冠心病相关基因研究进展

孙培雪 1,2 阮钰文 1,2 罗春艳 1,2*

  摘要 冠心病是世界范围内致死率和致残率居首位的复杂性疾病，是发病率和死亡率的首要原因。大量研究表明，冠心病是多个基因协同作用，由遗传因素、环境因素或二者共同引发，表型呈间断分布的复杂性疾病，冠心病的发生具有较高的遗传因素，其病理分子机制复杂，因此，对于冠心病易感基因的研究也已经成为深入了解冠心病发病机制的重要因素。本文综述相关易感基因ADTRP、载脂蛋白、脂肪因子、炎症细胞因子等与冠心病发病机制之间的关联性。
  关键词 冠心病， ADTRP， 载脂蛋白， 脂肪因子，炎症细胞因子

  冠状动脉粥样硬化性心脏病，简称为冠心病（Coronary Artery Disease， CAD），其关键是随着冠状动脉粥样硬化（Atherosclerosis，AS）的发生，血管出现狭窄、甚至阻塞，当冠状动脉发生痉挛等功能性的不可逆改变时，会进一步引发心肌缺氧缺血及坏死，可能会出现胸痛（心绞痛）、呼吸急促或一些其他症状（Soehnlein，2021）。冠心病的高危因素是由遗传因素等导致的，其中高血压、高血脂、糖尿病、某些载脂蛋白、吸烟及酗酒等均被认为冠状动脉粥样硬化的形成及发展密切相关（聂晓丹 等，2022）。现在，普遍认为冠心病主要是遗传因素和高脂血症引起的（Katta et al.，2021；Su et al.，2021）。《2022 年中国心血管健康与疾病报告》的最新统计结果揭示，目前我国冠心病患病人数已经突破 1139万，并且城市和农村居民的心血管疾病（CVD）死亡率在各种疾病排名上均是居高不下的（中国心血管健康与疾病报告编写组，2023）。目前，冠心病已经成为全世界主要致死原因之一，给社会造成严重的疾病负担，成为我国乃至全球范围内亟待解决的重大公共卫生问题。

  近年来在冠心病的遗传方面陆续有新的研究成果被发现以及证实，通过全基因组扫描技术中的连锁分析和关联研究进行遗传分析，已经成功发现上百个冠心病易感位点、多个致病基因以及一些表观遗传标志物等（吴安东 等，2022；Ma et al.，2022），使得冠心病在遗传学方面的发展得到显著提升。采用全基因组关联研究（Genome-Wide Association Study，GWAS）技术进行分析，已证实有近百个单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphism，SNP）与冠心病风险间存在极大的关联。因此探究基因多态性与冠心病关系是当前的研究热点，其研究结果可以为冠心病预防、诊断及治疗提供依据和方案。现就国内外关于冠心病相关基因的一些重要研究，主要从遗传因素的角度对不同类型的基因与冠心病之间的关系进行论述。
  1 雄激素依赖性 TFPI 调节蛋白（androgen-dependent TFPI regulating protein，ADTRP）

  国内团队针对汉族人群开展了三个大规模 GWAS 研究，报告了中国汉族人群中第一个冠心病的GWAS 结果并确定了一个 SNP，即位于基因 C6orf105 上的 rs6903956 是一个新的冠心病易感性位点和独立生物标志物（Wang et al.，2011；Ooi et al.，2020），现称雄激素依赖性 TFPI 调节蛋白（androgendependent TFPI regulating protein，ADTRP），对开展冠心病新的研究方向意义重大。国内学者开创性的研究发现，ADTRP 同黑色素瘤抑制活性蛋白 3（MIA3/TANGO1）之间存在一种新的分子信号通路。