冠心病(coronary heart disease, CHD)是冠状动脉粥样硬化病变引起的血管腔狭窄或梗阻,进而导致心肌缺血、缺氧或坏死的心脏病。据《中国心血管病报告2018》概要,心血管病目前居中国疾病死亡构成的首位,患病率及死亡率仍处于上升阶段[1]。遗传因素在CHD的发生和发展中起着极为重要的作用,近年来越来越多的心血管病遗传易感基因和变异位点被发现和鉴定出来[2,3]。脂联素(adiponectin, APN)是脂肪组织分泌的一种具有心血管保护作用的活性多肽。人类APN由244个氨基酸构成,分子量约为30 kDa。在体内,APN通过激活腺苷酸活化蛋白激酶(adenine monophosphate activated protein kinase, AMPK)/过氧化体增殖物激活型受体α(peroxisome proliferator-activated receptorα, PPARα)信号通路而促进脂肪分解[4,5,6],增强胰岛素敏感性[6],抗炎[7,8]和抗动脉粥样硬化[7]。大量研究结果表明,血清APN水平降低与CHD风险增高显著相关[9,10,11,12]。APN基因多态性与APN的分子功能、血浆水平以及CHD风险密切相关。本文就近年来APN基因多态性与CHD相关性的研究进展以及分子机制作一综述。

1、APN基因及其多态性

APN基因位于人类3号染色体q27区域,全长17 kb,包含3个外显子和2个内含子。APN基因所在的区域与2型糖尿病和代谢综合征密切相关,对心血管病危险因素有显著影响[13]13]。APN基因呈现高度多态性,在美国国家生物技术信息中心单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism, SNP)数据库(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/snp/)中检索,人APN基因内部及周围大约有4 000多个变异位点,其中绝大多数分布在非编码区。根据在基因中的分布可将这些位点分为启动子区多态性(rs266729、rs17300539和rs16861194等)、外显子区多态性(rs2241766)、内含子区多态性(rs1501299、rs12495941和rs822395等)和3′端非翻译区(3′UTR)多态性(rs2082940、rs12629945和rs6773957)等。

2、APN基因多态性与CHD的研究进展

病例-对照研究及Meta分析结果显示,APN基因上的一些多态性位点与CHD显著相关。其中,位于启动子区(rs266729)、外显子区(rs2241766)和内含子区(rs1501299)的三个多态性位点被广泛报道与CHD显著相关,其他位点如rs12495941、rs822395、rs182052、rs3774261和rs17366568也有报道。

2.1启动子区多态性与CHD

启动子区rs266729位点被大量报道与CHD显著相关,其他位点如rs17300539、rs16861194和rs6444175等也有报道。

2.1.1 rs266729位点与CHD

rs266729位点(又名-11377C>G)位于转录起始点上游-1 005bp处,由C变异成G生成。次要等位基因G在亚洲人群中的频率为0.16～0.31,在高加索人群中的频率为0.20～0.28。一系列病例-对照研究结果显示G等位基因是心血管病危险因素,显著增加CHD的风险。在中国瑶族和汉族人群中,刘运端等[14]14]采用病例-对照研究比较了G等位基因在CHD组与对照组之间的频率差异,发现G等位基因频率在CHD组显著增高,提示G等位基因是CHD的危险因素。另一项来自青岛大学的研究证实了这一研究结果,研究人员以非酒精性脂肪性肝病患者为对象,发现合并有CHD的患者其G等位基因频率较单纯非酒精性脂肪性肝病者显著升高[15]15]。在中国女性中,Zhong等[16]16]发现rs266729多态性与CHD显著相关,G等位基因增加CHD的风险。在日本人群中,Oguri等[17]17]报道G等位基因在心肌梗死患者中的频率较对照组显著升高。在高加索人群中,Gable等[18]18]和Stenvinkel等[19]19]也报道G等位基因频率在CHD患者中显著升高。然而,其他几项分别来自中国[20]20]、美国[21]21]、意大利[22]22]和英国[23]23]的病例-对照研究没有观察到rs266729多态性与CHD显著相关。研究结果不一致的原因可能由样本量、种族和人群异质性引起。Meta分析通过合并同类研究,以增大样本量的方式降低种族和人群异质性对结果的影响,得到的结果更为可靠。Yang等[24]24]和Zhou等[25]25]通过Meta分析,分别纳入8项研究(7 439名参试者)和13项研究(10 603名参试者),结果显示rs266729多态性G等位基因显著增加CHD的风险。最近,Kanu等[26]26]共纳入了29项研究和29 021名受试者,分析结果与先前的两项Meta分析一致,即rs266729位点G等位基因显著增加CHD的风险。

