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      急性冠脈綜合征血清MMP-3水平及其基因啟動(dòng)子區(qū)域5A/6A多態(tài)性

      2010-06-19 06:45:48李偉明徐亞偉魏毅東沈建穎
      中華老年多器官疾病雜志 2010年6期
      關(guān)鍵詞:等位基因多態(tài)性基因型

      張 戟,楊 虹,李偉明,徐亞偉,魏毅東,王 勇,沈建穎,聞 靜,明 強(qiáng)

      急性冠脈綜合征 (acute coronary syndromes,ACS)是以冠狀動(dòng)脈粥樣硬化斑塊破裂或侵蝕、繼發(fā)完全或不完全閉塞性血栓形成為病理基礎(chǔ)的一組臨床綜合征,ACS導(dǎo)致的致命性心肌梗死和猝死約占全球死亡人數(shù)的1/3[1]。細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix,ECM)的降解貫穿于動(dòng)脈粥樣硬化(atherosclerosis,AS)發(fā)生發(fā)展的整個(gè)過程?;|(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase,MMP)是一組可降解ECM中分子成分的內(nèi)肽酶家族,其中MMP-3是動(dòng)脈粥樣硬化斑塊進(jìn)展及破裂過程中的關(guān)鍵酶,可通過消化纖維帽成分破壞其結(jié)構(gòu)而加速斑塊破裂,是造成斑塊不穩(wěn)定的重要原因之一。本研究對(duì)涉及影響ACS斑塊不穩(wěn)定性的MMP-3基因啟動(dòng)子區(qū)域的5A/6A單核苷酸多態(tài)性(single nucleotide polymorphism,SNP)進(jìn)行了檢測(cè),對(duì)ACS患者進(jìn)行基因分型及病例-對(duì)照關(guān)聯(lián)分析,并對(duì)MMP-3在血清中表達(dá)水平進(jìn)行分析,探討MMP-3血清水平及其基因啟動(dòng)子區(qū)域的5A/6A單核苷酸多態(tài)性與ACS的相關(guān)性,同時(shí)分析吸煙是否在此基礎(chǔ)上對(duì)ACS具有協(xié)同影響的作用。

      1 對(duì)象與方法

      1.1 對(duì)象 2007年10月至2008年12月于同濟(jì)大學(xué)附屬第十人民醫(yī)院心內(nèi)科行冠狀動(dòng)脈造影術(shù)檢查者,所有研究對(duì)象均在知情同意后參與研究。ACS組135(男92,女43)例,平均年齡 (67±10)歲 。均根據(jù)臨床缺血性胸痛的表現(xiàn)、心電圖的動(dòng)態(tài)演變及血清心肌標(biāo)志物濃度的動(dòng)態(tài)改變,經(jīng)冠狀動(dòng)脈造影確診(至少一支心外膜下冠狀動(dòng)脈或其主要分支狹窄≥50%者),診斷符合美國(guó)心臟學(xué)會(huì)和美國(guó)心臟病協(xié)會(huì)(ACC/AHA)的診斷標(biāo)準(zhǔn)[2]。對(duì)照組71(男43,女28)例,平均年齡 (64±11)歲,為同期冠狀動(dòng)脈造影陰性(心外膜下冠狀動(dòng)脈或其主要分支狹窄<50%),經(jīng)病史、體檢、心電圖等檢查無(wú)ACS表現(xiàn)。入選對(duì)象均為我國(guó)上海地區(qū)漢族人群,無(wú)血緣關(guān)系,除外腎病綜合征、肝腎功能不全、肝臟疾病、甲狀腺和腎上腺疾病等影響脂質(zhì)代謝的疾病。

      1.2 血液檢測(cè)指標(biāo) 研究對(duì)象均于冠脈造影術(shù)前經(jīng)橈動(dòng)脈抽取動(dòng)脈血檢測(cè)血清MMP-3濃度,其他血樣本為入院即刻或(和)禁食12 h后取外周靜脈血測(cè)定。血清MMP-3濃度以酶聯(lián)免疫吸附方法(enzyme linked immunosorbent assay,ELISA)測(cè)定(上海西唐生物科技有限公司)。DNA血樣以EDTA-K2抗凝,異丙醇抽提法提取人白細(xì)胞基因組DNA,適量雙蒸水溶解,核酸分析儀測(cè)定DNA濃度,-80℃保存。

