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静脉血栓形成的分子遗传学研究进展

2022-07-29
来源:求医网
关键词:静脉血栓形成(VTB) 遗传 基因

我国尚无静脉血栓形成(venous thrombosis,VTB)流行病学资料,但资料表明,西方国家发病率高达48/10万,并随年龄增长而升高[1]。而且随着对肺栓塞在我国临床意义的深入认识,多数致命性肺栓塞多起源于VTB,临床已认为VTB是肺栓塞的标识(marker),VTB已引起高度重视。

目前认为,静脉血栓形成危险因素可分为环境因素和遗传因素两部分。环境因素包括口服避孕药,恶性肿瘤,妊娠,手术或创伤,心力衰竭等,这些因素可引起血管内皮损伤和血液停滞。Vichow提出的血管内皮损伤、血液停滞、血液高凝状态已成为公认的血栓形成三要素。遗传因素主要针对其中的血液高凝状态而言。有遗传缺陷,并不一定有相应临床表现,即基因型与其表现型并不一定相符,只有在上述环境因素作用下才会发生VTB。这也是为什么骨科等术后患者有的发生静脉血栓形成而有的并不发生的原因,因为二者之间凝血因子由于遗传因素而致的功能状态不同。

通过家系调查及分子遗传学的研究发现,至少有12种基因参与静脉血栓形成,有400余种类型的基因损害(单个碱基对的替换丢失和插入),这12种基因分别编码以下12种蛋白:ATⅢ,凝血因子Ⅴ及XⅡ,纤维蛋白原的三条链(FGA,FGB,FGG),肝素辅助因子II(HCF2),纤溶酶原(PLG),蛋白C,蛋白S,凝血酶,凝血酶调节因子。目前关于上述12种血液蛋白相关基因的分子遗传学研究已经比较深入,静脉血栓形成的分子流行病学研究也已展开,这些研究对于探讨静脉血栓形成的发病机制,进行产前和人群基因诊断筛查,从而提高对VTB的认识及防治能力来说非常重要。我们即对此作一综述。

一、对于AT Ⅲ、蛋白C、蛋白S相关基因分子缺陷的研究,相关研究较多,国内李家增已作过总结[2],这里稍作一些补充。

1.临床上AT Ⅲ缺乏分为两型:Ⅰ型,AT Ⅲ及其抗原水平都低于正常;Ⅱ型,ATⅢ水平低于正常,但抗原水平正常,又根据其肝素结合区和活性反应区的状态分为Ⅱa,Ⅱb,Ⅱc三个亚型。当前,分子遗传学研究和这种分类方法结合很紧密。

现已发现了至少100个突变型的AT Ⅲ等位基因,大多数点突变导致的都是Ⅱ型ATⅢ缺乏。典型的突变包括:①Asp187:187位的Asn分别被Asp和Lys代替,被Asp代替产生Ⅱ型缺乏,被Lys代替产生Ⅰ型缺乏。而且被Asp代替后,导致ATⅢ活性对温度敏感,4℃的环境中,AT Ⅲ活性下降非常快。②在其肽链第402、404、405等氨基酸残基上发现了一些具有多向性效应的突变,这一类突变都有肝素结合区异常的特点。③联接区的突变:联接区的382Ala→Thr,384Ala→Ser或Pro,此类突变不影响与凝血酶正常联接,但可使联接部位稳定性降低。

2.蛋白C缺乏也分两型,具体分类方法已公认。目前在蛋白C基因上已发现了130余种碱基对突变,其中42%发生于CpG二核苷酸(C→T/G→A,转换时伴随甲基化介导的脱氨基反应)。作者根据蛋白C缺乏分型,将已发现的突变归结如下。

引起Ⅰ型蛋白C缺乏的突变:①疏水区突变,属于错义突变。例如:Gly197→Glu,ILE201→Thr等;②脯氨酸突变,如Pro279→Leu;这种突变可改变β转角的角度。③破坏α螺旋的突变,如:Met335→Thr;④阻碍蛋白分泌的突变,如:Gly376→Asp,突变后生成的蛋白质不能从粗面内质网转运到高尔基器。

引起Ⅱ型蛋白C缺乏的突变:Ⅱ型蛋白C缺乏患者大约占总数的10%,其基因突变主要集中在Gla和其丝氨酸蛋白酶区。这些突变虽然不影响蛋白构象和分泌,但也可导致功能改变,Greengard等[3]证明这种现象发生是因为此类突变为错义突变。①最典型的Gla区突变是Glu20→Ala[4]。研究发现突变后,磷脂不能增高凝血酶及其调节因子的活性,且对钙离子的依赖性也有变化。抗体结和实验证实此突变可引起蛋白C失去钙离子诱导下磷脂构象发生变化的能力。②Nishioka等[5]报道,蛋白C的Glu26→Lys后,降低了抗凝活性和凝血酶活性时间,也降低了磷脂作用下的FVa的失活率。

3.蛋白S缺乏研究最近有很多报道,国外也有人对此作过综述[6]。现仅补充关于C4b结合蛋白(C4bBP)的研究。

蛋白S在血中以两种方式存在,40%为游离方式,60%为和C4bBP结合的方式。研究发现,蛋白S缺乏的临床意义取决于血中游离方式存在的浓度,因为和C4bBP结合的蛋白S并无辅助活化蛋白C的作用[7]。所以,C4bBP是否正常直接影响到血中蛋白S。现已知,C4bBP是以其β链与蛋白S结合[8],故能引起β链改变的C4bBP基因缺陷即可影响血中蛋白S浓度。目前,还未见到相关C4bBP基因缺陷的研究报告。但有人已围绕蛋白S缺乏患者对以下两个方面展开研究:①含β链的C4bBP是否增多,因为血中有两种分子量的C4bBP,其中高分子量的C4bBP并不含有β链。②C4bBP与蛋白S的亲合力是否增高。