蛋白激酶 B（Protein Kinase B，PKB）又称 AKT，AKT 通路主要是受到磷酸肌醇-3-激酶调节亚基 3（phosphoinositide-3-kinase regulatory subunit 3，PIK3R3）表达的影响，ADTRP 通过调控 PIK3R3 的表达和 AKT 的激活调控 MIA3/TANGO1（GWAS 鉴定的另 1 个 CAD 和 MI 易感基因）的表达水平，引起MIA3/TANGO1 的上调（Luo et al.，2017），减少患冠心病和心梗的风险。研究发现，氧化低密度脂蛋白（ox-LDL）以剂量依赖性和时间依赖性的方式正向调节 ADTRP 的表达，且 ADTRP 与低密度脂蛋白受体可通过核转录因子（nuclear transcription factor-κB，NF-κB）和 AKT 途径相互进行正向调节，形成调节内皮细胞和单核细胞功能的正向调节环（Luo et al.，2021）。ADTRP 通过垂体特异性转录因子 1（Pituitary Specific Transcription Factorl，POU1F1）以剂量依赖性的方式调控组织因子途径抑制物（tissue factor pathway inhibitor，TFPI）的表达，采用遗传分析确定 POU1F1 的基因组变异与冠心病风险之间的显著关联，首次将 POU1F1 与心血管疾病联系起来（Luo et al.，2020）。雄激素以直接激活ADTRP 转录的方式来抑制动脉粥样硬化发生发展的关键过程，参与冠心病的发生发展（Luo et al.，2017）。最新研究发现，GATA 结合蛋白 2（GATA binding protein 2，GATA2）通过与 G 等位基因的优先相互作用调节 ADTRP 的易感位点 rs6903956，且发现 A 等位基因具有更大的冠心病风险，更低的转录活性和更强的 GATA2 结合能力（Luo et al.，2021）。ADTRP 的发现及后续研究，旨在明确冠心病的遗传病理机制，有助于加深我们对冠心病、心梗发病机制的认识，探索新的冠心病药物治疗靶点（以ADTRP 为靶点）和预防机制，为冠心病及心梗等疾病的临床诊断、预防与治疗提供理论依据，也为研发临床上治疗冠心病及心梗的新药奠定了坚实的理论基础。
  2 载脂蛋白基因家族
  血浆脂蛋白中的蛋白质组成成分被称为载脂蛋白（apolipoprotein，Apo），其分泌情况会使总胆固醇和甘油三酯在体内的某些作用受到影响。研究分析 Apo 基因的多态性，将帮助我们从基因水平更深入的认识了解、预防以及治疗冠心病。多数研究称 ApoA、ApoB 浓度与冠心病发生的危险性及发病时的病变程度有极大的关联性，在冠心病的发展过程中起到不可或缺的作用，可以帮助我们更好的预防和诊断冠心病。
  2.1 载脂蛋白 A（apolipoprotein A，ApoA）
  Apo 类基因突变多数会对血浆中的脂质代谢情况产生影响，究其原因是突变会带来不同的等位基因型及不同表型的蛋白，可以作为预测评估冠心病患者的一个风险指标（Schwaiger et al.，2022）。ApoA1在多数研究中被认为具有抗动脉粥样硬化作用，具体是通过抑制抗氧化作用、降低炎症反应等途径实现。ApoA1 等位基因突变可导致体内高密度脂蛋白缺乏，继而引起循环高密度脂蛋白水平下降（Didichenko et al.，2023）。ApoA4 抗动脉粥样硬化作用的机制之一是通过影响胆固醇逆向转运，其次通过减轻低密度脂蛋白的氧化以及对炎症反应的抑遏来达到抗动脉粥样硬化效果（Clarke et al.，2023）。总三酰甘油的分泌情况以及体内不同位置的脂蛋白亚类均会受到 ApoA5 基因的调节，在易患冠心病人群中发现出现血脂转移异常现象增多，最终导致动脉粥样硬化（Ibi et al.，2022）。最新研究发现，ApoA5 rs3135506 基因多态性与冠心病风险增加有显著相关性（Morjane et al.，2020）。