2.1.2其它启动子区多态性与CHD

在启动子区其它位点如rs6444175[27]27]、rs16861194[27,28]27-28]和rs17300539[20,29]20,29]与CHD的相关性研究中,未发现这些位点与CHD相关。但是,Hou等[30]30]最近通过Meta分析,共纳入4项研究和3 089名受试者,发现rs17300539多态性A等位基因与CHD显著相关。单项研究与Meta合并分析结果不一致的原因可能是由于单项研究样本量小,统计学效力低下,在分析中出现假阴性结果。

2.2外显子区rs2241766多态性与CHD

在APN基因外显子区,仅rs2241766位点与CHD的研究报道较多,其它位点与CHD的相关性研究较为少见。rs2241766位点(又名+45T>G)位于APN基因第2外显子,由T变异成G生成,变异后第15位遗传密码由GGT变成GGG,但其所编码的氨基酸没有发生改变,仍为甘氨酸。次要等位基因G在亚洲人群中的变异率为0.21～0.30,在高加索人群中的变异率为0.16～0.23,在其他人群中的变异率为0.12～0.28。一系列病例-对照研究结果显示,G等位基因是CHD的易感等位基因。在中国人群中,Chen等[31]31]报道CHD的风险随G等位基因数量逐步增加;与TT基因型比较,GT基因型和GG基因型的CHD风险分别增加1.4和2.1倍。Zhang等[20]20]报道rs2241766与心肌梗死显著相关,G等位基因频率在心肌梗死组显著增加。张闽等[27,32]27,32]报道G等位基因显著增加早发CHD和早发心肌梗死的风险。在韩国糖尿病患者人群中,Ji等[33]33]报道rs2241766多态性与CHD显著相关,G等位基因携带者的CHD发病率显著高于TT基因型人群。在高加索人群中,两项来自欧洲的研究结果显示,rs2241766多态性G等位基因显著增加CHD的风险[23,29]23,29]。在法国糖尿病患病人群中,Lacquemant等[23]23]报道G等位基因使CHD风险显著增加2.3倍。在伊朗和巴西人群中,研究人员也发现rs2241766多态性G等位基因与CHD风险增加相关联[34,35,36]34-36]。然而,其他几项分别来自中国[37]37]、美国[21]21]、意大利[22]22]、希腊[38]38]和韩国[39]39]的研究,均没有观察到rs2241766多态性与CHD相关联。Kanu等[26]26]最近通过Meta分析,共纳入40项研究和25 548名参试者,发现rs2241766多态性与CHD显著相关,G等位基因增加CHD的风险,这一分析结果与此前的几项Meta分析结果一致[30,40,41]30,40-41]。

2.3内含子区多态性与CHD

在APN基因的内含子区,rs1501299位点被广泛报道与CHD显著相关。此外,也有研究显示rs12495941、rs822395、rs182052、rs3774261和rs17366568等五个多态性位点与CHD之间存在显著相关性。

2.3.1 rs1501299位点与CHD

rs1501299多态性(又称+276G>T)位于APN基因第2内含子,由G变异成T生成。次要等位基因T在亚洲人群中的变异率为0.26～0.38,在高加索人群中的变异率为0.27～0.31,在其他人群中的变异率为0.32～0.33。目前国内外对rs1501299多态性与CHD的研究报道不一致,一些研究结果显示T等位基因是CHD的危险因素,而另一些研究则得出了相反的结果,即T等位基因对心血管具有保护作用,其频率在CHD患者群体中显著降低。

