COL3A1 exon-30基因多態性與顱內動脈瘤易感性的META分析

顱內動脈瘤的發病率大約占全世界總人口的1～6％，發病年齡通常在40～66歲，男女比例大約為1:1.3。顱內動脈瘤每年發生破裂率大約為0.5%~2.5%。本文探討COL3A1基因多態性與IA發生的相關程度。

吸煙，嗜酒，高血壓是發生SAH常見的危險因素，而動脈壁結構的改變可能在顱內動脈瘤形成過程中起決定性作用。有相關研究顯示，Ehlers - Danlos綜合征Ⅳ型通常為常染色體顯性遺傳，是Ⅲ型膠原蛋白基因（COL3A1）突變所致，并且常與顱內動脈瘤合并發生。因此許多研究人員認為，顱內動脈瘤的發生可能與Ⅲ型膠原蛋白定性或定量異常相關。

膠原蛋白(collagen)是細胞外基質的主要成分，由三條肽鏈(a l、a 2、a 3)呈螺旋形纏繞而成的繩索狀分子，根據這三條肽鏈結構的不同，共有13種不同的膠原蛋白。Ⅲ型膠原蛋白是由3條a 1鏈按右手螺旋形成的同型三聚體，而血管壁中含有豐富的Ⅲ型膠原蛋白，主要負責血管的收縮及拉伸強度。

COL3A1 基因位于染色體2q31編碼Ⅲ型膠原蛋白，該基因長度為38.37kbp，其堿基位置位于2號染色體的189839098到189877471堿基對，COL3A1是構成顱內動脈壁ECM的重要成分，其合成異常將導致動脈壁結構發生改變。因而COL3A1基因異?？赡苁秋B內動脈瘤形成的原因之一。

SNP-rs1800255位于其外顯子30上，位置為2209，當該位點發生突變時G（鳥嘌呤）→A（腺嘌呤），可導致698位點氨基酸由丙氨酸（Ala）突變為蘇氨酸（Thr），使COL3A1穩定性下降 。COL3A1基因的基因型可分為三型:野生純合子型(GG)，突變雜合子型(GA)，突變純合子型(AA)。

資料與方法

1、一般資料1990年至2010年公開發表的COL3A1基因與IA獨立的病例-對照研究；文章中數據完整，IA病例組和健康對照組人數或陽性率等指標；病例組均為MRA、CTA、DSA等影像學檢查及手術證實的IA患者。對照組為同期住院病人，影像學檢查排除動脈瘤及蛛網膜下腔出血，無動脈瘤家族史及蛛網膜下腔出血史。從每位患者的外周血中提取DNA進行COL3A1基因檢測。累計病例數分別為IA患者388例和對照組433例。

2、方法

檢索方法：以\"COL3A1\"、\"intracranial aneurysm\"、\"gene\"、\"polymorphism\"、 \"rs-1800225\"、\"extron 30\"為英文檢索詞，“Ⅲ型膠原蛋白”、“IA”、“基因”、“基因多態性”、“外顯子30”等為中文檢索詞，用計算機檢索萬方數據庫，Embase， CBMDISC，VIP， CNKI，Pubmed，Cochrane數據庫，并手工檢索相關醫學期刊，收集國內外于1990年至2010年公開發表的關于COL3A1基因多態性與IA發生病例對照研究。納入標準：(1)有關于COL3A1基因rs-1800225位點基因型（GG、AG、AA）與IA發病風險的相關數據。(2)獨立的病例-對照關聯研究。(3)病例組必須是IA患者，對照組是均為同期住院病人，并排除動脈瘤及動脈瘤家族史的病人。排除標準及質量控制: (1)排除關于COL3A1基因單個及家族性IA的病例分析。(2)排除重復報告，質量差，信息少的文獻。(3)所有文獻的基因分型必須符合H-W遺傳平衡定律。

3、統計學分析：

采用REVMAN4.2軟件進行數據統計。以OR值作為效應指標，計算OR值及其95％CI，Z統計量及其P值。若各研究結果之間無異質性，采用peto法進行數據合并，否則采用derSimonian-Laird法。

