車爽 臺虹

腦血管疾病(cerebrovascular disease, CVD)是神經(jīng)系統(tǒng)的常見病和多發(fā)病，死亡率占所有疾病的10%，是目前人類因疾病死亡的三大原因之一，心腦血管疾病對身體健康造成嚴(yán)重威脅也是目前主要的致死和致殘?jiān)颉Ｔ谖覈?，每年死于腦卒中的人數(shù)超過100萬，是缺血性心臟病死亡人數(shù)的2～3倍，50%～70%的存活者留有癱瘓失語等嚴(yán)重后遺癥，給社會和家庭帶來沉重負(fù)擔(dān)。

腦血管疾病分類方法不同：(1)根據(jù)神經(jīng)功能缺失持續(xù)時間分為：不足24小時者稱為短暫性腦缺血發(fā)作(TIA),超過24小時者稱為腦卒中；(2)根據(jù)病情嚴(yán)重程度分為小卒中、大卒中和靜息性卒中；(3)根據(jù)病理性質(zhì)可分為缺血性卒中和出血性卒中；前者又稱為腦梗死，包括腦血栓形成和腦栓塞；后者包括腦出血和蛛網(wǎng)膜下腔出血。缺血性卒中是目前最常見的，約占中風(fēng)的80%～90%。美國按缺血性卒中病理機(jī)制分為：①動脈粥樣硬化血栓性腦梗塞；②心源性栓塞性腦梗塞；③腔隙性腦梗塞(LACI)。中風(fēng)是一種復(fù)雜的神經(jīng)系統(tǒng)綜合征，高血壓、高膽固醇血癥、糖尿病及不良的生活方式等可誘發(fā)中風(fēng)的發(fā)生。另外，缺血性腦血管疾病是一種典型的多因素疾病，而且是幾種遺傳因素促成的危險性疾病。最近在冰島發(fā)現(xiàn)5-脂氧合酶激活蛋白(ALOX5AP)基因多態(tài)性與卒中相關(guān)[1-2]。

這個基因通過全基因組連鎖分析和隨后的相關(guān)病例對照研究，確定了在冰島人口中與其相關(guān)。隨后許多國家對這個基因在缺血性腦血管病中的作用進(jìn)行了研究，由于因子的納入標(biāo)準(zhǔn)、中風(fēng)的定義和亞型、年齡、人種和病人數(shù)目的不同，結(jié)果各不相同。本文就這方面研究進(jìn)展綜述如下。

1 5-LOX的結(jié)構(gòu)和功能

脂氧合酶(LOs)是脂質(zhì)過氧化酶加雙氧酶家族，其在脂質(zhì)生成、炎癥及變態(tài)反應(yīng)中起重要作用。5-脂氧合酶(EC1.13.11.34,5lipoxygenase，5-LOX)是脂氧合酶的同功酶，是一種含鐵離子的單體酶,分子量約為72000～80000D,是機(jī)體花生四烯酸(AA)生成活性分子白三烯(LTs)的關(guān)鍵酶,它也催化生成脂毒素。LTs具有很強(qiáng)的抗炎、調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)和組織的動態(tài)平衡作用。白三烯是重要的促炎因子，可激活白細(xì)胞、促進(jìn)單核細(xì)胞與血管內(nèi)皮的粘附、增加血管通透性[3]。5-LOX是脂質(zhì)過氧化酶加雙氧酶家族中的一員,在某些方面與這一家族的其他成員不同,它需要一個特定的激活蛋白-5-脂氧合酶激活蛋白(5-lipoxygenase activating protein, ALOX5AP，F(xiàn)LAP)。當(dāng)細(xì)胞激活后,5-LOX從胞質(zhì)移至核膜這一過程依賴于ATP和Ca2+,從而靠近底物和FLAP[4]。FLAP是一個18-kDa(千道爾頓)的膜蛋白質(zhì)，F(xiàn)LAP與5-LOX相互作用同時需要5-LOX的細(xì)胞活性。FLAP向AA傳遞5-LOX產(chǎn)生5-過氧化氫甘碳四烯酸(5-HPETE)，5-HPETE被水解產(chǎn)生LTA4，LTA4在中性粒細(xì)胞和單核細(xì)胞中通過LTA4水解酶被轉(zhuǎn)變成LTB4；LTA4在嗜酸性粒細(xì)胞、嗜堿性粒細(xì)胞和肥大細(xì)胞中通過LTC4合酶作用隨著谷胱甘肽和LTC4的減少而成對的減少。LTC4通過轉(zhuǎn)移酶和肽酶能被分別轉(zhuǎn)換成LTD4和LTE4。LTs結(jié)合各自細(xì)胞表面的受體(G蛋白偶聯(lián)受體BLT1和BLT2的白三烯B4;CysLT1和CysLT2受體的白三烯C4、D4、E4)促進(jìn)炎癥反應(yīng)，免疫應(yīng)答宿主防御對抗感染[5-6]。

