文章编号:1006-2866(1999)02-0201-04中图分类号:Q78文献标识码:A
Analyses of apolipoprotein B gene polymorphisms and the clinical significance
Ma Liyuan1,FU Jidi2(1.Fuwai Heart Hospital,CAMS & PUMC,Beijing 100037; 2.Department of neurology of Tongren Hosputal,Beijing)
载脂蛋白(apo)是脂蛋白的组成成分,它们在胆固醇酯和甘油三酯的代谢过程中具有重要作用。主要的载脂蛋白有apo a、apo B、apo C、apo D和apo E。apo A主要存在于高密度脂蛋白(HDL)中,apoAI可激活卵磷脂-胆固醇酰基转移酶(LCAT),apo aⅡ可激活肝酯酶。apo C主要存在于极低密度脂蛋白(VLDL)中,apo cⅠ也可激活LCAT,apo CⅡ激活脂蛋白脂酶,apo CⅢ作用不清。apo d仅见于HDL中,其作用也不清楚。apo E主要存在于VLDL和乳糜微粒(CM)中,与组织间胆固醇的转移有关。载脂蛋白B(apo b)有二种亚型:apo B100和apo B48。apo B48在小肠中产生,仅见于CM,是apo b100的N-末端部分;apo B100是CM、低密度脂蛋白(LDL)和VLDL的主要结构蛋白质,能够与LDL受体相结合[1],它对含有apo b的脂蛋白的组装、分泌、降解密切相关,对维持体内血脂水平的恒定起重要作用,其水平升高是动脉粥样硬化(AS)主要危险因素之一。apo b基因位于人2号染色体短臂上,全长43 kb,含有28个内含子和29个外显子。在已知基因中,apo b基因具有最明显的多态性,其核苷酸变异有75处,其中导致氨基酸改变的有54处。目前研究较多的是XbaI、EcoRI及MspI酶切位点多态性以及3'端可变数目串联重复序列(Variable numble of tandemly repeated short DNA sequence,3'VNTR)和5'端信号肽编码区插入/缺失(Ins/Del)多态性,本文就这些位点的多态性及其临床意义做一综述。
1 apo B基因XbaI多态性及其临床意义
Xbal酶切位点多态性,是由于apoB基因cDNA第7673位核苷酸C→T突变,使第2488位密码子序列改变(ACC→ACT),从而产生一个Xbal内切酶识别位点,即X+等位基因,但并未改变所编码的氨基酸序列;无酶切位点的称X-等位基因。中国健康人群X+等位基因相对频率为0.024[2],显著低于欧美白种人[3],低于印度人(0.290)[4],而接近于日本人(0.04)[5]。由此可见,apo b基因Xbal位点的等位基因频率分布,在不同种族中差异较大,不同民族有其各自的遗传特征。可能与人类种族进化过程中遗传漂变或自然选择有关。多数研究证明,apoB基因Xbal位点多态性与血清脂质水平及apo b水平密切相关,XbaI酶切位点的X+等位基因与脂质代谢紊乱有关[6];Renges等[7]发现X+等位基因与较低水平的高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)有关,推测该等位基因可能与冠心病的发病有关。国内研究证实,动脉粥样硬化脑梗死患者和缺血性脑血管病患者X+等位基因频率明显高于正常人[8,9]。
由于XbaI酶切位点的多态性并未造成所编码的氨基酸被置换(均为苏氨酸),Renges等[7]推测Xbal多态性位点是一个遗传标记与apo b基因附近其它可影响胆固醇水平的DNA序列变异呈连锁不平衡;Turner等[10]进一步认为,这个DNA序列变异可能发生在apo b基因的受体结合区,引起apo B蛋白的三级结构改变,减弱了LDL与其受体的结合,从而影响LDL的分解代谢率,导致体内脂质水平异常,直接导致动脉粥样硬化或通过影响HDL-C水平增加动脉粥样硬化的易感性。汉族人与欧美白种人之间apo b基因变异所产生的X+等位基因相对频率的显著差异,从某种意义上提示,中国人群血清脂质水平低于欧美人群,除饮食等环境因素以外,这种遗传变异特征可能也起到一定作用。
2apo B基因MspI多态性及其临床意义
apoB基因第26外显子MspI酶切位点的限制性片段长度多态性是由于核苷酸第11039位碱基突变(G→A),使3611位氨基酸从精氨酸变为谷氨酰胺,从而导致限制性内切酶MspI的酶切位点消失[11]。据国外报道,欧洲人中少见等位基因M-的频率波动在0.07~0.12之间,而对健康中国汉族人群的研究表明,M-等位基因频率仅为0.02[12],明显低于欧洲人,这可能与种族差异有关,也可能受到样品选择标准不同、例数不同以及基因连锁等因素的影响。
