MMP-9基因rs3918242多態性與缺血性腦卒中的研究進展

馬賓，李華欣，袁梅

(南華大學附屬第二醫院神經內科，湖南 衡陽 421001)

缺血性腦卒中(ischemic stroke，IS)是臨床常見的腦血管疾病之一，腦血管疾病是一種基因相關性疾病，由多個基因共同作用所致，目前發病機制尚不明確。IS是一種由遺傳和環境因素共同導致的疾病，全基因組關聯分析證實IS與基因多態性有關，且具有遺傳易感性，早期和準確識別IS對實現良好的預后至關重要[1]。基質金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMP)9被證實是IS的獨立危險因素并因此受到廣泛重視[2]，在炎癥反應、細胞外基質和基膜的降解過程中起關鍵作用，其通過破壞斑塊纖維帽成分加速斑塊破裂，參與心腦血管事件的發生發展[3-4]。有研究表明，MMP-9基因單核苷酸多態性與動脈粥樣硬化、脂質形成以及斑塊穩定性等進程密切相關[5-7]。rs3918242是MMP-9基因啟動子，此位點單核苷酸多態性的改變引起了MMP-9基因編碼活性的不同改變，導致包括疾病易感性等在內的多項研究結論不一致。MMP-9基因多態性位點檢測有望成為疾病易感性診斷和預后判斷的潛在標志物。為深入了解rs3918242多態性與IS的關系，現就MMP-9基因及其多態性在IS中的研究進展予以綜述。

1 MMP-9基因及rs3918242多態性

人MMP-9基因位于第20號染色體的長臂上，由13個外顯子和12個內含子組成，共有10個變異序列，這些變異大多數由胞苷轉變為胸苷，其中4個位于啟動子，5個位于編碼區，1個位于3′非翻譯區；測序表明，從胞苷到腺苷的轉變會對蛋白表達水平或酶活性產生功能性影響[8]。

目前，MMP-9基因多態性的研究位點包括：1562C/T(rs3918242)、R279Q(rs2664538)、P574R(rs2250889)、3′非翻譯區(rs9509)等，其中對rs3918242位點的研究較為深入。隨著人類基因組計劃研究的深入，rs3918242啟動子區C/T等位基因與哮喘[9]、胃癌[10]、精神分裂癥[11]等疾病的關系越來越受關注。近年來，國內外學者對MMP-9基因rs3918242啟動子區C/T等位基因與IS之間的關系進行了深入探討。

MMP-9基因的啟動子區rs3918242序列參與分子水平調控，啟動子區單核苷酸多態性的改變可能引起MMP-9基因編碼活性的改變，可從基因轉錄水平產生高轉錄活性的啟動子基因型，導致MMP-9基因編碼的蛋白質表達水平升高，從而導致MMP-9基因相關疾病的發生和發展[8]。rs3918242序列C等位基因位點可結合轉錄抑制蛋白，T等位基因位點不能結合轉錄抑制蛋白，而MMP-9基因多態性位點恰好位于基因與轉錄抑制蛋白結合的區域內。在生理狀態下，rs3918242序列在結構蛋白的裂解和蛋白酶活性中起調節作用，C與T等位基因的相互轉變可改變蛋白的結構，使得轉錄抑制蛋白結合的能力下降，導致MMP-9基因編碼活性改變，從而促進MMP-9過度釋放，參與IS的發病[12]。

2 rs3918242多態性增加IS易感性

經過多年反復的研究，MMP-9基因rs3918242多態性與IS易感性之間的聯系逐漸被揭示。在中國人群中，Wen等[13]的Meta分析發現，rs3918242多態性不是IS的危險因素；Nie等[14]的研究顯示，IS患者中MMP-9基因rs3918242位點TT基因型和T等位基因頻率顯著增加，T等位基因的轉錄活性明顯高于C等位基因，且攜帶T等位基因患者的IS發生率增加了1.5倍；Hao等[15]對MMP-9基因多態性與IS關系的研究證實，在CC基因型和CC+TC基因型的患者中IS的發生風險顯著增加；鐘望濤等[16]基于中國粵西地區漢族人群的研究證實，rs3918242多態性與IS的發病風險相關。

