載脂蛋白E基因多態(tài)性與缺血性腦卒中的相關(guān)性研究新進(jìn)展

余沛勛(綜述) 張卓伯(審校)

腦卒中是一種影響生命的惡性事件，是導(dǎo)致神經(jīng)功能障礙的首要原因[1]。它是一種由血管、環(huán)境和遺傳因素等多因素引起的復(fù)雜疾病[2]。在眾多與腦卒中相關(guān)的基因之中載脂蛋白E(ApoE)是研究最廣泛的基因之一[3]。近年來關(guān)于ApoE基因多態(tài)性與缺血性腦卒中風(fēng)險之間的相關(guān)性研究十分廣泛，并取得了很多新的研究成果。載脂蛋白E(ApoE)具有多種生物學(xué)功能，其在脂類代謝及動脈粥樣硬化中起著關(guān)鍵的調(diào)節(jié)作用,從而影響缺血性腦卒中(IS)的發(fā)生及預(yù)后。近年來國內(nèi)外關(guān)于ApoE基因多態(tài)性與IS之間關(guān)系的研究結(jié)果尚不統(tǒng)一，仍需進(jìn)一步探索。此外，有研究證實了ApoE與腦缺血后血管神經(jīng)修復(fù)的相關(guān)性。本研究就ApoE及其與缺血性腦卒中的相關(guān)研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 ApoE生物學(xué)特性及功能

載脂蛋白E(ApoE)是一種富含精氨酸的堿性蛋白，人ApoE由299個氨基酸殘基組成，分子量為34145D，其基因具有多態(tài)性，由3個等位基因組成:ApoE2(Cys112 Cys158，rs7412)，ApoE3(Cys112 Arg158)和ApoE4(Arg158 Arg112 rs429358)[4]。能夠產(chǎn)生6種基因型(E2/E2,E2/E3,E2/E4,E3/E3,E3/E4,E4/E4)，其中E3及E3/E3為最常見的等位基因及基因型。ApoE2有1個具有3個結(jié)構(gòu)域的獨特的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，1個氨基端結(jié)構(gòu)域和羧基端結(jié)構(gòu)域被一易彎曲的鉸鏈區(qū)域聯(lián)系在一起。ApoE3的三級結(jié)構(gòu)只有1個可能的構(gòu)象配置，防止脂質(zhì)通過結(jié)合的ApoE受體全部或部分脂化ApoE[5]。ApoE4 112位點Arg和ApoE2 158位點Cys的替換可以引起構(gòu)象的改變，這種構(gòu)象改變通過影響受體和脂質(zhì)結(jié)合，進(jìn)而產(chǎn)生病理變化。

ApoE不僅在脂類代謝中發(fā)揮重要作用，還參與調(diào)節(jié)中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)多個信息通路，包括膽固醇/脂質(zhì)穩(wěn)態(tài)、突觸功能、葡萄糖代謝、神經(jīng)形成、線粒體功能、tau蛋白磷酸化、神經(jīng)元萎縮等。這些通路協(xié)同影響認(rèn)知功能[6]。此外，ApoE的不同基因型也在某些疾病中發(fā)揮了作用。其中ApoE2被認(rèn)為與偶發(fā)性帕金森病有關(guān)。ApoE4與各種病理學(xué)事件的風(fēng)險增加有關(guān)。包括多種神經(jīng)系統(tǒng)事件例如認(rèn)知功能受損、軸突發(fā)育受抑制、創(chuàng)傷性腦損傷后的預(yù)后不良等。有研究表明快速進(jìn)展型多發(fā)性硬化、睡眠障礙等也與ApoE4相關(guān)[7]。

此外，ApoE可能參與組織損傷的修復(fù)及免疫應(yīng)答。在研究ApoE缺失小鼠的后肢缺血/再灌注時ApoE-/-小鼠在再灌注的慢性階段有骨骼肌愈合延遲的現(xiàn)象[8]。Chuang等研究表明，ApoE在免疫調(diào)節(jié)、炎癥和膿毒癥等方面扮演著的重要角色[9]。最近的研究還揭示了在部分患者中載脂蛋白E水平增加與細(xì)菌感染和膿毒癥有關(guān)[10]。

