 水平有关。外显子与内含子区域主要集中在外显子2 SNP +45T/G (rs2241766) 和内含子2 SNP+ 276G/T (rs1501299)，可能主要作用均是减少APN 的表达，在调节APN 的分泌方面也起到重要作用。根据以上分析表明，结合国内外的研究提示在不同地区不同多态位点与冠心病的相关性研究结论并不一致。通过检测血浆APN 水平，有利于评估冠心病患者的风险，有利于临床医生早期进行合理的干预治疗、改善预后。APN 水平降低使得其保护作用减弱，预防动脉粥样硬化发生发展的作用减弱，推测提高APN 水平可能是防治CHD 的新方法，因此，为CHD 患者补充APN，为冠心病的治疗提供了一种新的治疗思路。冠心病组患者血清APN 水平显著低于对照组，且病变血管支数越多、Gensini 评分越高，血清APN 水平越低；提示APN 水平越低，冠状动脉粥样硬化程度越重，因此，临床上可尝试将APN 作为冠心病的诊疗靶点[23]。总之，需要发现更多与冠心病发病有关的疾病候选基因作为遗传标记，使其能够尽早发现高危冠心病人群，早期筛查，为患者制定个体化临床决策的选择及疾病预后的评估、新的药物治疗靶点的研究提供参考价值。