      1.3 PCR擴(kuò)增樣本DNA目標(biāo)片段 引物由上海生工公司合成,上游引物為5′-GAT TAC AGA CAT GGG TCA CA-3′,下游引物為 5′-T TT CAA TCA GGA CAA GAC GAA GT T T-3′。采用的PCR反應(yīng)體系(50 μ l)中含 10 pmol/L的引物、0.2 mmol/L dNTPs、2 mmol/L MgCl2和 2 U Taq酶。擴(kuò)增條件為:95℃變性30 s,55℃退火30 s,72℃延伸 30 s,35個(gè)循環(huán),最后在 72℃延伸10 min。

      1.4 酶切反應(yīng) PCR最終產(chǎn)物長(zhǎng)度為120 bp,使用XmnⅠ限制性內(nèi)切酶進(jìn)行酶切,在5A/5A純合子片段上有一個(gè)XmnⅠ的識(shí)別位點(diǎn),5′-GAA(N)4TTC-3′內(nèi)切酶可以將 PCR產(chǎn)物切為 97 bp與23 bp兩個(gè)片段,而6A/6A純合子則不能被酶切。剩余的PCR產(chǎn)物被用于測(cè)序鑒定序列。

      1.5 PCR產(chǎn)物基因型分析 本研究根據(jù)Dunleavey等[3]的方法,在必要的修飾后進(jìn)行MMP-3啟動(dòng)子區(qū)域的基因型分析。于ABI 377型全自動(dòng)測(cè)序儀上作DNA序列測(cè)定。

      1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 應(yīng)用SPSS 13.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和統(tǒng)計(jì)。組間各臨床變量均數(shù)的差異比較采用t檢驗(yàn);不同基因型間MMP-3血清濃度比較用單因素方差分析;組間基因型、等位基因頻率比較用檢驗(yàn)。相關(guān)疾病的等位基因和基因型風(fēng)險(xiǎn)率采用比值比(odds ratio,OR)表示,并進(jìn)行危險(xiǎn)度相關(guān)性分析。以對(duì)照組樣本計(jì)算,統(tǒng)計(jì)基因型為純合子和雜合子的期望頻數(shù),并檢驗(yàn)是否符合 Hardy-Winberg平衡。多因素分析采用logistic回歸模型分析。以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

      2 結(jié) 果

      2.1 兩組人群一般情況指標(biāo)比較 ACS組平均年齡、性別構(gòu)成、體質(zhì)量指數(shù)與對(duì)照組相比無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05);ACS組中有吸煙史、高血壓史及糖尿病史者也明顯多于對(duì)照組(P<0.01)。ACS組血脂水平(總膽固醇、甘油三酯、低密度脂蛋白膽固醇、高密度脂蛋白膽固醇)及血清炎性標(biāo)志物水平(C反應(yīng)蛋白、纖維蛋白原)均高于對(duì)照組,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均 P<0.05;表1)。

      表1 ACS組及對(duì)照組一般資料

      2.2 PCR-RFLP檢測(cè)MMP-3多態(tài)性 應(yīng)用PCR方法成功擴(kuò)增到120 bp的特異性片段,產(chǎn)物作回收,純化,經(jīng)限制性內(nèi)切酶XmnⅠ酶切后,2.5%瓊脂糖凝膠電泳。部分樣本酶切結(jié)果見圖1。

      圖1 2.5%瓊脂糖凝膠電泳圖

      2.3 ACS組和對(duì)照組基因頻率比較 MMP-3基因啟動(dòng)子區(qū)5A/6A單核苷酸多態(tài)的基因型在ACS組和對(duì)照組中的分布有差異(P<0.05),5A/5A型基因在ACS組高于對(duì)照組(P<0.05),5A/6A型基因在ACS組高于對(duì)照組(P<0.05)。其分布經(jīng)檢驗(yàn)符合Hardy-Weinberg平衡(表2)。

      2.4 MMP-3基因多態(tài)性對(duì)ACS的發(fā)病危險(xiǎn)度影響的分析 在ACS組中5A等位基因頻率高于對(duì)照組(P<0.05),而且5A/5A+5A/6A基因型頻率亦高于對(duì)照組(OR=1.36,95%CI 1.08~1.72,P<0.05;表 2)。

      2.5 ACS各亞組間MMP-3血清濃度的比較ACS各亞組中血清MMP-3濃度均值都高于對(duì)照組〔n=71,(34±11)μ g/L〕,但不穩(wěn)定型心絞痛〔n=46,(37±13)μ g/L〕組與對(duì)照組比較無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05)。相對(duì)于對(duì)照組,非ST段抬高性心肌梗死組〔n=47,(42±14)μ g/L〕與ST段抬高性心肌梗死組〔n=42,(69±34)μ g/L〕的 MMP-3血清濃度均顯著升高(P<0.01)。