但有研究者在對300例IS患者(試驗組)和同期門診300例健康者(對照組)進行分析時，發現兩組的T等位基因頻率、CT+TT基因型頻率分布比較差異無統計學意義，rs3918242多態性不增加IS的發病風險且此位點多態性不足以構成IS發病的獨立危險因素[17]。該研究結論與此前有研究[13-16]認為rs3918242基因的多態性能增加IS的發生風險不同。且多項Meta分析結論均提示，MMP-9基因rs3918242多態性會增加IS的發生風險[18-20]。但俞敏等[21]再次得出相反結論，MMP-9基因多態性與缺血性腦血管病無相關性；Gao等[22]對中國漢族人群的研究發現，MMP-9基因多態性與中國南方漢族人群的IS風險顯著相關，為進一步研究MMP-9與不同人群IS風險的關系提供了證據，但作用機制仍不明確。

Wu等[23]的一項Meta分析發現，隨著時間的推移，在等位基因模型、共顯性模型、顯性模型和隱性模型遺傳模型中，總人群中MMP-9基因rs3918242多態性與IS之間的顯著關聯趨勢相對穩定，95%置信區間越來越窄，說明rs3918242多態性與IS存在密切聯系。

在對國外人群的研究中，Buraczynska等[24]對波蘭人口進行分析發現，患者攜帶T等位基因發生IS的可能性是未攜帶T等位基因的1.9倍；然而，Szczudlik和Borratyńska[25]采用病例對照的研究方式，收集了1 541例IS與出血性腦卒中患者，發現rs3918242多態性并未增加波蘭人IS的發病風險。另有研究發現，rs3918242多態性與IS風險增加之間的顯著關聯性僅在亞洲人中存在，而在高加索人中不存在[20，23，26]；Montaner等[27]對西班牙人群進行研究，未發現MMP-9基因rs3918242多態性與IS易感性相關。

一項基于患者自身狀況、年齡、性別等的研究表明，吸煙、糖尿病患者MMP-9基因rs3918242多態性會顯著增加IS的患病風險；且當患者年齡>65歲時，IS的發生風險顯著增加[23]。另外，以往也有研究證實了導致IS性別的差異與女性雌激素有關[18，28]。Wu等[23]的研究認為，絕經后女性MMP-9基因rs3918242多態性導致IS患病風險可能高于同齡男性；另有研究發現，頸動脈僵硬度更顯著的女性患者rs3918242多態性T等位基因頻率更高，而T等位基因可能是女性動脈粥樣硬化的高危因素[29]。

因此，MMP-9基因rs3918242多態性與IS易感性之間研究不明確的原因可能包括以下幾點：①分組標準不一致；②納入標準不一致，對照組缺乏影像學、實驗室、神經功能缺損等檢查數據支持，被診斷為無腦血管病病史，導致統計分析錯誤和結果準確性低下；③IS是一種復雜的疾病，很難證明單一位點的多態性與疾病之間的關系，如未考慮rs3918242與其他基因的相互作用，也會造成研究結論不一致；④未進行年齡、性別、生活習性、患者基礎疾病等分層分析；⑤研究樣本量較少，如能在未來的研究中進行大樣本多中心的研究，結果將更有價值；⑥不同遺傳背景的人對疾病的遺傳易感性不同，未考慮種族之間的差異。