結果

1、文獻納入

本研究初檢共獲得文獻74篇，其中中文11篇，英文63篇。排除綜述12篇，排除實驗性文章5篇，排除病例分析16 篇及于此次研究目的不相關的文章38 篇。最后共納入3項符合納入標準的病例對照研究，分別發表于《中華醫學雜志》，《中國腦血管病雜志》和《中華神經外科雜志》.（見表1）

2、COL3A1基因純合子模型（GG）與IA風險分析

經過異致性檢驗， P=0.65，各研究結果之間無異質性，采用固定效應模型進行合并統計分析。以GG基因型為暴露因素，GA+AA型為非暴露因素， OR值為0.55，95％CI為（0.41，0.74），P<0.0001，說明具有GG基因型的人群發生動脈瘤的幾率是非GG基因型的0.55倍，GG基因型是個保護因素，見圖1。

3、 COL3A1基因雜合子模型（GA）與IA風險分析

經過異致性檢驗， P=0.60，各研究結果之間無異質性，采用固定效應模型進行分析。以GA基因型為暴露因素，GG+AA型為非暴露因素， OR值為1.74，95％CI為（1.28，2.35），P=0.0003<0.05。說明突變雜合子（GA）患動脈瘤的風險是非GA基因型的1.74倍，是危險因素，見圖2。

4、COL3A1基因純合子模型（AA）與IA風險分析

經過異致性檢驗， P=0.91，各研究結果之間無異質性，采用固定效應模型進行分析。以AA基因型為暴露因素，GG+GA型為非暴露因素， OR值為1.54，95％CI為（0.79，2.97）。說明具有AA基因型的人群發生動脈瘤的風險是非AA基因型的1.54倍，是危險因素，見圖3。

5、等位基因A與動脈瘤風險分析

經過異致性檢驗， P=0.75，說明各研究結果之間無異質性，采用固定效應模型進行分析。以A等位基因為暴露因素，G等位基因為非暴露因素，合并效應量分析顯示合并OR值為1.63，95％CI為（1.27，2.08），P=0.0001。說明突變基因A人群發生動脈瘤的風險是G等位基因的1.63倍，是危險因素，見圖4。

6、發生性偏移的評價（倒漏斗圖分析）：以LogOR值為縱坐標繪制漏斗圖，各組基因型在圖表上大致呈倒V型分布，不存在明顯的偏移。

討論

顱內動脈瘤是最常見的位于顱內動脈Willis環的主要動脈分支球囊樣擴張。有大量證據表明顱內動脈瘤有明顯的基因遺傳傾向，大量研究表明，動脈瘤蛛網膜下腔出血約10％的患者有家族病史。據目前研究顯示，全世界顱內動脈瘤的發病率大概占普通人群的1-6%。國際研究未破裂顱內動脈瘤（ISUIA）調查表明，預防性治療未破裂動脈瘤預后較好，動脈瘤手術夾閉治療的死亡率為 0.6％，致殘率10％（定義為中度至重度殘疾或嚴重的神經功能認知異常），血管內治療的病死率為0％和致殘率7％。

盡管IA發生率和其破裂后致殘率、致死率都很高，但是全世界醫學關于顱內動脈瘤的分子生物學及發病機制了解甚少。有研究表明，在動脈壁中存在的膠原蛋白主要有5種：Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ，他們是由內皮細胞、平滑肌細胞及成纖維細胞合成。而Ⅰ型與Ⅲ型膠原蛋白約占動脈壁內膠原蛋白總量的80～90%，其中Ⅲ型膠原蛋白是形成動脈壁抗張性能的主要因素。

