缺血性腦卒中的分子機制研究進展(三)

二、缺血性卒中的基因組學研究進展

近年來，基因組學在冠心病、高血壓、糖尿病等多種常見的復雜性疾病研究中取得了顯著進展，并顯示其中一些參與了心血管病和代謝功能的基因突變，如血管緊張素轉換酶（angiotensin converting enzyme，ACE）基因插入或缺失突變以及載脂蛋白 E（apolipoprotein E，ApoE）基因突變產生的ε2、ε3、ε4 等位基因，也可能與缺血性卒中有關。然而，由于缺血性卒中具有異質性，既可能由單一危險因素所致，也可能由遺傳和環境等多種危險因素協同作用所致，故發病機制更加復雜，至今尚未明確證明一種易感基因是其遺傳致病因素。盡管如此，目前的遺傳學和基因組學研究仍然表明，基因多態性在缺血性卒中流行病學、病因學、病理生理學以及預防、診斷和治療中具有重要意義。

2.1 缺血性卒中基因組學研究的常用方法

單核苷酸多態性（single nucleotide polymorphism.SNP）是研究基因突變和遺傳性疾病的最常用方法。每個 SNP 代表一個堿基變化，現已知人約有 120 萬個 SNP，它們編碼或不編碼，影響蛋白質的表達和功能。由于相鄰 SNP 常常連鎖不平衡，因此如果將某個 SNP 進行基因分型，便能作為一種標記物為臨近的 SNP 提供遺傳信息。在全基因組學研究興起之前，研究人員主要利用基于 SNP 的連鎖分析和候選基因關聯研究識別缺血性卒中的遺傳基因，并取得了一定成果。

隨著人類全基因組圖譜的完成和計算機高通量技術的應用，缺血性卒中的遺傳機制研究很快轉向全基因組掃描研究，如全基因組連鎖分析（gnome-wide lineage analysis）和全基因組關聯研究（genome-wide association study，GWAS）。目前，GWAS 和生物信息學的綜合運用是缺血性卒中基因組學研究的最主要方法。此外，研究人員還通過結構遺傳變異、基因轉錄水平變異以及表觀遺傳學水平變異等結構基因組學和（或）功能基因組學研究方法，從基因的不同水平和層次進一步闡明缺血性卒中的遺傳機制。

2.2 缺血性卒中基因組學的主要研究結果

2.2.1 單基因遺傳性缺血性卒中

缺血性卒中的遺傳學研究分為 2 類——單基因遺傳和多基因遺傳。目前將患者年齡＜50 歲，無高血壓、高血脂和糖尿病等常見危險因素，且已明確基因突變并遵循孟德爾遺傳定律的缺血性卒中定義為單基因遺傳性缺血性卒中。雖然這種類型的缺血性卒中僅占全部卒中類型的 1%，但其研究結果可靠，能為多基因遺傳性缺血性卒中的研究提供重要線索。

伴皮質下梗死和腦白質病的常染色體顯性遺傳性腦動脈病（cerebral autosomal dominant arteriopathy with subcortical infarcts and leukoencephalopathy，CADASIL）是最常見的外顯率較高的單基因缺血性卒中，臨床呈反復發作的皮質下梗死、有先兆型偏頭痛、進行性認知損害和出現精神癥狀。CADASIL 患者在位于人染色體 19p13.1 區域的 Notch3 基因發生缺失性突變，這一發現為臨床篩查和診斷 CADASIL 提供了依據，并制備出 CADASIL 轉基因小鼠。然而，Notch3 基因通過何種機制誘發卒中的作用機制仍不清楚，可能由于 Notch3 基因突變，使其蛋白表達水平發生改變，引起血管平滑肌肌動蛋白骨架形成異常，導致小動脈管壁變厚和纖維化，血管內皮細胞損害以及腦血管自動調節功能障礙，從而誘發卒中。

法布雷病（Fabry disease）是青年卒中的主要病因之一，呈 X 連鎖隱性遺傳，由于α- 半乳糖苷酶基因突變引起酶部分或完全缺乏，造成糖脂、球形三脂酰基鞘氨醇聚積在不同器官的細胞膜和溶酶體而致多臟器損害。既可影響大動脈，亦可累及小血管，多見后循環腦梗死和白質病變。研究表明，法布雷病與白細胞介素（interleukin，IL）-6 墓因多態性、內皮型一氧化氮合酶、V 因子和 Z 蛋白有關，但確切機制有待深入研究。

鐮狀細胞病（sickle cell disease，SCD）是兒童卒中的常見病因，呈常染色體隱性遺傳，由于β- 球蛋白基因點突變使血紅蛋白 B 鏈 N 末端的谷氨酸被纈氨酸替代，形成異常血紅蛋白 S。SCD 主要累及大動脈，表現為可逆性腦白質病、腦靜脈血栓形成以及顱內和蛛網膜下腔出血，以分水嶺梗死較為多見，累及小動脈時可造成皮質下小梗死灶。

Sebastiani 等的研究顯示，胎兒血紅蛋白與細胞間黏附分子、P- 選擇素以及轉化生長因子 -β- 信號通路基因相互作用，調控卒中的發病風險，提示修飾基因多態性在單基因病中具有重要作用，也為多基因卒中的遺傳機制研究提供了線索。

其他單基因遺傳缺血性卒中包括常染色體顯性淀粉樣蛋白血管病、線粒體腦肌病伴高乳酸血癥和卒中樣發作（mitochondrial encephalomyopathy，lacticacidosis，and Stroke-like episodes，MELAS）綜合征、高胱氨酸尿、Ehler-Danlos 綜合征、馬凡綜合征和 Maeda 綜合征等。利用基因組學研究方法，這些疾病的染色體定位和（或）致病基因均已被識別。

2.3多基因遺傳缺血性卒中的基因組學研究

大部分缺血性卒中不是由 1 個或幾個易感基因所致，而是由基因一基因和（或）基因一環境危險因素共同作用引發的多基因和多因素疾病，單個易感基因對表型的影響很小（相對危險度 1.2～1.5）。近年來業已發現許多與缺血性卒中密切相關的功能性 SNP 或候選基因及其染色體定位。