2 載脂蛋白E基因多態(tài)性與脂質(zhì)代謝及動脈粥樣硬化

ApoE通過影響低密度脂蛋白受體(LDL-R)與脂蛋白的親合力，參與體內(nèi)各種細(xì)胞中的膽固醇和其他脂質(zhì)的代謝，最終改變血液循環(huán)內(nèi)膽固醇水平。因此，有人提出ApoE基因是導(dǎo)致個體血清脂質(zhì)分布和動脈粥樣化脂蛋白調(diào)節(jié)紊亂，從而導(dǎo)致腦卒中的風(fēng)險因素[11]。國內(nèi)外的研究已經(jīng)證實，APOE基因通過調(diào)節(jié)脂蛋白代謝在腦血管病(CVD)中發(fā)揮作用，而成為影響腦卒中的主要基因之一[12]。大量研究表明ApoE4與血漿膽固醇代謝紊亂相關(guān)，很可能是缺血性腦卒中的危險因素，同時也是其復(fù)發(fā)的1個重要預(yù)測靶點[13]。Chen等認(rèn)為ApoE2等位基因則與膽固醇水平降低有關(guān)[14]。但也有研究認(rèn)為，APOE2可能導(dǎo)致膳食中的脂肪清除變慢，并導(dǎo)致患早期血管疾病和遺傳性III型高脂蛋白血癥(HLP)的風(fēng)險大大增加。盡管膽固醇水平的增加與ApoE2有關(guān)，但它可能在動脈粥樣硬化中起到保護(hù)作用，因為ApoE2能降低血漿中低密度脂蛋白水平[7]。

3 ApoE基因多態(tài)性與缺血性腦卒中

隨著人口的老齡化，腦卒中已經(jīng)成為緊隨心臟病和癌癥之后的第3位最常見的致死性疾病，嚴(yán)重危害人類的壽命和生存質(zhì)量[15]。在我國腦卒中是造成城市人群死亡的首位原因，并且其發(fā)病率呈逐年上升的趨勢[16]。腦卒中分為兩種不同的亞型：缺血性腦卒中(IS)和出血性腦卒中(HS)。其中，缺血性腦卒中最為多見，約占全部腦卒中的80%[17]。缺血性腦卒中又稱腦梗死，是指由于腦部血液供應(yīng)障礙，缺血、缺氧引起的局限性腦組織缺血性壞死或腦軟化[18]。近年來ApoE成為缺血性腦卒中(IS)研究領(lǐng)域的熱點問題，但迄今為止比較ApoE亞型在腦梗死中的作用是否具有亞型依賴性尚無定論。

一項對中國漢族人群的研究顯示，E4/E4基因型攜帶者與E3/E3基因型攜帶者相比發(fā)生腦梗死風(fēng)險高出2.1倍[19]。一項針對長期吸煙者的研究指出，E3/E4基因型在環(huán)境因素協(xié)同影響下可能作為一種對人體不利的基因型，導(dǎo)致了缺血性腦卒中(IS)的發(fā)生率增高[20]。同樣，對北方漢族人的研究表明高血壓病與E3/E4等位基因協(xié)同增加了IS發(fā)生的風(fēng)險[21]。然而，對廣西漢族人群研究分析表明E3/E4相比于E3/E3，E4/E4相比于E3/E3，IS的發(fā)生率明顯升高。這也進(jìn)一步說明E4相較于E3與IS的發(fā)生有顯著關(guān)聯(lián)[22]。最近的研究未發(fā)現(xiàn)與IS相關(guān)的某種特定基因型，但是發(fā)現(xiàn)等位基因E4與IS之間顯著相關(guān)。在血管性癡呆(VaD)中觀察到大腦內(nèi)皮細(xì)胞(BEC)內(nèi)有毒性ApoE4片段的累積，這可以導(dǎo)致腦血管功能障礙。這也直接支持了這個觀點[7]。E4與IS之間顯著相關(guān)的可能機(jī)制為ApoE4通過影響大腦內(nèi)炎性細(xì)胞中炎癥介質(zhì)的釋放，進(jìn)而會導(dǎo)致腦血管損害。

同時有研究還表明了APOE基因型與IS亞型如顱內(nèi)大動脈血栓形成腔隙性腦梗死和腦栓塞有顯著關(guān)聯(lián)。Lai等在臺灣缺血性腦血管病患者人群中發(fā)現(xiàn)E3/E4基因型與腔隙性腦梗死之間可能有關(guān)聯(lián)，而與大動脈粥樣硬化性IS無關(guān)[23]。而Paternoster等人的研究結(jié)果顯示E3/E4基因型與頸動脈內(nèi)膜及中膜厚度明顯相關(guān)，表明該基因型可能與大動脈粥樣硬化型IS相關(guān)[24]。而與此結(jié)論不同，最近發(fā)現(xiàn)E4等位基因與男性顱內(nèi)段小動脈而非頸動脈粥樣硬化有關(guān)[25]。而另一項針對于日本人的研究表明，ApoE2是動脈粥樣硬化血栓形成、腦出血(ICH)以及腦栓塞的危險因素，而E4攜帶者有發(fā)生動脈粥樣硬化血栓形成、ICH和蛛網(wǎng)膜下腔出血(SAH)的風(fēng)險[26]。