T等位基因是CHD的危险因素。在中国人群中,Gui等[42]42]报道rs1501299多态性与CHD显著相关,T等位基因携带者CHD风险较非携带者显著升高。Chen等[31]31]报道CHD的风险随T等位基因数量逐步增加,与GG基因型比较,TG基因型和TT基因型者CHD风险分别增加1.3和1.9倍;此外,研究人员还发现rs1501299多态性与吸烟存在交互作用,与不吸烟的GG基因型相比,携带T等位基因且吸烟的个体CHD风险增加3.6倍。rs1501299多态性可能也与性别存在交互作用,在中国香港人群中,Cheung等[28]28]开展了一项长达16年的纵向研究,发现在男性中T等位基因显著增加CHD风险,而在女性中两者之间没有相关性。在希腊高加索人群中,Antonopoulos等[38]38]报道rs1501299位点T等位基因携带者较非携带者心肌梗死风险显著增加2.6倍。Zhang等[43]43]通过Meta分析,共纳入31项研究和27 186名受试者,发现在总体人群中rs1501299多态性与CHD不相关,但在东亚人群中,TT基因型个体的CHD风险较G等位基因携带者显著增加。

相比之下,更多的研究结果显示T等位基因是CHD的保护性因素。在中国人群中,阎娇娟等[44]44]报道rs1501299多态性T等位基因显著降低CHD的风险。Li等[45]45]报道T等位基因显著降低CHD的发病风险及严重程度。在高加索人群中,Chiodini等[22]22]报道T等位基因与心肌梗死呈负相关,TT基因型者心肌梗死发病风险较G等位基因携带者显著降低约50%。在巴西人群中,Oliveira等[36]36]也有类似的发现,即TT基因型者CHD风险较G等位基因携带者显著降低约50%。在糖尿病人群中,Bacci等[46]46]和Esteghamati等[35]35]分别以高加索人群和伊朗人群为研究对象,一致发现T等位基因显著降低CHD的风险。几项Meta分析[30,41,47]30,41,47]结果也显示,T等位基因与CHD显著负相关。Zhang等[47]47]通过Meta分析,共纳入27项研究和27 122名受试者,发现rs1501299多态性T等位基因频率在CHD患者中显著降低。Hou等[30]30]最近通过Meta分析,共纳入23项研究和17 333名受试者,发现在高加索人群中rs1501299多态性T等位基因与CHD风险降低显著相关。Zhao等[41]41]通过Meta分析,共纳入10项研究和7 345名受试者,发现在糖尿病患者中rs1501299多态性与CHD显著相关,TT基因型个体的CHD风险较G等位基因携带者降低约50%。

也有一些研究结果提示rs1501299多态性与CHD不相关。在中国瑶族和汉族人群中,刘运端等[14]14]采用病例-对照研究比较了T等位基因在CHD组与对照组之间的分布差异,结果显示T等位基因与CHD不相关。另外两项研究,分别来自天津市胸科医院[48]48]和首都医科大学[20]20],也未检测到rs1501299多态性与CHD显著相关。在法国高加索人群[23,29]23,29]和韩国人群[39]39]中,研究人员报道rs1501299多态性与CHD不相关。

以上研究结果高度不一致的原因可能是APN基因rs1501299多态性与环境因素存在显著的交互作用,不同基因型的个体在特定的环境条件下对APN的表达和功能有不同的影响。另外,样本量、种族和人群异质性可能也是导致研究结果不一致的重要原因。rs1501299多态性与CHD的相关性有待进一步研究,需要从种族、膳食、年龄、吸烟和性别等方面探究研究结果不一致的原因。