2 ALOX5AP的基因結(jié)構(gòu)

它位于染色體13ql2-13，包含5個外顯子，4個內(nèi)含子，長度為3Ikb，是一含有4個標(biāo)志性單核苷酸多態(tài)性(single nucleotide polymorphism，SNp)的單位體。

3 ALOX5AP基因突變與ICVD關(guān)系相關(guān)研究

5-LOX除了在哮喘發(fā)生中發(fā)揮作用外, 最近有證據(jù)表明可能還與動脈粥樣硬化、冠心病、心肌梗死(MI)有關(guān)。在動脈粥樣硬化晚期,5-LOX依賴性的炎癥循環(huán)反應(yīng)在動脈壁加劇,聚集在血管受損部位的炎癥細(xì)胞分泌白三烯,吸引白細(xì)胞,后者吞噬脂肪形成斑塊,觸發(fā)各種化學(xué)反應(yīng),最終形成危險的凝血塊。粥樣硬化之間的聯(lián)系首次是在小鼠體內(nèi)被發(fā)現(xiàn)的。在老鼠中動脈粥樣硬化位點(diǎn)是5-脂氧合酶基因位于6號染色體，刪除一個5-LO在5-LO+//LDL/上的等位基因，小鼠可減少病變規(guī)模的95%。這個結(jié)果顯示，降低5-LO的表達(dá)可以抵抗小鼠中的動脈粥樣硬化的發(fā)生。同源染色體兩個變異等位基因與共同野生型基因相比顯著增加了內(nèi)膜中層厚度(一個假定的動脈粥樣硬化指標(biāo))[7]。這兩個基因變異是與減少5-LO表達(dá)相關(guān)，這與從小鼠中發(fā)現(xiàn)的減少5-LO表達(dá)與動脈粥樣硬化相關(guān)是相矛盾的，因此在不同人口中重復(fù)這項(xiàng)研究是至關(guān)重要的。因此世界各國進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，但結(jié)果各不相同。

最近,國外學(xué)者[2]在針對冰島MI患者的研究中發(fā)現(xiàn)了與心、腦血管疾病相關(guān)的基因ALOX5AP,其位于染色體的13q12213,包含5個外顯子、4個內(nèi)含子,長度為31kb。該基因編碼5-脂氧合酶激活蛋白(FLAP),與腦卒中相關(guān)的SNPs位點(diǎn)共有5個: SNP2SG13S25、SNP2SG13S32、SNP2SG13S89、SNP2SG13S100和SNP2SG13S114[8],而后二者尤為重要。正常ALOX5AP 基因的SNP2SG13S100中第61位堿基是G或A。當(dāng)該位置堿基發(fā)生突變時表現(xiàn)為A/G雜合型,此時電泳圖形顯示為A/G的雜合雙峰而不是純合單峰,峰值也較A或G時的單峰低。因此可以認(rèn)為SNP2SG13S100的突變點(diǎn)就是第61位堿基,其突變型為A/G雜合型。Spanbroek等發(fā)現(xiàn)FLAP和5-LO在人的主動脈、冠狀動脈和頸動脈粥樣斑塊損傷部位的表達(dá)量顯著增加[9]。Dwyer等[7]研究認(rèn)為經(jīng)年齡、性別、體重及種群等因素的校正后，主要心血管風(fēng)險因子在丟失(1或2個)或增加(1、2或3個)Spl基序時，基因型沒有顯著性差異，但其動脈內(nèi)膜比攜帶野生基因型者厚一些，平均值為80±19m，是野生基因型的4倍。通過調(diào)整5-LOX底物濃度，證實(shí)其動脈內(nèi)膜增厚與Spl基序變異相關(guān)。增加花生四烯酸及其代謝前體(亞油酸)的攝入量，可使攜帶變異基因型人群動脈內(nèi)膜厚度明顯增加，而攜帶野生基因型人群則不明顯；相反，增加海產(chǎn)長鏈不飽和脂肪酸的攝入量時，攜帶變異基因型人群動脈內(nèi)膜厚度明顯降低。攜帶兩種變異基因型人群的血清C反應(yīng)蛋白比攜帶野生基因型人群高兩倍，白細(xì)胞介素-6、腫瘤壞死因子、分別增加32%和17%，白細(xì)胞介素-8減少3%。Helgadottir等[2]分析了450例心血管病人和710例蘇格蘭正常對照人群5-LOX激活蛋白基因的變異型HapA，該基因變異可導(dǎo)致5-LO途徑合成白三烯數(shù)量增加，提示變異型HapA在心血管病人中的出現(xiàn)頻率比對照人群高,分別是33.42和6.4。因而，認(rèn)為5-LOX與心血管疾病相關(guān)。Konstantinos Kostulas等[10]對瑞典人口進(jìn)行調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)HapA與瑞典人口的缺血性腦卒中不相關(guān)，同時發(fā)現(xiàn)可以提高大動脈粥樣硬化的危險性，但不明顯。Elin Lhmussaar等[11]研究發(fā)現(xiàn)單獨(dú)標(biāo)記(SG13S114)的單元型與卒中相關(guān)，在男性比女性更明顯。Domenico Girelli等[12]通過血管造影術(shù)研究，認(rèn)為AOLX5AP/FLAP可能有形成粥樣斑塊的作用而不是血栓的復(fù)雜因素。Ritesh Kaushal Prodipto Pal等[13]認(rèn)為ALOX5AP與白人的缺血性腦卒中和其亞型相關(guān)，但沒有明顯的證據(jù)證明與黑人相關(guān)。Ha°kan Lo¨vkvist等[14]研究發(fā)現(xiàn)ALOX5AP A等位基因的SG13S25可增加非高血壓患者缺血性腦卒中的風(fēng)險。