  2.2 载脂蛋白 B（apolipoprotein B，ApoB）
  载脂蛋白 B（apolipoprotein B，ApoB）作为低密度脂蛋白胆固醇的结构蛋白和受体配体，在脂质转运和清除低密度脂蛋白胆固醇过程中的作用无可替代。ApoB 在一定程度上反映脂质代谢情况，其水平升高往往提示脂质代谢异常，最终导致患动脉粥样硬化风险增加，在冠心病发生发展的机制中发挥重要作用（任晓宇 和 周白丽，2023；Yu et al.，2021；Marston et al.，2022）。研究证实，ApoB 水平在冠心病患者中异常升高，与冠心病发生的严重程度呈正相关（王德芳 等，2022），确认其在冠心病中的作用。ApoB 基因作为可编码乳糜微粒及低密度脂蛋白的载脂蛋白，已成为预测冠心病的敏感指标（熊燕华 等，2023；Coto et al.，2021）。ApoB 编码基因 R532W 位点发生突变时会产生不同基因型，对这些 ApoB 相关基因型进行剖析，发现冠心病患病风险与 R532W 位点突变间存在明显相关性，在一定程度上可提示、预防冠心病的发生（王艳 等，2020）。据报道，在冠心病发生发展过程中，ApoB/ApoA1值可更快速有效地体现出脂蛋白水平，在一定范围内排除年龄及性别等的危险因素后，ApoB/ApoA1 值与冠心病的发病风险存在显著正相关关系,此外 ApoB/ApoA1 值升高和高血压两个危险因素同时存在时冠心病发病风险显著增加，ApoB 联合 ApoA1 对冠心病发生发展情况的评估具有更高的敏感性
（P?unic? et al.，2023；Ulloque-Badaracco et al.，2023）。ApoA 和 ApoB 基因多态性与冠心病存在显著关联，有利于我们进一步探究冠心病的遗传背景，为冠心病预防和治疗提供可靠依据，未来可成为预测冠心病发生的有效指标。
  2.3 载脂蛋白 E（apolipoprotein E，ApoE）
  有研究指出，ApoE 基因与冠心病的发生存在密切关系，ApoE 基因多态性可通过诱发血脂代谢异常来决定血脂水平，从而影响冠状动脉粥样硬化病变的发生与发展及冠心病的发病率（中国医师协会中西医结合分会心血管专业委员会 等，2022；黄珊 等，2023）。ApoE 是由 3 个等位基因组成，分别为E2、E3 和 E4。其中 E4 等位基因影响甘油三酯的清除效果，会导致与其相关的甘油三酯、低密度脂蛋白和胆固醇的含量增多（Alagarsamy et al.，2022）。ApoE 基因多态性表现为 ApoE 浓度在不同表型中表达情况各不相同，有观点认为高浓度的 ApoE 在抗动脉粥样硬化中扮演重要角色（徐阳 等，2023）。在一项关于陕西地区汉族心血管疾病患者研究中发现，ApoE 基因型分布中 E3 型最多，E4 型次之（肖懿慧 等，2021）。不同地区间结果差异，说明 ApoE 基因型分布受地域及种族等影响。相较于其他基因型，冠心病患者血清中胆固醇和低密度脂蛋白浓度最低的为 E2 型，反之冠心病患者血清中胆固醇和低密度脂蛋白浓度最高为 E4 型（杨立 和 陈葳，2021）。不同基因型对冠心病的影响不同，其中 ApoE2 为保护型，对冠心病的发生发展有正面保护作用，而 ApoE4 则会加重冠心病的发生发展（ Xue et al.，2023;Wu et al.，2023）。推测可能与研究样本量及地域环境差异有关，提示：我们在进行后续研究时，不仅需要增加样本量，更需要考虑不同地区人群生活环境和遗传背景等进行综合分析，以得到更准确的结
