对氧磷酶-1与脑梗死相关性研究进展

云艳芳 黄建敏 杨桂新

【摘要】 脑梗死是指大脑的供氧血管严重狭窄或者堵塞，在一定条件下脑组织供血供氧不足引起脑组织坏死，导致神经功能缺失的一种疾病。脑梗死的发生与血管内膜损伤、炎细胞聚集、血管壁脂肪及糖类沉积、氧化应激、脂肪变性、纤维组织增生等致血管弹性下降、管腔狭窄因素相关。对氧磷酶-1是一种与高密度脂蛋白有关的酶，有调节脂质代谢、抗炎、抗氧化的作用。本文就对氧磷酶-1与脑梗死的关系进行简要综述。

【关键词】 对氧磷酶-1 脑梗死 中风 基因多态性

Research Progress on the Correlation Between Paraoxonase-1 and Cerebral Infarction/YUN Yanfang， HUANG Jianmin， YANG Guixin. //Medical Innovation of China， 2021， 18（07）： -180

[Abstract] Cerebral infarction refers to the severe stenosis or blockage of the oxygen supplying vessels of the brain. Under certain conditions， the insufficient blood supply and oxygen supply of the brain tissue causes brain tissue necrosis and leads to a disease of the loss of nerve function. The occurrence of cerebral infarction is related to vascular intimal damage， inflammatory cell aggregation， vascular wall fat and carbohydrate deposition， oxidative stress， steatosis， fibrous tissue hyperplasia and other factors that cause vascular elasticity decline and lumen stenosis. Paraoxonase-1 is an enzyme associated with high-density lipoprotein， which has the effect of regulating lipid metabolism， anti-inflammatory and anti-oxidation. This article briefly reviews the relationship between oxyphosphatase-1 and cerebral infarction.

[Key words] Paraoxonase-1 Cerebral infarction Stroke Gene polymorphism

First-authors address： Graduate School， Youjiang Medical University for Nationalities， Baise 533000， China

doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2021.07.042

脑梗死是常见的脑血管病，其高发病率、高致残率、高致死率，给社会及家庭、个人带来沉重的负担。脑梗死的发病机制复杂，是遗传、饮食、环境、地域等多种因素共同作用的结果，其发生与血脂代谢异常、高同型半胱氨酸、炎症反应、氧化应激等因素相关，动脉粥样硬化是脑梗死的基本病因。对氧磷酶-1是对氧磷酶（paraoxonase，PON）家族的一员，具有水解脂质过氧化物、抗炎、抗氧化的功能，不仅能降解有机磷神经毒性，而且与动脉粥样硬化、冠心病及2型糖尿病等疾病发病有密切关系[1]。本文就PON-1与脑梗死的关系做一简要综述。

1 PON-1的生物特性及其基因多態性

PON家族有PON-1、PON-2、PON-3三个成员，其中以PON-1的血液活性最强，并且研究最充分。PON-1是含有354个氨基酸、分子量为43～45 kd的糖蛋白，是一种钙依赖性多功能酶，有两个重要的钙结合位点，其中一个钙离子结合位点对维持酶的构象稳定性具有重要作用，而另一个位点则用于水解底物。PON-1能水解内酯、硫内酯、芳基酯、氨基甲酸酯和有机磷酸酯等多种酯类[2]。PON-1的活性位点上方有三个螺旋，分别为H1、H2和H3，其中H1、H2与PON-1与高密度脂蛋白的相互作用有关[3]。PON-1在肝、心、肺、脑、肾、肠、皮肤等多种组织细胞内表达，以肝脏产生的量最多，人体内大部分PON-1都是由肝脏产生并分泌进入血液循环[4]。

编码血清PON-1的基因叫PON-1基因，人PON-1基因定位于人类7号染色体的长臂21-22，含有8个内含子和9个外显子。PON-1基因具有单核苷酸多态性（SNPS），其多态性改变会影响基因的表达水平和酶的活性水平差异，从而导致各种疾病的发生。目前发现的PON-1基因SNPS有近200个，而研究较多的位点有Q192R、L55M、-909C/G、-108C/T、rs705381、rs854552、rs854573等，其编码区较为熟知的位点是Q192R、L55M，启动子区研究相对成熟的是-909C/G及-108C/T[5]。当对PON-1基因SNPS改变时，酶活性、浓度以及对底物的代谢速度等也会随之改变，从而影响PON-1功能的发挥。