apo B基因MspI酶切位点的RFLP可能与冠心病的发病有关,但与血浆脂质及载脂蛋白的关系不明显。这可能是由于环境因素、激素及其它遗传因素对血脂的影响较明显,掩盖了apo b这种基因多态性对血脂的影响,也可能与此位点的多态性和apo b基因其它位点的多态性存在连锁关系有关,如Rajut-Williams等[13]认为apoB基因MspI rFLP与EcoRI RFLP呈连锁不平衡,De Benedictis等[14]则认为MspI rFLP与Xbal RFLP呈连锁不平衡。研究apo B基因MspI RFLP的意义还在于,这种基因变异与家族性apo b缺陷症的变异完全相同,且位置接近。FDB是由于apo B基因第10708位核苷酸发生G→A的突变,使3500位密码子改变(CGG→CAG),精氨酸变为谷氨酰胺,阻碍apo b与LDL受体的结合,使血中apo B、LDL浓度升高,导致高脂血症、动脉粥样硬化等[15]。FDB的这种变异可能不是导致apo b与LDL受体结合障碍的唯一原因,apo B MspI RFLP是否也能影响apo b与LDL受体的结合,需进一步研究。
3apoB基因EcoRI多态性及临床意义
EcoRI酶切位点的RFLP是由于apo B基因第29外显子4154位密码子突变(GAA→AAA),使原有的EcoRI酶切位点消失,产生E-等位基因,并在氨基酸序列上由赖氨酸取代谷氨酸。EcoRI酶切位点的E-等位基因相对频率波动在0.10~0.20之间[16],正常中国汉族人群E+和E-等位基因相对频率为0.95和0.05[17],少见等位基因E-的发生频率明显低于文献报道。
Tybjaerg-Hansen[18]等报道,具突变的E-等位基因者VLDL-C和TG水平升高,并与冠心病关系密切。多数认为无明显影响[7]。叶平等人[17]对80例冠心病患者的研究证明,EcoRI酶切位点的RFLPs对血浆脂质及载脂蛋白水平无明显影响,提示此位点的RFLP对中国人冠心病发病可能无意义,但肯定的结论还需要扩大样本数进一步研究。
43'端可变数目串联重复序列(3'VNTR)及临床意义
VNTR位于apo B基因3'端最后1个密码子下游约500 bp内,起始于第2个多聚A信号下游73 bp处,也称高变区或小卫星区。这一区域由不同拷贝数的14~16 bp串联的重复序列组成,构成等位基因的高度多态性。此外,对VNTR的核苷酸序列分析还发现,每一重复序列的串联方式也有个体差异[19]。对不同种族的研究至今已发现22种等位基因,其中7种仅见于黑种人。
Friedl等[20]和Hegele等[21]对白种人的研究结果表明,冠心病组3'VNTR-B等位基因相对频率明显高于正常对照组,且与TC、LDL-C水平升高,HDL-C水平降低相关联,提示这些等位基因与冠心病的有关临床表现型有一定关联。目前对这种内在联系的确切机制尚不清楚。VNTR位于apo b基因3'端非编码区,对apo B基因的转录和翻译无影响。但是,VNTR十分接近于多聚A信号,有人认为其多态性可能影响多聚A腺苷化,进而干扰mRNA的稳定性[22]。对此仍有待验证。也可能是3'VNTR-B等位基因与apo b基因某一功能性核苷酸序列改变有连锁不平衡,直接影响体内脂质代谢或增加冠心病的易感性,成为一个与冠心病发病有关的遗传标志。不同地区报告的apo b基因VNTR等位基因相对频率存在种族差异[19,23],可能影响不同人种罹患冠心病的易感性。中国人血脂水平及冠心病发病率均明显低于欧美白种人,除了与饮食结构及生活方式不同有关外,其他与脂质代谢或冠心病有关的基因,或某一基因上多个变异点存在种族差异可能也有一定影响。因此,apo b基因的VNTR多态性作为与动脉粥样硬化相关的多种基因变异之一,可能与其他多基因、多因素相互作用,共同影响动脉粥样硬化的形成。
55'端信号肽编码区插入/缺失多态性及临床意义
1989年Boerwinkle等首先报道了apo B基因5'端信号肽编码区插入/缺失多态性[24],以后相继的研究进一步显示此位点的多态性对研究脂质代谢的遗传基础及预测冠心病易感人群有一定价值。apo b基因长43 kb,81 bp的前导序列编码27个氨基酸的信号肽,信号肽与蛋白质通过内质网膜的转运有关。人类信号肽为两种等位基因所编码:一种等位基因编码27个氨基酸残基的肽链,为插入型等位基因(Ins);另一种所编码的肽链为24个氨基酸残基组成,其中第14~16位残基缺失(leu-ala-leu),为缺失型等位基因(Del)。由此定义为信号肽序列Ins/Del多态性。
apoB基因Ins/Del多态性等位基因相对频率分布存在种族差异。少见Del等位基因相对频率范围从0.09[25](爪蛙人)到0.42(高加索人)不等。中国人群中以Ins等位基因相对频率占优势,少见Del等位基因相对频率为0.259[26],显著低于