果。分析不同 ApoE 基因型与冠心病病变严重程度的关系，可为患者临床评估提供参考，因此 ApoE 基因型检测对冠心病的预测、发生发展及治疗和预后等至关重要。
  3 瘦素受体编码基因（leptin receptor ，LEPR）
  瘦素（leptin，LEP）作为一种脂肪因子，其编码过程由肥胖基因（obese gene，ob）参与完成，被认为与心血管风险相关，并在一定程度上影响胰岛素抵抗及代谢紊乱等过程（Zusi et al.，2023）。当LEP/LEPR 变异且与冠心病发生联系时，冠心病的易感性在一定程度上会受到 LEP rs7799039 G/A 变异的影响，此结果由 Meta 分析得到（Khaki-Khatibi et al.，2022）。有报道称，ob rs2167270 和 rs7799039及 LEPR 上的某些位点如 rs1137101、rs1137100 和 rs6700896 参与影响冠心病发生发展的过程（Wang et al.，2020；Khaki-Khatibi et al.，2022）。在心血管疾病相关危险因素中，瘦素的影响不可忽视，冠心病患者动脉粥样硬化病变严重程度被认为与血清中瘦素浓度相关（陈茗莉 等，2022；邱微 和 俞勤凯，2023），而瘦素受体基因多态性与冠心病也逐渐被联系在一起。在一项关于瘦素通过炎症发生和心室重构促进心血管疾病进展的研究中，发现在急性心肌梗死的大鼠中，其心肌中瘦素蛋白表达显著升高，心功能明显减弱（黄宇翔 等，2022），确认瘦素在心血管疾病发展过程中发挥重要作用。关于 LEP 及LEPR 基因多态性与冠心病的关系仍需大量数据研究支持，进一步完善动脉粥样硬化的发生发展机制，有望从新的方向研究抑制动脉粥样硬化斑块的形成机制，为临床治疗提供更多机会。
  4．炎症细胞因子
  4.1 肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor ，TNF-α）
  近年来不断有研究证实，炎症反应是参与冠心病发生的重要机制。作为一种参与多种反应途径的炎症因子，肿瘤坏死因子-α（TNF-α）主要由巨噬细胞产生，主要是通过作用于肿瘤坏死因子受体参与炎症反应，其次是通过 NF-κB 途径来加强炎症作用（Roy et al.，2021）。冠心病会导致心肌组织释放大量 TNF-α，经血液循环后外周血 TNF-α水平急剧升高（仇晨光 等，2023）。有报道称，排除研究对象的性别、年龄、吸烟史、血糖、血压、感染等因素的影响，血脂正常的冠心病患者 IL-6、TNF-α在血浆中浓度显著高于正常对照者（滑世轩 等，2023；Wu et al.，2022）。炎症因子的失衡与冠心病病情严重程度有关，推测其可能参与了冠状动脉粥样硬化的过程。有研究显示，TNF-α浓度超过 36.0 mmol/L 时对心血管类疾病的影响有明显不同，心血管疾病的全因死亡率明显提高，因此可将此数值作为一个分界线进一步研究（王念鸿 等，2019）。综上所述，冠心病患者中的 TNF-α 是评估冠状动脉病变情况的有效指标，在一定程度上反映冠心病患者病变类型、程度及累积范围。临床上，对冠心病易感人群进行预防及患者干预治疗意义重大。
  4.2 白细胞介素（interleukin，IL）
