ZFhx3基因變異與心房顫動、腦梗死和肺血栓栓塞的關系

柏松 黃博雅 李津 張竹芬 張毅茹 曹玉萍 張國彥

心房顫動(AF)是最常見的心律失常,AF的總患病率為0.56%,但隨著年齡的增長而增加;在<55歲的成年人中患病率為0.1%,在≥80歲的成年人中患病率為8%[1]。此外,在≥80歲的男性和女性中,患病率分別為4.4%和2.2%[2]。隨著人口老齡化,房顫的發病率上升。預計到2050年,AF患者累計人數將達到103萬,總患病率為1.09%[3]。原發性腦梗死(CI)、復發性CI、CI后遺癥患者發生AF的危險性高于其他危險因素。AF繼發于多種疾病,如高血壓病、糖尿病、甲狀腺功能亢進、冠心病、肥胖等,遺傳因素在AF發生過程中扮演重要角色。研究顯示,AF的遺傳率為62%,表明遺傳因素應該在AF風險中發揮重要作用[3]。在全基因組關聯研究(GWAS)中發現了一些引起AF易感性的基因[4]。主要的AF易感基因之一是轉錄因子ZFHX3,它最初是通過在高加索人群中使用單核苷酸多態性(SNP) rs2106261進行掃描發現的。這一發現隨后在其他人群中得到了重復[5-7]。因此,對AF患者血栓栓塞相關易感基因的研究具有預測血栓栓塞疾病的價值,為心源性栓塞的診斷和個體化基因治療帶來了新的方向。據報道,基因內含子區域的一個SNP(單核昔酸多態性)位點rs2106261與AF存在一定相關性,但作用機制尚不明確[6]。本研究旨在重復rs2106261在老年人群中對AF有影響的發現,利用臨床體檢樣本,使用rs2106261探針進行表型組掃描,報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選擇2021至2022年在我院2 433例老年受試者。

1.2 納入與排除標準

1.2.1 納入標準:①符合AF并發CI和肺血栓栓塞診斷標準;首次發病,且發病時間≤7 d者;②發病6 h～7 d內仍呈進行性加重者;③患者及家屬簽署知情同意書。

1.2.2 排除標準:①重型CI者;②出血性腦血管疾病者;③嚴重肝腎等臟器疾病者;④有意識障礙者;⑤病情進展后經顱腦CT復查后發現為梗死后出血者;⑥嚴重糖尿病、感染性疾病、惡性腫瘤患者。

1.3 方法

1.3.1 研究人群確立:由于沒有病理臨床史,DNA樣本缺失,基因分型不成功,本研究排除37例AF患者,21例CI患者,29例LT患者,因此本研究共納入AF患者217例,CI患者151例,LT患者183例。JG-SNP數據庫通過存儲臨床數據和病理數據創建的,每次臨床體檢的信息以及基因多態性數據。病理表型42例,臨床表型26例。AF、其他臨床參數和患者飲酒、吸煙習慣的數據是通過回顧性的醫療圖表獲得,數據是在入院時或在門診時記錄。CI和LT的診斷是在解剖過程中進行的肉眼病理檢查。進行臨床體檢前,受試者的家庭成員均需書面知情同意。

1.3.2 基因分型:標準程序從外周血中提取基因組DNA。根據說明書,使用Infinium人類外顯子組珠芯片陣列(Illumina Inc.,San Diego,CA,USA)分析外顯子組的變化,芯片采用iScan掃描。Illumina提供的標準方法Gencall對樣本進行基因型召喚率檢測,Gencall是Genome Studio數據分析軟件1.9版的基因分型模塊。病理評估和基因分型在不同的機構以雙盲的方式進行,以減少偏差。

2 結果

2.1 患者統計分析 所有rs2106261基因型樣本的表型組掃描均與CI和LT呈陽性相關。AF有452例和1 981例對照,CI有716例和796例對照,LT有119例和1 719例對照。年齡是所有三種表型的突出危險因素。此外,CI與糖尿病和高血壓有關,糖尿病和高血壓是CI的已知危險因素。見表1～3。

表1 樣本人群人口學危險因素與AF關聯分析

表2 樣本人群人口學危險因素與CI關聯分析

表3 樣本人群人口學危險因素與LT關聯分析

2.2 rs2106261基因型在房顫患者中的分布 rs2106261的A等位基因在AF組中出現的頻率高于對照組(A=0.35% vs. G=0.29%,P=0.0006)。結果發現rs2106261的AA基因型顯著增加了AF的風險(P=0.003)。用rs2106261進行表型組掃描,然后進行基因型-表型關聯試驗,發現rs2106261與CI (P=0.03)和LT (P=0.005)之間存在正相關。三種rs2106261基因型的分布符合Hardy-Weinberg平衡。見表4。

表4 rs2106261基因型在房顫患者中的分布 例(%)