4 卒中的預(yù)防和治療

預(yù)防卒中可以從流行病學(xué)和遺傳學(xué)方面進(jìn)行研究，治療方面因?yàn)橐呀?jīng)確認(rèn)局灶性腦缺血與血栓形成相關(guān)，可以應(yīng)用組織纖溶酶原激活物，但提倡中風(fēng)急性期應(yīng)用。

目前預(yù)防腦卒中最好的辦法是針對已知的危險因素，如高血壓、吸煙、肥胖、遺傳因素等，在病人允許的情況下進(jìn)行有針對性的藥物設(shè)計(jì)。中風(fēng)這種復(fù)雜的多基因疾病，有時有必要針對不同的蛋白質(zhì)途徑和致病機(jī)制應(yīng)用雞尾酒療法?；虮磉_(dá)失調(diào)和轉(zhuǎn)錄基因突變的等位基因可能被敲除，通過特殊的抑制劑治療(如小分子干擾核糖核酸治療)，利用特異性免疫核糖核酸調(diào)節(jié)系統(tǒng)調(diào)理人體動脈粥樣硬化所致的功能失調(diào)，利用藥物介入療法可以恢復(fù)正常的生物學(xué)功能。類似的方法可以用于預(yù)防這些已經(jīng)確定的危險因素。從理論上講，基因治療可以提供野生型蛋白質(zhì)來防止粥樣硬化病變的進(jìn)展、促進(jìn)復(fù)原、促進(jìn)側(cè)支動脈的形成或者穩(wěn)定斑塊[15]。

5 小結(jié)與展望

迄今為止，ALOX5AP基因多態(tài)性與腦卒中的關(guān)系仍存在爭議。綜上所述，其原因可能與卒中的納入標(biāo)準(zhǔn)、制定的亞型不同，且存在種族和地區(qū)差異有關(guān)?，F(xiàn)研究尚有一定的地域局限性，因此，還需要在全球范圍內(nèi)進(jìn)行更廣泛的前瞻性研究，以便對這種基因的關(guān)聯(lián)性及其相關(guān)改變有更全面的了解。對ALOX5AP作為卒中的風(fēng)險基因進(jìn)行研究提供了一個好的轉(zhuǎn)變模式的例子，并提示我們注意相關(guān)的風(fēng)險等位基因、相關(guān)標(biāo)志及單倍型和不同人口之間的關(guān)系。這樣的研究需要大量的樣本，新發(fā)現(xiàn)的風(fēng)險基因在不同人群和環(huán)境中的重復(fù)是關(guān)鍵。這需要臨床醫(yī)師與遺傳學(xué)家的密切協(xié)作。綜合分析整個基因分型，多個單核苷酸多態(tài)性和基于單體型的分析已經(jīng)開始取代研究單個基因多態(tài)性。