二、凝血因子Ⅻ(F Ⅻ)缺乏

自从Halbmayer等[9]报道了103例反复性静脉血栓形成的患者中,FⅫ缺乏患者占8%后,很多人开始研究F Ⅻ缺乏在静脉血栓形成中的作用,但目前还没有人在静脉血栓形成患者身上发现FⅫ基因的分子缺陷。

三、肝素辅助因子(HCF2

HCF2是除了AT Ⅲ以外,另一个重要的肝素依赖活性的凝血酶抑制因子。1987年,Andersson等[10]从1例杂合子携带者血中检测出HCF2基因点突变(CGC→CAC导致Arg189→His),人们才认识到HCF2可能导致静脉血栓形成。但目前发现的大多数HCF2基因缺陷患者均为健康献血者,无临床表现。研究表明[11],可能与其他基因的分子缺陷同时存在(如:F vleiden, 蛋白C基因缺陷)的情况下,会增加血栓形成的可能性。

四、凝血酶调节因子(thrombomodulin,TM)缺乏

TM是血管内皮细胞与抗凝有关的受体,每个内皮细胞上都有50000~100 000个TM,现已研究制备成TM缺陷状态的转基因小鼠。关于TM基因的分子缺陷,目前只见过1例报道[12],是从一名45岁的男性肺栓塞患者血中查到,为GAC→TAC,导致Asp168→Tyr,该患者ATⅢ,蛋白C,蛋白S,C4b结合蛋白,HCF2等其他因子都是正常的。

五、纤溶酶原缺乏状态

目前,纤溶酶原缺乏状态可分低纤溶酶原血症和纤溶酶原低活性血症。关于此病的分子遗传学研究目前刚刚起步。Dolan等[13]在752例健康献血者中发现20例纤溶酶原缺乏(占2.7%),这20例无1例有血栓形成。但Bugge等[14]发现转基因小鼠缺乏纤溶酶原却有血栓形成的表现。此现象原因还不清楚。

日本学者Tsutsumi等[15]1996年报道,日本94%的纤溶酶原低活性血症患者发生Ala601→Thr,这种突变在日本被称为纤溶酶原缺乏Ⅰ型。Ⅱ型纤溶酶原缺乏患者的突变为GTC→TTC,引起Val355→Phe,这种突变对纤溶酶原蛋白结构的稳定性有非常重要的影响。在日本,另一典型突变为TCC→CCC,导致Ser572→Pro,是Azuma等[16]1993年在一个家系调查中发现的,这个突变可以改变纤溶酶原的蛋白构象,从而影响其分泌,减低其活性。

六、纤维蛋白原

由于点突变引起的异常纤维蛋白原结构与其功能相关的分子遗传学研究有很多报道,日本学者松田道生已有过非常好的综述[17]。作者只补充纤维蛋白原低活性血症与静脉血栓形成的遗传学研究状况。大约有1%的静脉血栓患者与纤维蛋白原活性下降有关[18],关于其发生的分子遗传学研究报道越来越多。目前报道的活性降低的纤维蛋白原有ParisⅤ型,Baltimore Ⅰ型,Marburg型,Copenhagen型,Naples型等。以Naples型为例[19]:纤维蛋白β链上,GCT→ACT,引起Ala68→Thr,这种突变是隐性遗传,只有纯合子家系成员才会发生血栓形成。Marburg型是另一种纯合子遗传性的低活性纤维蛋白原[20],原因为AAA→TAA,导致Aα链C末端丢失149位氨基酸。

七、凝血因子Ⅴ(F Ⅴ)Leiden和抗活化蛋白C(APC)现象

抗APC现象在静脉血栓形成的发病中的作用颇为引人注目,现认为FⅤ Leiden 是抗APC现象发生的原因,现已证实抗APC现象是引起遗传性静脉血栓形成的最常见原因,在欧洲白种人中发生率为25%~65%,故FⅤ Leiden也被认为是静脉血栓形成的一项重要发病危险因素。

F Ⅴ外显子10的一种错义突变称为Leiden突变,可使患者血浆在加入外源性APC后活化部分凝血活酶时间(APTT)不延长,Bertina等[21]证实FⅤ Leiden使APC裂解F Ⅴa位点消失(F Ⅴa Arg 506),因而不能灭活FⅤa,为F Ⅴ Leiden引起抗APC现象的机制。

已有统计资料表明抗APC现象在国人正常人及血栓病患者中约占4%,但台湾一些学者的调查没有发现中国人有FⅤ Leiden突变现象[22],张之南[23]于1997年血液病学进展中也对FⅤ Leiden是否是国人静脉血栓形成的危险因素表示疑虑,但最近吴竞生等[24]的研究已明确显示国人正常人群中存在FⅤ Leiden突变。对于F Ⅴ Leiden、抗APC现象与国人静脉血栓形成之间的关系尚需研究,这有两种可能:①FⅤ Leiden突变在国人中发生率很低。②我们