2.3.2其它内含子区多态性与CHD

除rs1501299位点外,rs822395、rs7649121、rs12495941、rs3774261和rs17366568等五个内含子区多态性也被报道与CHD显著相关。rs822395多态性位于APN基因第1内含子,包括C和A两种等位基因。Qi等[21]21]在美国女性糖尿病患者中发现rs822395位点C等位基因显著增加CHD的风险,与AA基因型比较,CC基因型者CHD风险增加1.8倍。rs7649121多态性位于第1内含子,包括A和T两种等位基因。Chen等[31]31]在中国人群中报道T等位基因频率在CHD组显著降低,是CHD的保护性等位基因。与Chen等[31]31]的报道一致,李杨等[48]48]在中国人群中也发现T等位基因显著降低CHD的风险,AT基因型者CHD风险较AA基因型显著降低。rs12495941多态性位于第1内含子,包括G和T两种等位基因。Peters等[49]49]报道T等位基因显著降低CHD的风险,是CHD的保护性等位基因。rs3774261多态性位于第2内含子,包括A和G两种等位基因。Kanu等[50]50]在中国人群中报道G等位基因显著增加CHD的风险。rs17366568多态性位于第1内含子,包括G和A两种等位基因。Peters等[49]49]报道A等位基因显著增加CHD的风险。其它内含子区多态性如rs822396[20,28]20,28]、rs3774262[48]48]、rs9882205[27]27]、rs182052[27]27]、rs16861205[27]27]、rs822393[27]27]和rs3774261[27]27]虽有研究报道,但未发现其与CHD相关联。

2.4 3′端非翻译区(3′UTR)多态性与CHD

rs2082940多态性位于APN基因的3′UTR,包括T和C两种等位基因。在中国人群中,Kanu等[50]50]报道rs2082940多态性与CHD显著相关,C等位基因显著增加CHD的风险。rs12629945多态性位于3′UTR的下游,距离转录终止点874 bp,包括G和A两种等位基因。张闽等[27]27]在中国汉族人群中发现rs12629945多态性与早发CHD显著相关,A等位基因显著增加早发CHD的风险。其它3′UTR多态性如rs6773957[27]27]、rs1063538[27]27]、rs1063539[27]27]和rs1063537[50]50]与CHD不相关。

3、APN基因多态性与CHD的关联机制

APN基因多态性可能通过影响APN的表达水平和分子功能,改变细胞内代谢与炎症相关的信号通路,使脂质合成增加,分解减弱,黏附分子表达增强,造成血脂紊乱和血管内皮损伤,从而增加CHD的发病风险(图1)。

图1.脂联素基因多态性影响冠心病风险的可能机制

3.1通过降低APN的表达水平而导致CHD

大量研究表明,血浆APN水平与CHD呈负相关,APN水平降低伴随CHD的风险增加[9,10,11,12]9-12]。rs266729、rs2241766和rs7649121等多态性位点可能通过降低APN的表达水平而增加CHD的风险。启动子区rs266729多态性G等位基因是CHD的易感等位基因[14,15,16,17,18]14-18]。在中国汉族[51]51]和壮族[37]37]人群中,研究人员发现rs266729多态性G等位基因携带者的APN水平较非携带者显著降低。在高加索人群中,Divella等[52]52]也报道rs266729多态性G等位基因携带者的APN水平较非携带者显著降低。外显子区rs2241766多态性G等位基因是CHD的易感等位基因[31,32,33,34,35,36]31-36]。在中国人群中,张闽等[27]27]和徐丽等[53]53]报道rs2241766多态性G等位基因显著降低APN水平,同时显著增加CHD风险。在中国汉族人群中,李杨等[48]48]报道内含子区rs7649121多态性T等位基因显著降低APN水平,也显著升高CHD的风险。