3 rs3918242多態性與IS不同分型有關

根據急性IS試驗分型[30]，可將IS分為大動脈粥樣硬化型(large artery atherosclerosis，LAA)、小動脈閉塞型、心源性栓塞型、其他明確原因型和原因不明型。rs3918242多態性能在轉錄水平影響基因表達調控，導致MMP-9的合成增多和酶活性的變化；動脈粥樣硬化被認為是一個脂蛋白驅動的疾病，脂蛋白和炎癥反應可促進LAA的形成。在動脈粥樣硬化早期損傷過程中，內皮下基質中的低密度脂蛋白出現積累和化學修飾，形成泡沫細胞，導致內皮細胞損傷、黏附分子表達活性增強、白細胞游走募集，可能是LAA的促發因素[31]。MMP-9可調控多種生長因子、細胞因子、細胞黏附分子和趨化因子的活性[32]，通過降解細胞外基質和基膜，不僅可導致內皮下基質中炎癥細胞遷移，還會使斑塊纖維帽變薄，斑塊破裂加劇，從而導致LAA進一步惡化。

劉筱潔[33]研究發現，與健康人群相比，T等位基因頻率在LAA人群中升高7.73%，提示MMP-9基因rs3918242多態性與LAA相關，且T等位基因是LAA的易感基因。岳蘊華等[34]根據新提出的急性IS試驗分型[35]，將284例IS患者分為3個亞組：動脈粥樣硬化血栓形成組、小動脈病變組、心源性腦栓塞組，首次報道了MMP-9基因rs3918242多態性與維吾爾族人群IS發生無明顯相關性，但可能與動脈粥樣硬化血栓形成型IS相關。隨后研究發現，LAA組、小動脈閉塞型組的rs3918242位點T等位基因、CT+TT頻率和C/T+T/T 基因型頻數均高于對照組[36-37]。李艾帆等[17]發現，IS亞型中MMP-9 rs391824啟動子區各基因型頻率及等位基因頻率比較差異無統計學意義；Wu等[23]的Meta分析發現，與對照組相比，病例組T等位基因攜帶者出現LAA的風險更高。因此，高度推測MMP-9基因rs3918242多態性在LAA亞型中較其他類型的IS起更重要的作用。

另外，鐘望濤等[16]在對中國南方人群的研究中，將經數字剪影血管造影確診的患者根據中國IS亞型分型標準進行分析發現，與對照組相比，rs3918242多態性在LAA亞型組的基因型分布差異有統計學意義，且在隱形模型中，攜帶A/A基因型個體的患病風險高于攜帶G/G+G/A基因型的個體；Li等[12]研究發現，MMP-9基因rs3918242多態性在LAA亞型中具有更高的風險，在其他IS亞型之間未觀察到統計學關聯。可見，關于rs3918242位點等位基因頻率的研究尚存在分歧，可能與人群差異有關，但確切結論還有待進一步研究。

4 rs3918242多態性增加出血轉化發生率

迄今為止，關于出血轉化(hemorrhagic transformation，HT)的機制研究較多，目前普遍認為其可能與血腦屏障的破壞有關，導致梗死灶內發生繼發出血[38]。因此，HT被認為是IS患者常見的急性并發癥，但rs3918242位點與HT發生的確切機制尚不明確。

Montaner等[27]研究了rs3918242位點，發現rs3918242多態性與HT之間無關聯；Fernández-Cadenas等[39]對885例急性IS患者進行分析，結果表明MMP-9基因與腦梗死后HT發生率無關，且MMP-9基因多態性在給予阿替普酶治療后也與HT的發生無關，在HT患者中觀察到的MMP-9水平升高可能是由MMP-9基因參與的不同過程引起。然而，Zhang等[40]研究發現在有HT患者中，C等位基因的頻率顯著高于T等位基因，提示rs3918242多態性與中國人的HT風險相關。此前進行的研究是基于單個基因多態性的探討，Yi等[41]在研究中，考慮了基因和基因之間相互作用與HT的關系，發現高危交互基因型患者的HT發生率明顯高于低危交互基因型，且該研究首次發現攜帶rs3918242和rs3787268高風險交互基因型的IS患者發生HT的風險增加2.08倍。Wang等[42]的Meta分析發現，在顯性模型下，rs3918242多態性可能與HT易感性相關，MMP-9基因rs3918242位點的C/T等位基因的轉變可能降低HT的風險。近年Dusanovic Pjevic等[43]對166例急性IS患者進行研究發現，IS患者在接受阿替普酶治療后，MMP-9基因rs3918242位點基因型的頻率與無HT患者比較差異有統計學意義，且首次在HT亞組中觀察到，2型實質性血腫患者更可能具有rs3918242多態性的TT基因型，故高度懷疑rs3918242多態性的TT基因型是接受溶栓治療的IS患者顱內出血的危險因素。