  血浆中 IL-6 的表达和分泌主要受到白细胞介素-6（interleukin-6，IL-6）基因启动子的单核苷酸多态性的影响, 因此 IL-6 基因多态性也被认为是血脂异常、高血压等心血管疾病的重要调节因子（高雪婷和 陈小美，2023）。血管平滑肌细胞在受到 IL-6 影响后会大量增生，继而动脉粥样硬化斑块形成增多且不稳定性增加，经过一系列通路机制，最终导致冠心病的发生。国内已有研究证实 IL-6 基因多态性是冠心病易感危险因子，IL-6-572 G>C 基因多态性与冠心病风险升高的相关性十分显著（药红梅 等，2022）。结合不同地区样本分析，结果均证实冠心病组 IL-6 水平明显高于健康组，且冠心病患者冠状动脉粥样硬化程度加重（李家英 等，2023; You，2023）。此外还有临床样本研究显示，在经过 Toll 样受体 4（Toll-like receptor 4，TLR4）刺激后，与健康对照组相比的冠心病患者血浆 IL-6 水平大幅升高，使得 IL-6 在人体内的分泌情况对冠心病的发生发展造成不同程度的影响（胡丰林，2022；黄达 等，2023）。综上所述，冠心病与 IL-6 联系紧密，患者血清水平能反映其病情发展程度（周正雅 等，2023），可将其应用到临床诊断、治疗及预后等。由于血浆 IL-6 的水平受到 IL-6 基因的调节，因此许多研究将IL-6 基因作为冠心病易感性的候选基因。

  单核/巨噬细胞中生成的白细胞介素-1β（interleukin-1β，IL-1β）作为炎症免疫反应的启动子，可以诱导某些细胞因子的分泌来加重炎症反应（El Hadri et al.，2021；Orecchioni et al.，2022）。不断有研究证实 IL-1β 可以促进 IL-6、TNF-α 等基因的表达，加速 AS 形成。最新研究发现，当血浆 IL-1β≥15.810 pg/ml 时，对 2 型糖尿病合并动脉粥样硬化性心血管病进行诊断，其灵敏度和特异度均显著提高（赵真真 和 马云霞，2023），临床上有一定的预测价值，上述实验证实 IL-1β 与 AS 发展密切相关。临床样本的分析发现，相较于对照组，冠心病患者 IL-1β 基因所含的 mRNA 出现十分明显的高表达情况，证实 IL-1β 与冠心病的发生发展有着紧密的联系（Xu et al.，2022）。IL-1β在动脉粥样硬化斑块的形成及破裂过程起到重要作用。目前 IL-1β 与冠心病联系已成为热点话题，但关于其基因多态性是否影响冠心病发生以及具体影响机制，仍缺乏基础研究及临床数据支持。未来对 IL-1β 相关药物的研究开发，可能成为治疗冠心病的重要转折。
  5．总结与展望
  综上所述，ADTRP、Apo 家族、LEPR、TNF-α 及 IL 家族等基因均与冠心病发生发展密切相关（图1），通过研究基因与冠心病的联系可以深入挖掘冠心病的遗传病理机制。冠心病发病机制复杂，涉及通路广泛，且受到种族、环境等许多因素的制约，使得一些研究结果出现偏差，不能准确的为临床提供理论基础。结合新兴技（GWAS、基因编辑等），明确基因与疾病间的联系，才能更全面的为临床诊断、治疗及愈后提供理论依据。目前，国内在大样本和多中心的综合研究方面仍有不足，限制了某些研究的推广性和可靠性。应在国内外的基础上，寻找新的中国人群冠心病易感基因，并将已有的基因进行多态性分析，以获取更全面的数据;同时开展关于中国人群冠心病大规模多方位研究，获取更多与中国人群相关的致病基因位点，探索新的药物治疗靶点，为临床治疗提供针对性的方案，改善我国冠心病患者生存条件。
  随着基因组学的发展和对精准医学的追求，研究发现基因-基因间相互联系后共同参与冠心病的发病机制，为药物开发从单靶点走向多靶点奠定坚实的理论基础。大量数据显示不同地域人群患冠心病情况存在较大差异，推测与所处环境有关。环境与基因如何影响冠心病发病，参与途径、通路机制等都值得我们深入探究，未来或成为热门话题。将基因尽可能的与冠心病其它影响因素进行关联研究，精准分析不同群体患冠心病情况，才能为临床个体治疗提供更多的可能性，为患者争取更多的生存机会。总而言之，冠心病的研究未来应该朝着全面深入的方向发展，与临床相结合，才能更好的服务于临床。