3.2通过引起血脂代谢紊乱而导致CHD

血脂异常是CHD的独立危险因素,占人群归因危险度的50%[54]54]。甘油三酯(triglyceride,TG)、总胆固醇(total cholesterol,TC)和低密度脂蛋白胆固醇(low-density lipoprotein cholesterol,LDLC)升高,和(或)高密度脂蛋白胆固醇(high-density lipoprotein cholesterol,HDLC)降低,均增加CHD的风险。启动子区rs266729多态性G等位基因是CHD的易感等位基因[14,15,16,17,18]14-18]。在中国汉族人群中,程钰婷等[51]51]和Du等[15]15]报道G等位基因携带者的TC、TG、LDLC水平较非携带者显著升高。在波兰高加索人群中,Leońska-Duniec等[55]55]报道rs266729多态性G等位基因携带者的LDLC水平较非携带者显著升高。在伊拉克糖尿病患者中,Kaftan等[56]56]报道rs266729多态性G等位基因携带者的HDLC水平较非携带者显著降低。外显子区rs2241766多态性G等位基因是CHD的易感等位基因[31,32,33,34,35,36]31-36]。在中国肥胖人群中,陈晓毓等[57]57]报道rs2241766多态性G等位基因携带者TG、LDLC水平较非携带者显著升高,HDLC水平较非携带者降低。在中国壮族人群中,研究人员发现rs2241766多态性G等位基因携带者的HDLC水平较非携带者显著降低[58]58]。在韩国人群中,Ji等[33]33]报道rs2241766多态性G等位基因携带者的CHD发病率较非携带者显著增高,同时其HDLC水平显著降低。在土耳其肥胖人群中,Ergören等[59]59]报道rs2241766多态性G等位基因携带者的TC和LDLC水平较非携带者显著升高。其它几项研究显示rs2241766多态性G等位基因与TG升高相关联[29,37,60]29,37,60]。在中国人群中,Gui等[42]42]报道内含子区rs1501299多态性T等位基因携带者CHD风险显著增加,同时其LDLC水平也显著升高。在印度人群中,Kaur等[61]61]报道rs1501299多态性T等位基因携带者TC、TG、LDLC水平较非携带者显著升高,HDLC水平较非携带者显著降低。

3.3通过影响其它心血管病危险因素而导致CHD

高血压是CHD的重要危险因素,Brunström等[62]62]最近通过Meta分析,共纳入123项研究和613 815名受试者,发现收缩压每降低10 mmHg,CHD的风险降低17%。启动子区rs266729多态性G等位基因是CHD的易感等位基因[14,15,16,17,18]14-18]。在中国人群中,叶枫等[63]63]报道rs266729位点G等位基因携带者收缩压和舒张压较非携带者均升高。Fan等[64]64]通过Meta分析,共纳入11篇文献和10 455名参试者,发现rs266729多态性GG基因型者血压较C等位基因携带者显著升高。肥胖(特别是腹型肥胖)与心血管病关系密切[65]65]。在中国糖尿病患者中,贾玫等[66]66]报道rs266729位点G等位基因携带者收缩压、体质指数(body mass index,BMI)较非携带者增高。在伊朗人群中,Helma等[67]67]报道rs266729多态性G等位基因携带者的腰围较非携带者升高。外显子区rs2241766多态性G等位基因是CHD的易感等位基因[31,32,33,34,35,36]31-36]。陈晓毓等[57]57]报道rs2241766位点G等位基因携带者舒张压、BMI较非携带者显著增高。在伊拉克糖尿病患者中,Hussain等[60]60]报道rs2241766多态性G等位基因携带者的BMI较非携带者升高。

4、展 望

近年来,随着CHD的发病率和致死、致残率在全球范围内不断攀升,对其遗传易感性的研究在世界范围内广泛地开展。各国研究人员对APN基因多态性与CHD的相关性做了一系列探索,基本明确了启动子区rs266729多态性和外显子区rs2241766多态性与CHD显著相关。内含子区rs1501299多态性与CHD的关系虽然研究报道较多,但危险等位基因仍不明确,需要进一步研究。另外,以下问题值得进一步探索:(1)APN基因多态性如rs266729、rs2241766和rs1501299对APN的表达水平及分子功能的影响;(2)APN对CHD危险因素如血压、血脂和炎症的影响;(3)APN作为临床降血脂、降血压、抗动脉粥样硬化药物的研究。APN作为脂肪组织分泌的具有心血管保护作用的活性多肽,有望成为CHD及其它代谢性疾病的治疗药物。本文总结了近年来APN基因多态性与CHD的相关性以及可能机制,为阐明CHD发病的遗传机制、遗传诊断及其防治提供理论依据。

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基金:四川省教育厅重点项目(17ZA0172);南充市校合作科研专项(NSMC20170403).