2.3 rs2106261基因型與房顫、CL和肺血栓栓塞的相關性 在對年齡、性別、高血壓、糖尿病和吸煙等協變量進行模型調整后,發現rs2106261與房顫仍然顯著相關 (OR=1.51, 95%CI=1.16～1.97,校正后P= 0.002)和LT (OR=1.99, 95%CI=1.31-3.01,校正后P= 0.001)。調整了混雜因素后，rs2106261和CI之間,未發現顯著的相關性。然而,將受試者分為低于和高于平均年齡(<80歲和≥80歲)時,發現受試者<80歲在rs2106261和CI之間存在顯著相關性(OR=1.57, 95%CI =1.09～2.26,調整后P=0.01)。rs2106261基因型與次要等位基因、顯性疾病外顯模型中的AF、CI和LT的相關性。見表5。

表5 rs2106261基因型與AF、CL和LT的相關性 例(%)

2.4 AF、CI和LT關系性分析 AF的存在與CI(OR=1.71,P=0.001)和LT(OR=1.87,P=0.034)的存在均相關。還通過排除缺失表型數據的表格進行了遺傳關聯和因果關系分析,對于CI(年齡<80歲)和LT表型,在校正AF存在后,相關性仍然是顯著(P=0.03和0.02)。見表6、7。

表6 房顫與其他疾病表型之間的關聯

表7 rs2106261基因型與AF、CI和LT相關性的Logistic回歸分析 例(%)

3 討論

心源性腦栓塞是AF最常見的并發癥。ZFHX3最初被鑒定為ATBF1,一種編碼4個同源框結構域和23個鋅指膜體的轉錄因子。ZFHX3被證明參與抑制甲胎蛋白轉錄[9],是細胞內基因轉錄的重要作用因子。同時,ZFHX3在全身多器官中發揮腫瘤抑制作用,其表達減少或錯誤定位都會導致腫瘤的形成。它被鑒定為前列腺癌、乳腺癌和胃癌的候選抑癌基因,通過誘導細胞周期阻滯發揮作用[10]。ZFHX3在發育中的大腦中也被發現在神經元分化中起作用[11],它通過調節肌源性分化參與心臟發育[12]。在細胞信號轉導中,ZFHX3與特異性抑制信號轉導和轉錄激活因子3(STAT3)的蛋白質相互作用。激活STAT 3(PIAS3)的蛋白抑制劑由ZFHX3激活[13]。在起搏誘導的房顫模型中,快速起搏可降低房顫的發生率ZFHX3表達,然后通過降低PIAS3活性激活STAT3信號。因此,ZFHX3下調引起的心房組織炎癥過程可能影響房性心律失常的發生[14]。事實上,炎性標志物C-反應蛋白的升高可以預測房顫的存在和未來的發展。這些證據至少可以部分解釋ZFHX3對人類房顫發生的貢獻[15]。

本研究發現,風險等位基因與以前的報告中顯示的相同[16]。然而,由于ZFHX3多態性rs2106261位于內含子中,這些SNP對房顫影響的機制還沒有確定下來。先前的一項研究檢測了ZFHX3單核苷酸多態性對ZFHX3表達的影響,但他們發現rs2106261并不影響ZFHX3的表達。相反,其他SNP確實影響ZFHX3的表達。本研究認為內含子SNP的作用可能是心臟組織特有的。

AF是最常見的持續性心律失常之一。房顫可導致缺血性中風的一種類型CI[17]。AF增加中風風險的2倍,而無AF[18]。AF也會引起心源性中風,這是由于不規則的心肌收縮,導致血液在心房聚集,主要是左心耳。血瘀與纖維蛋白原、D-二聚體和血管性血友病因子濃度升高有關。這些因素導致血栓前狀態,進而導致血栓形成,從而導致腦栓塞率的增加[19]。另一方面,肺血栓栓塞和房顫之間的關系似乎非常復雜。房顫和肺血栓栓塞之間的聯系是病理生理學的[14]。急性肺血栓栓塞通過阻塞肺動脈和觸發血管收縮介質的釋放,增加肺血管阻力和右心室后負荷。因此,右心室和心房壓力的增加引起拉伸損傷,進而引發房顫[20]。

rs2106261位于ZFHX3上的內含子區域,被認為是介導神經元和肌源性分化。因此ZFHX 3基因位點與房顫動風險米奇人相關。本研究中,本研究的表型掃描顯示rs2106261SNP與CI(年齡<80歲患者)相關,與LT更相關。校正房顫的logistic回歸分析顯示rs2106261變異與CI(年齡<80歲的患者)和LT獨立相關。因此,rs2106261可能通過一種共同的機制對AF和其他AF相關性狀具有顯著的多效性效應。本研究推測這種機制可能通過ZFHX3-PIAS3-STAT3途徑參與炎癥加速。

雖然急性肺血栓栓塞是一種眾所周知的表型,通常伴隨深靜脈血栓形成,但慢性肺血栓栓塞的表型尚不清楚。AF會導致心房淤血,從而增強血小板聚集和凝血。因此,從邏輯上講,右心房直接栓塞在肺血栓栓塞之前[21]。事實上,它已被證明是房顫的一種罕見并發癥[22]。然而,本研究表明,一個共同的ZFHX3基因型是房顫和肺血栓栓塞的獨立危險因素,這表明肺血栓栓塞可能是房顫的危險因素。

綜上所述,ZFHX3單核苷酸多態性rs2106261與房顫、年齡<80歲的患者的CL和LT相關。