本研究對3篇關于COL3A1基因外顯子30基因多態性與顱內動脈瘤易感性的文獻進行了Meta分析，結果發現其基因突變與顱內動脈瘤易感性之間存在統計學關系。其中，野生純合子模型（GG）的人群發生動脈瘤的幾率是非GG基因型的0.55倍，說明GG基因型是個保護性基因，能降低動脈瘤發生率。突變雜合子模型（GA）對顱內動脈瘤易感性有統計學意義（P<0.05），其患動脈瘤的風險增加了74％。突變純合子模型（AA）患顱內動脈瘤的幾率增加了54％。突變等位基因A的OR值為1.63，95％CI為（1.27，2.08），說明具有突變基因A人群發生動脈瘤的風險是G等位基因人群的1.63倍，有統計學意義（P<0.05）?？梢娫摶蛲蛔冸s合子（GA）以及純合子(AA)基因型與野生純合子（GG）攜帶者相比，前兩者患顱內動脈瘤的風險性明顯增加。從以上Meta分析的結果可知，rs-1800255位點的A等位基因很可能是誘發顱內動脈瘤危險因素，即攜帶A基因的人群更容易發生顱內動脈瘤。本次分析支持COL3A1基因外顯子30基因多態性與顱內動脈瘤易感性的關系。

但是據目前的研究而言，COL3A1基因外顯子30基因突變對顱內動脈瘤的易感性并不是起決定性的影響。一些研究表明，Ⅲ型膠原蛋白的缺失是顱內動脈瘤發生的一個危險因子，Berg等對41名動脈瘤患者及其對照發現病例組III型膠原蛋白水平明顯下降也顯示，也支持這III型膠原蛋白產生減少在顱內動脈瘤形成起作用，但基因分析并沒發現COL3A1基因突變。Sakaki對復發的顱內動脈瘤研究也發現Ⅲ型膠原蛋白的缺失，同時有報道顯示，對17名顱內動脈瘤患者研究中有11位Ⅲ型膠原的合成和組織含量相對下降，在多發性動脈瘤患者也發現了III型膠原蛋白合成降低。而也有研究在對5例家族性動脈瘤的研究中沒有發現Ⅲ型膠原蛋白的生產不足，所以長期有理論爭議的認為，III型膠原蛋白含量降低在“一些患者”中是形成顱內動脈的促成因素，但其確切的致病分子機制在上述研究中并沒有提到。

Brega等對顱內動脈瘤患者Ⅲ型膠原基因的等位基因頻率的研究（限制性片段長度多態性），發現帶有5.7 kb的（等位基因A）和4.3 kb的（等位基因B）片段多態性。 B等位基因表達在19個動脈瘤有11例（58％）與15個對照有2例（13％）(P=0.006）。這種等位基因頻率顯著差異表明，在III型膠原蛋白基因的基因型變異可能與顱內動脈瘤形成有關。但該基因多態性位于一個基因內含子內，它也許沒有生物學效應，這種聯系表明COL3A1基因突變的連鎖不平衡，可能發生在一個被標記的等位基因周圍。

盡管如此，目前對III型膠原蛋白候選基因的研究，有些已排除了其為動脈瘤的候選基因的可能。Roos對荷蘭家族性顱內動脈瘤研究發現，顱內動脈瘤的相關基因可能位于染色體2p13區域D2S2206和D2S2977之間，該區域包含約150個基因，但該區域不包含COL3A1基因。Kuivaniemi對七個不同的國籍58名動脈瘤患者III型膠原蛋白基因的進行詳細的DNA測序。該研究組包括25位男性和33位女性。該分析涉及3，232顯著等位基因核苷酸序列，因此，分析了多達355520個核苷酸。全部患者III型膠原蛋白的三螺旋域的編碼序列的突變被排除，等位基因突變率顯著降低。該實驗結論排除了在COL3A1基因突變是顱內動脈瘤病因的可能，但該基因掃瞄只涉及了COL3A1基因的中央結構，并沒有涉及該基因的調控結構的相關片段，若該基因的調控序列發生突變，仍然可能導致III型膠原蛋白降解增加，導致顱內動脈瘤的形成。所以尚不能排除COL3A1基因突變與顱內動脈瘤的聯系。

本文通過Meta分析得出，支持III型膠原蛋白基因rs-1800225位點的突變與IA發生的風險性成正相關，缺陷病理研究對象為國內人群，所以針對中國人群中III型膠原蛋白基因可能是動脈瘤的候選基因。同時，本文排除了對家族性動脈瘤的研究，這也是該研究一個局限性，因此需更大規模的研究來彌補本文的缺陷和不足。

（作者單位：隨州市中心醫院）