2 PON-1与脑梗死的危险因素

2.1 PON-1与血脂代谢 PON-1是与血脂代谢密切相关的重要酶。它通过其疏水N端通过载脂蛋白A1（apo A1）紧密结合并固定在高密度脂蛋白（high-density lipoprotein，HDL）颗粒上，保护HDL免受氧化。HDL具有逆向运输胆固醇，促进胆固醇清除、排泄的作用，而氧化后的HDL理化性质改变，将不能发挥抗动脉粥样硬化作用。此外，PON-1与apoA1、HDL结合能够保护低密度脂蛋白（low-density lipoprotein，LDL）不被氧化[6]。氧化低密度脂蛋白（oxidation low-density lipoprotein，OX-LDL）是动脉粥样硬化的罪魁祸首，加速脑梗死的形成进程。Apo A作为PON-1的载脂蛋白，与PON-1活性程度有关，缺乏apo A则PON-1的分泌减少[7]。PON-1具有过氧化物酶、内酯酶活性，能水解脂质过氧化物、氧化磷脂及亚油酸胆固醇酯氢过氧化物，减少脂蛋白氧化，抑制LDL的氧化，抑制氧化应激，抑制泡沫细胞的生成，减缓动脉粥样硬化进程[8-9]。甚至有学者认为，动脉粥样硬化患者的PON-1水平测定比HDL测定更有价值[10]。

2.2 PON-1与同型半胱氨酸代谢 目前医学上广泛认为高同型半胱氨酸是动脉粥样硬化的独立危险因素，而动脉粥样硬化是脑梗死的最常见病因，当血浆中同型半胱氨酸每升高5 μmol/L，脑卒中风险则会增加59%;当血浆同型半胱氨酸每降低3 μmol/L，

脑卒中风险降低24%[11-12]。同型半胱氨酸硫内酯是同型半胱氨酸的代谢产物之一，有蛋白质损伤、细胞毒性和致动脉粥样硬化的作用。同型半胱氨酸硫内酯酶是体内唯一能硫解同型半胱氨酸硫内酯的酶，PON-1具有同型半胱氨酸硫内酯酶活性，能减少蛋白质赖氨酸残基的同型半胱氨酸化修饰，保持蛋白的活性，降低血清同型半胱氨酸水平[13]。

同型半胱氨酸硫内酯是PON-1的天然底物，高活性的PON-1可以水解同型半胱氨酸硫内脂，抑制巨噬细胞极化、泡沫细胞形成[14]。Borowczyk等[15]对比了不同PON-1水平的小鼠体内的同型半胱氨酸水平，发现低水平的PON-1往往伴随着高水平的同型半胱氨酸，PON-1能硫解同型半胱氨酸硫内酯，对具有脑神经的保护作用。此外，有学者研究发现，PON-1基因192R等位基因对比192Q等位基因具有更低的同性半胱氨酸水平[16]。

2.3 PON-1与炎症、氧化应激 PON-1具有过氧化物酶活性，能水解脂质过氧化物、氧化磷脂及亚油酸胆固醇酯氢过氧化物，减少脂蛋白氧化，抑制氧化应激，抑制泡沫细胞的生成。LDL的氧化能刺激炎症因子的表达，而氧化的低密度脂蛋白（OX-LDL）与炎症细胞共同作用，可损伤血管内皮细胞，血管内皮损伤是动脉粥样硬化形成的关键一步，因此LDL的氧化可以认为是动脉粥样硬化的重要危险因素，PON-1通过抑制LDL的氧化，减少炎症因子的形成，进而发挥抗动脉粥样硬化作用[5]。HDL除了逆向运输胆固醇，刺激胆固醇排泄外，还有抗炎、抗氧化的性能，因此，减少HDL的氧化能更好的发挥HDL的抗炎、抗氧化作用，Ebtehaj等[17]在研究2型糖尿病患者的HDL抗炎能力时，发现2型糖尿病患者的HDL抗炎能力更低，并且PON-1活性减弱、慢性炎症反应增强，其抗炎能力下降可能归因于低水平的PON-1活性。Dullaart等[18]的研究也表明，低PON-1活性可能与高C反应蛋白相关，并且低PON-1活性可能通过增强全身性低度炎症而导致心血管风险增加。