rs3918242多態性參與阿替普酶溶栓后HT的機制可能是阿替普酶可增加MMP-9的表達[44]，T純合子及雜合子較C/C純合子更能誘導前體MMP-9合成[45]，而TT基因型個體中MMP-9血漿水平較高[46]，MMP-9基因rs3918242多態性存在于含有抑制轉錄因子結合位點的調節元件中，C與T等位基因的轉換導致這個結合位點的取消，因此T等位基因的啟動子活性更高，可導致HT[47-48]。

5 rs3918242多態性影響神經功能缺損

目前一致認為，腦卒中后引起的血管內皮損傷會引起一系列炎癥反應，刺激中性粒細胞和內皮細胞等細胞激活與釋放MMP-9[49-50]，通過降解細胞外基質增加血腦屏障通透性并破壞血管床，導致神經功能惡化等不良預后[51]。在IS首次發生后，急性IS患者出現神經功能缺損，其中能恢復功能獨立性且不影響正常生活者占50%～70%，永久殘疾影響日常生活者占15%～30%，發病后3個月需要系統康復者約占20%[52-53]，以上因素與腦卒中患者死亡率和預后長期功能障礙恢復情況密切相關。

Manso等[54]研究了546例IS患者MMP-2和MMP-9基因多態性在恢復中的作用，結果發現MMP-9基因側翼序列5 kb內的4個單核苷酸多態位點與IS預后無明顯相關性，并表明影響IS預后結果的是MMP-2基因多態性，而不是MMP-9基因。且2011—2016年，暫未發現關于MMP-9基因單一位點多態性與IS患者預后關系的報道[55]。另有研究發現，rs3918242多態性與IS患者預后無明顯相關性[36]。由于急性IS患者的神經功能惡化或神經功能恢復等預后情況非常復雜，特定基因的單一多態性可能不能完全解釋，故Yi等[56]在通過對p53 rs1042522、鼠雙微粒體基因2 rs2279744和MMP-9 rs3918242進行基因-基因相互作用分析時發現，與單獨的單一變體相比，3個基因的協同作用可導致更高的腦神經惡化風險和較差的預后結果。對入院美國國立衛生院神經功能缺損評分>16分的患者進行分析發現，rs1056628 AC/CC和rs3918242 CT/TT與早期神經功能缺損風險獨立相關，且在急性IS合并心房顫動的患者中較常見[57]。

近年來，國內外對MMP-9基因單一rs3918242多態性與臨床預后的相關研究較少，特別是腦梗死后腦水腫及遠期生活質量。免疫因素、腦內淋巴循環障礙、炎癥反應等過程影響腦梗死后腦水腫或患者遠期生活質量，未來可以重點探討相關基因多態性與IS患者預后的相關性，以改善腦卒中患者的預后，提高患者的遠期生活質量。

6 小 結

MMP-9基因多態性通過不同的機制參與IS的進展，早期檢測MMP-9基因位點多態性可能預防疾病的發生，甚至為預測臨床預后提供一定思路。且目前的臨床研究大大提高了研究者對IS的理解，從而為神經系統疾病提供新的治療方法，并為提高患者疾病診斷率、預后康復率提供潛在可能。此外，在未來的研究中，研究者可以設計多態性位點特異性敲除小鼠進行進一步探索，對蛋白靶點、信號通路進行全面研究，以為IS靶向治療提供重要的機制支持。