缺血性脑卒中的分子机制研究进展(三)

二、缺血性卒中的基因组学研究进展

近年来，基因组学在冠心病、高血压、糖尿病等多种常见的复杂性疾病研究中取得了显著进展，并显示其中一些参与了心血管病和代谢功能的基因突变，如血管紧张素转换酶（angiotensin converting enzyme，ACE）基因插入或缺失突变以及载脂蛋白 E（apolipoprotein E，ApoE）基因突变产生的ε2、ε3、ε4 等位基因，也可能与缺血性卒中有关。然而，由于缺血性卒中具有异质性，既可能由单一危险因素所致，也可能由遗传和环境等多种危险因素协同作用所致，故发病机制更加复杂，至今尚未明确证明一种易感基因是其遗传致病因素。尽管如此，目前的遗传学和基因组学研究仍然表明，基因多态性在缺血性卒中流行病学、病因学、病理生理学以及预防、诊断和治疗中具有重要意义。

2.1 缺血性卒中基因组学研究的常用方法

单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphism.SNP）是研究基因突变和遗传性疾病的最常用方法。每个 SNP 代表一个碱基变化，现已知人约有 120 万个 SNP，它们编码或不编码，影响蛋白质的表达和功能。由于相邻 SNP 常常连锁不平衡，因此如果将某个 SNP 进行基因分型，便能作为一种标记物为临近的 SNP 提供遗传信息。在全基因组学研究兴起之前，研究人员主要利用基于 SNP 的连锁分析和候选基因关联研究识别缺血性卒中的遗传基因，并取得了一定成果。

随着人类全基因组图谱的完成和计算机高通量技术的应用，缺血性卒中的遗传机制研究很快转向全基因组扫描研究，如全基因组连锁分析（gnome-wide lineage analysis）和全基因组关联研究（genome-wide association study，GWAS）。目前，GWAS 和生物信息学的综合运用是缺血性卒中基因组学研究的最主要方法。此外，研究人员还通过结构遗传变异、基因转录水平变异以及表观遗传学水平变异等结构基因组学和（或）功能基因组学研究方法，从基因的不同水平和层次进一步阐明缺血性卒中的遗传机制。

2.2 缺血性卒中基因组学的主要研究结果

2.2.1 单基因遗传性缺血性卒中

缺血性卒中的遗传学研究分为 2 类——单基因遗传和多基因遗传。目前将患者年龄＜50 岁，无高血压、高血脂和糖尿病等常见危险因素，且已明确基因突变并遵循孟德尔遗传定律的缺血性卒中定义为单基因遗传性缺血性卒中。虽然这种类型的缺血性卒中仅占全部卒中类型的 1%，但其研究结果可靠，能为多基因遗传性缺血性卒中的研究提供重要线索。

伴皮质下梗死和脑白质病的常染色体显性遗传性脑动脉病（cerebral autosomal dominant arteriopathy with subcortical infarcts and leukoencephalopathy，CADASIL）是最常见的外显率较高的单基因缺血性卒中，临床呈反复发作的皮质下梗死、有先兆型偏头痛、进行性认知损害和出现精神症状。CADASIL 患者在位于人染色体 19p13.1 区域的 Notch3 基因发生缺失性突变，这一发现为临床筛查和诊断 CADASIL 提供了依据，并制备出 CADASIL 转基因小鼠。然而，Notch3 基因通过何种机制诱发卒中的作用机制仍不清楚，可能由于 Notch3 基因突变，使其蛋白表达水平发生改变，引起血管平滑肌肌动蛋白骨架形成异常，导致小动脉管壁变厚和纤维化，血管内皮细胞损害以及脑血管自动调节功能障碍，从而诱发卒中。

法布雷病（Fabry disease）是青年卒中的主要病因之一，呈 X 连锁隐性遗传，由于α- 半乳糖苷酶基因突变引起酶部分或完全缺乏，造成糖脂、球形三脂酰基鞘氨醇聚积在不同器官的细胞膜和溶酶体而致多脏器损害。既可影响大动脉，亦可累及小血管，多见后循环脑梗死和白质病变。研究表明，法布雷病与白细胞介素（interleukin，IL）-6 墓因多态性、内皮型一氧化氮合酶、V 因子和 Z 蛋白有关，但确切机制有待深入研究。

镰状细胞病（sickle cell disease，SCD）是儿童卒中的常见病因，呈常染色体隐性遗传，由于β- 球蛋白基因点突变使血红蛋白 B 链 N 末端的谷氨酸被缬氨酸替代，形成异常血红蛋白 S。SCD 主要累及大动脉，表现为可逆性脑白质病、脑静脉血栓形成以及颅内和蛛网膜下腔出血，以分水岭梗死较为多见，累及小动脉时可造成皮质下小梗死灶。

Sebastiani 等的研究显示，胎儿血红蛋白与细胞间黏附分子、P- 选择素以及转化生长因子 -β- 信号通路基因相互作用，调控卒中的发病风险，提示修饰基因多态性在单基因病中具有重要作用，也为多基因卒中的遗传机制研究提供了线索。

其他单基因遗传缺血性卒中包括常染色体显性淀粉样蛋白血管病、线粒体脑肌病伴高乳酸血症和卒中样发作（mitochondrial encephalomyopathy，lacticacidosis，and Stroke-like episodes，MELAS）综合征、高胱氨酸尿、Ehler-Danlos 综合征、马凡综合征和 Maeda 综合征等。利用基因组学研究方法，这些疾病的染色体定位和（或）致病基因均已被识别。

2.3多基因遗传缺血性卒中的基因组学研究

大部分缺血性卒中不是由 1 个或几个易感基因所致，而是由基因一基因和（或）基因一环境危险因素共同作用引发的多基因和多因素疾病，单个易感基因对表型的影响很小（相对危险度 1.2～1.5）。近年来业已发现许多与缺血性卒中密切相关的功能性 SNP 或候选基因及其染色体定位。