3 PON-1的基因多态性

目前已发现的PON-1基因SNPS有近200个，不同位点的基因型改变于脑梗死的影响不同，目前研究较多的有编码区的Q192R、L55M，启动子区的909C/G、-108C/T、rs705381、rs854552等。

Q192R，即PON-1基因编码区序列CGA/CAA置换导致第192位谷氨酰胺残基突变为精氨酸残基，有QQ，RR及QR三种基因型。早在1998年就有研究就发现，Q192R位点多态性改变较其他位点的改变对PON-1酶活性的影响较为明显[19]。Shenhar-Tsarfaty等[20]在研究脑梗死患者頸动脉粥样硬化与PON-1的关系中，发现PON-1基因变异对PON-1活性的改变有着显著的影响，PON-1活性越低，动脉粥样硬化发展越快，而携带192Q、55M基因型的患者的PON-1活性更低，颈动脉或脑动脉粥样硬化的发生更明显。

L55M，即编码区序列ATG/TTG置换导致第55位亮氨酸残基突变为甲硫氨酸残基，分LL、LM、MM三种基因型。有研究表明，M等位基因型患者的PON-1血浆活性、超氧化物歧化酶活性程度更低，血液LDL浓度更高，并且认为M等位基因是冠心病的独立危险因素[21-22]。

PON-1基因启动子区域多态性的变化可能会影响启动子活性变化，造成基因表达水平和活性差异，从而改变对氧磷酶的浓度、活性，目前较多研究证实启动子区域的一些基因位点多态性改变会影响对氧磷酶蛋白的翻译、表达，改变血清对氧磷酶的水平。Mackness等[23]的研究则发现，-909位点基因多态性改变可能不会引起对氧磷酶活性改变。Brophy等[24]在研究PON-1基因启动子区多态性时发现，rs705381、rs854572、rs705379等位点的多态性改变会影响对氧磷酶表达水平，-126和-832处的两个多态性对表达水平没有明显影响。Shenhar-Tsarfatya等[20]则认为，-108C/T基因多态性变化与PON-1的活性没有影响。

4 PON-1基因多态性与脑梗死的关系

遗传因素在脑梗死的发病中起着重要的作用，随诊基因诊疗技术的发展，人们已将脑梗死与基因突变的关系研究视为脑卒中遗传学发病机制的研究重点。

4.1 Q192R與脑梗死 有荟萃分析表明，Q等位基因能减少LDL的氧化，而192R不仅会降低对氧磷酶活性，还能增加机体对脑梗死高危因素（如糖尿病、吸烟等）的敏感性，促进氧化损伤相关的血管内皮功能障碍[25]。Liu等[26]研究发现，在青年性脑梗死患者中，RR基因型的患者颈动脉内层中膜更厚，动脉硬化发展速度更快，因此认为，R等位基因为脑梗死的易感因素。大部分学研究支持192R等位基因是脑梗死的易感基因，能够促进脑梗死的发生。同时有研究发现PON-1基因Q192R杂合性突变的患者对氯吡格雷的反应不敏感，易发生氯吡格雷抵抗[27]。Tajbakhsha等[28]报道不同种族的研究报告Q192R与脑梗死的关系不一样，大部分针对亚洲人特别是中国人的研究结果表示，Q192R与脑梗死具有重要相关性，而在欧美人群中，Q192R多态性与脑梗死的关系多不重要。因此，针对不同种族、民族、地域的人群进行进一步研究是有必要的。