另外，有研究提示男性中E3/E4基因型和女性中E2/E3基因型能夠使血清膽固醇水平升高，從而增加了缺血性腦卒中病死率[27]。Luthra等人的一項研究表明E4等位基因、甘油三酯(TG)、年齡和高血壓病是亞洲印第安人腦卒中發(fā)展的預(yù)測因子[28]，Kang等報道了E4等位基因，LDL和IS之間的關(guān)系，但沒有發(fā)現(xiàn)大動脈粥樣硬化(LAA)和小動脈閉塞(SAO)之間APOE基因型分布以及血漿LDL水平存在顯著性差異[29]，但Khan等研究證實了攜帶E2等位基因的人群血漿LDL水平低，且與攜帶E3和E4等位基因的人群相比具有顯著差異，但在E3和E4之間無明顯差異[30]。此結(jié)果也可能說明了ApoE2對于動脈粥樣硬化及IS的保護(hù)作用；另一方面Satrupa等研究揭示了IS人群中的極低密度脂蛋白(VLDL)和甘油三酯(TG)水平與E2/E4和E3/E4基因型具有顯著相關(guān)性。有研究報道，中國人群ApoE4等位基因的攜帶者中發(fā)生IS的風(fēng)險顯著增加，而E2等位基因與ICH的發(fā)病風(fēng)險增加相關(guān)。與之相反的是，Zhang等人發(fā)表的一項meta分析顯示，E4等位基因的攜帶者發(fā)生ICH的風(fēng)險增加，但是E2等位基因攜帶者卻沒有發(fā)生ICH的顯著額外風(fēng)險[31]。這兩項研究結(jié)果不一致，可能與中國少數(shù)民族眾多有關(guān)，而研究種族之間中風(fēng)亞型和對照來源等特征的差異導(dǎo)致了ApoE多態(tài)性對缺血性腦卒中風(fēng)險影響的估計也存在很大差異。

4 ApoE與缺血后血管神經(jīng)修復(fù)

ApoE不但與腦缺血發(fā)病率密切相關(guān)，且可能具有重要的神經(jīng)損傷修復(fù)潛力。有研究報道神經(jīng)損傷后損傷部位ApoE水平顯著升高，提示ApoE可能與神經(jīng)修復(fù)密切相關(guān)。Horsburgh等人的研究發(fā)現(xiàn)腦室內(nèi)注射ApoE可顯著減輕腦缺血模型小鼠的急性神經(jīng)損傷；另一方面ApoE多態(tài)性已被公認(rèn)為是對動脈粥樣硬化有意義的因素，但ApoE多態(tài)性如何影響動脈壁柔韌度仍然不得而知。最近的1個假設(shè)提出ApoE和載有ApoE的高密度脂蛋白(ApoE-HDL)通過抑制細(xì)胞外基質(zhì)的基因表達(dá)來保持動脈彈性[32]。這個假設(shè)的機(jī)制可能是ApoE阻斷了下層反應(yīng)應(yīng)答中I型膠原、纖維蛋白和賴氨酰化氧化酶表達(dá)的前饋回路。有實驗表明ApoE缺失的老鼠體內(nèi)動脈硬化程度不斷增加，這個事實為這個假說提供了有力的證據(jù)。賴氨酰氧化酶抑制劑、氨基丙腈(BAPN)的合理應(yīng)用減少了動脈硬化的發(fā)生。BAPN甚至在高膽固醇的存在下也能降低動脈粥樣硬化水平。可以得出結(jié)論:ApoE和載有ApoE的高密度脂蛋白(ApoE-HDL)在腦血管疾病中起到保護(hù)作用，即獨自地建立了影響膽固醇代謝的ApoE-HDL效應(yīng)[7]。另一個對不同形式慢性腦缺血患者的動脈粥樣硬化相關(guān)基因的研究也支持了此觀點。該研究針對于壽命較長的老年患者與相對較年輕的患者，發(fā)現(xiàn)ApoE2等位基因在超過90歲的慢性腦缺血患者中表現(xiàn)出了相對于年輕患者更高的頻率。這一發(fā)現(xiàn)也暗示了E2E2，E2E3基因型對于缺血后神經(jīng)的修復(fù)作用[33]。

5 總結(jié)與展望

綜上所述，雖然諸多研究已經(jīng)指出ApoE基因多態(tài)性對缺血性腦卒中具有重要影響。但是要明確不同ApoE基因型與缺血性腦卒中的相關(guān)性，仍需進(jìn)行大樣本的流行病學(xué)調(diào)查以及病例對照研究。明確缺血性腦卒中的敏感基因型對早期發(fā)現(xiàn)易患人群從而進(jìn)行有效干預(yù)具有重大意義。而由于缺血性腦血管疾病致病因素的復(fù)雜性，ApoE在缺血性腦卒中發(fā)病機(jī)制中的具體作用還有待進(jìn)一步研究。明確ApoE的調(diào)控機(jī)制，并通過分子生物學(xué)領(lǐng)域進(jìn)一步找到缺血性腦卒中的保護(hù)型基因，則有可能開辟出治療動脈粥樣硬化及腦梗死的新理念及方法。此外，ApoE對于腦缺血后血管及神經(jīng)的修復(fù)作用及機(jī)制仍需大量動物實驗加以證實及明確，未來這也將可能成為缺血性腦卒中治療以及改善疾病預(yù)后的另1個重要輔助手段。

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