未來的研究需要尋找新的遺傳易感基因，并進(jìn)一步找出致病序列變異或變異ALOX5AP以及研究在中風(fēng)的不同亞型不同人種中ALOX5AP是否有不同的作用。

遺傳學(xué)技術(shù)已經(jīng)使中風(fēng)的研究進(jìn)入了一個新的研究領(lǐng)域。全基因組研究認(rèn)為微小基因?qū)χ酗L(fēng)的易感性有主要和次要的作用。當(dāng)滿足研究費(fèi)用降低、有較大的樣本量等條件時將描繪出一個確切的中風(fēng)基因圖譜。進(jìn)一步系統(tǒng)性、組織特異性對基因表達(dá)進(jìn)行分析才可能使我們認(rèn)清人類動脈粥樣硬化的形成機(jī)制和與其相關(guān)的分子機(jī)制。認(rèn)清了這些才能準(zhǔn)確的診斷和治療疾病，這有待于多方面的協(xié)作和構(gòu)建大型的臨床數(shù)據(jù)庫以及流行病學(xué)數(shù)據(jù)來完成。

不久的將來，我們了解了與卒中相關(guān)的基因，這將會提高我們對腦血管疾病的預(yù)防和治療。

[1]Gretarsdottir S,Thorleifsson G,Reynisdottir ST,et al.The gene encoding phosphodiesterase 4D confers risk of ischemic stroke.Nat Genet Oct,2003,35(2):131-138.

[2]Helgadottir A,Manolescu A,Thorleifsson G,et al.The gene encoding 5-lipoxygenase activating protein confers risk of myocardial infarction and stroke.Nat Genet Mar,2004,36(3):233-239.

[3]Caterina RD,Zampolli A.From Asthma to Atherosclerosis—5-Lipoxygenase,Leukotrienes,and Inflammation[J].N Engl J Med,2004,350(1):4-7.

[4]MartelPelletier J,Mineau F.Regulation of the expression of 5-lipoxygenase-activating protein/5-lipoxygenase and the synthesis of leukotriene B4 in osteoarthritic chondrocytes:role of transforming growth factorβ and eicosanoids[J].Arthritis Rheum,2004,50(12):3925-3933.

[5]Funk CD,Chen XS,Johnson EN,Zhao L.Lipoxygenase genes and their targeted disruption[J].Prostaglandins Other Lipid Mediat 2002,68(69):303-312.

[6]Hedi H,Norbert G.5-lipoxygenase pathway,dendritic cells,and adaptive immunity[J].J Biomed Biotechnol,2004,2004(2):99-105.

[7]Dwyer J H,Allayee H.Arachidonate 5-lipoxygenase promoter genotype,Dietary Arachidonic Acid and Atherosclerosis[J].N Engl J Med,2004,350(1):29-37.

[8]Lohmussar E,Gschwendtner A,Mueller J,et al.ALOX5AP gene and the PDE4D gene in a Central European population of stroke patients[J].J Stroke,2005,36(4):731-736.

[9]Spanbroek R,Grabner R,Lotzer K,et al.Expanding expression of the 5-lipoxygenase pathway within the arterial wall during human atherogenesis[J].Proc Natl Acad Sci USA,2003,100(3):1238-1243.

[10]Konstantinos Kostulas a,Solveig Gretarsdottirb et al.PDE4D and ALOX5AP genetic variants and risk for Ischemic Cerebrovascular Disease in Sweden[J].Journal of the Neurological Sciences,2007,263(1):113-117.

[11]Elin L hmussaar,Andreas Gschwendtner et al.ALOX5AP Gene and the PDE4D Gene in a Central European Population of Stroke Patients[J].Stroke 2005,36(4):731-736.

[12]Domenico Girelli,Nicola Martinelli,Elisabetta Trabetti,Oliviero Olivieri et al.ALOX5AP gene variants and risk of coronary artery disease:an angiography-based study[J].European Journal of Human Genetics,2007,15(9):959-966.

[13]Ritesh kaushal,Paushal,Prodipto.Pal,Kathleen Alwell,Mary Haverbusch,et al.Association of ALOX5AP with ischemic stroke:a populationbased case-control study[J].Hum Genet,2007,121(5):601-607.

[14]Ha°kan L vkvist,Jan Gustav Smith,Holger Luthman,et al. Ischaemic stroke in hypertensive patients is associated with variations in the PDE4D genome region[J].European Journal of Human Genetics,2008,16(9):1117-1125.

[15]Ross OA,Worrall BB,Meschia JF.Advancing stroke therapeutics through genetic Understanding[J].Current Drug Targets,2007,8(7):850-859.