4.2 L55M与脑梗死 赵芳等[29]在研究L55M与原发性高血压伴颈动脉粥样硬化病变的关系时，发现高血压合并颈动脉粥样硬化人群中，携带M等位基因的频率更高，且携带M等位基因的人群血清LDL浓度更高，在校正了各种因素的影响后发现，M等位基因是新疆汉族高血压合并颈动脉粥样硬化人群的独立危险因素。高血压、高血脂、颈动脉粥样硬化都是脑梗死发生的重要因素，因此，能够推出L55M基因型能够促进脑梗死的发展。同期，王燕飞等[30]进行PON-1基因多态性与动脉粥样硬化性脑梗死的相关性研究，该研究纳入了共105例脑梗死患者，研究结果显示，在脑梗死组及脑梗死合并高血压组中，M等位基因分布频率明显高于健康对照组，经多因素回归分析后差异仍有统计学意义，说明M等位基因可能对高血压及脑梗死均有促进作用。此外，Zeng等[31]在对109项研究结果进行荟萃分析后指出，L55M可用于预测脑梗死。Cho等[32]则表示，L55M主要与小血管疾病相关，与脑梗死无明显相关性。目前大部分研究均认为M等位基因是动脉粥样硬化的危险因素，两者得出不同结论的原因可能是与病例入组标准、实验方案设计及病例量等有关。

4.3 其他基因与脑梗死 -108C/T位于基因启动子区，有CC、TT、TC三种基因型。在一项国人对氧磷酶-108C/T与冠心病关系的研究中，CC基因型携带者的血浆HDL水平明显低于其他种类的基因型，HDL具有保护LDL免受氧化的能力，较低的HDL意味着更高的LDL，氧化的LDL是动脉粥样硬化的危险因素，因此认为CC基因型可能是促进动脉粥样硬化的发生[33]。Murillo-Gonzalez等[34]在研究对氧磷酶与冠心病的关系中，发现高血压、糖尿病等患者携带CC基因型的频率更高，而健康对照组携带TT基因型的频率更高，而糖尿病、高血压都是脑梗死的危险因素，因此，可能间接说明C等位基因或许是脑梗死的危险基因。关于-108C/T

对脑梗死的关系说法目前尚无统一的说法，需要更大的样本量进一步研究。-909C/G基因型分GG、GC、CC三种基因型。侯兴旺等[35]通过对脑梗死患者启动子区-909C/G基因多态性分布频率进行分析，结果发现病例组G等位基因分布频率明显高于对照组，-909C/G与脑梗死具有明显的相关性，GG基因型可能促进脑梗死的发生，G等位基因是脑梗死的独立危险基因。Younis等[36]研究也支持相同的观点。此外，张安安[37]研究发现，-909C/G与氯吡格雷抵抗有关。Zhang等[38]在对1 061例（其中健康对照组508例，脑梗死组498例）中国汉族人群血清PON-1多态性情况进行分析，研究结果显示，卒中组及健康对照组的甘油三脂、总胆固醇水平并没有明显差异，但是脑梗死组的HDL水平则明显降低。其分析范围涵盖了包括PON-1的7个SNP位点，研究发现，在脑梗死组中rs705381 A等位基因与rs854571T等位基因明显减少，经多因素回归分析后，差异仍然显著，表明rs705381、rs854571与脑梗死显着相关，并且认为rs854571 T等位基因为脑梗死的保护因子。目前，PON-1基因启动子多态性与脑梗死的关系方面研究较少，PON-1基因启动子区域多态性改变与脑梗死的是否有关联及其机制仍有待进一步研究。

5 小结与展望

PON-1是一种与抗炎、抗氧化、调节脂质代谢相关的酶，临床上与多种疾病相关。脑梗死是神经内科常见病，病因及发病机制复杂，近些年研究表明PON-1作为一类重要的酶类，与脑梗死的发生、发展存在着密切的关系。而随诊基因诊疗技术的进展，基因多态性与疾病的关系逐步被重视，但是PON-1基因多态性与脑梗死的关系结果不尽相同，大部分的结果认为，Q192R、L55M及-108C/T对脑梗死的发生、发展具有促进作用，可能是脑梗死的易感基因，具有一定预测价值。但是，仍有部分相反的研究结论。PON-1及其基因多态性与脑梗死的关系，有赖于更大规模的流行病学和进一步的实验室研究加以证实，积极地发现与本土人群脑梗死发病风险相关的基因位点，可为脑梗死的预测、预防乃至治疗提供参考价值。

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（收稿日期：2020-06-28） （本文编辑：田婧）