      2.6 ACS組MMP-3不同基因型組間血清MMP-3濃度的比較 ACS組5A/5A與5A/6A基因型組間血清MMP-3濃度比較有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異〔(65±48)vs(47±22)μ g/L,P <0.05〕;ACS組 5A/5A+5A/6A與6A/6A基因型組間血清MMP-3濃度比較有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異〔(52±32)vs(42±25)μ g/L,P <0.05〕。

      2.7 多因素logistic回歸分析 將全體研究對(duì)象作為整體進(jìn)行分析,以性別,吸煙,高脂血癥,糖尿病,高血壓,5A/5A+5A/6A作為自變量(X),有無(wú)ACS作為應(yīng)變量(Y),進(jìn)行多因素logistic回歸分析,分析發(fā)現(xiàn)吸煙、高脂血癥、糖尿病、高血壓為ACS的主要危險(xiǎn)因子,5A/5A+5A/6A基因型(OR=2.11,95%CI 1.23~5.11,P<0.01)亦是ACS發(fā)病的獨(dú)立危險(xiǎn)因子(表3)。

      表3 ACS各危險(xiǎn)因子的多因子logistic回歸分析

      2.8 MMP-3基因啟動(dòng)子區(qū)5A/6A多態(tài)性與吸煙對(duì)ACS的危險(xiǎn)度分析 同為不吸煙者,攜帶5A等位基因者較攜帶6A/6A基因者有較高的患ACS的風(fēng)險(xiǎn),吸煙并攜帶6A/6A基因者較不吸煙攜帶6A/6A者有4倍的風(fēng)險(xiǎn)患ACS,而吸煙并攜帶5A等位基因者較不吸煙攜帶6A/6A者有5倍的ACS患病風(fēng)險(xiǎn),且有顯著差異(P<0.01;表4)。

      3 討 論

      從穩(wěn)定性冠心病轉(zhuǎn)變?yōu)槲<吧腁CS的病理基礎(chǔ),主要是動(dòng)脈粥樣硬化斑塊破裂,引起血小板黏附、聚集,凝血因子激活和血栓形成,導(dǎo)致冠狀動(dòng)脈完全或不完全阻塞[4],所以ACS的發(fā)生與冠狀動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的不穩(wěn)定性有關(guān),尋找一種能更精確地了解斑塊性質(zhì)、鑒別不穩(wěn)定斑塊的方法非常重要。相對(duì)于影像學(xué)檢查方法,探討ACS遺傳易感性的基因標(biāo)志也是近年心血管領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)[5]。在正常的動(dòng)脈組織內(nèi)檢測(cè)不到蛋白水解酶活性,但在動(dòng)脈粥樣硬化斑塊,特別是不穩(wěn)定斑塊內(nèi)MMP等蛋白水解酶的活性顯著升高,導(dǎo)致組成纖維帽的ECM降解,強(qiáng)度減小,這被認(rèn)為是斑塊纖維帽變薄易破裂的主要原因。而抑制MMPs活性,可提高動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的穩(wěn)定性,減少臨床事件的發(fā)生[6,7]。這些研究為冠狀動(dòng)脈不穩(wěn)定性斑塊相關(guān)標(biāo)志物的檢測(cè)提供了理論基礎(chǔ),目前已經(jīng)深入到分子生物學(xué)水平。

      MMP是由23個(gè)酶組成的超家族,可以分為膠原酶、白明膠酶、基質(zhì)分解酶、膜型基質(zhì)蛋白酶及基質(zhì)降解酶[8,9]。在分子結(jié)構(gòu)上,各種MMP都具有五個(gè)功能域[10]:信號(hào)肽、前肽、催化區(qū)、鋅結(jié)合區(qū)及Pexin樣區(qū)。MMP-3屬M(fèi)MP家族中基質(zhì)溶素類的一種,又稱基質(zhì)溶素-1(stromelysim-1),其基因位于11q22.2-22.3,作用底物廣泛,可以單獨(dú)降解構(gòu)成 ECM的大部分成分,同時(shí)又可以激活 MMP-1、MMP-8、MMP-9 的活 性,共同 參與ECM的降解過程。Lancelot等[11]證實(shí),MMP-3可在人頸動(dòng)脈斑塊局部顯著表達(dá)。通過原位mRNA雜交,Henney等[12]發(fā)現(xiàn)冠狀動(dòng)脈粥樣硬化斑塊中存在MMP-3,MMP-3高度局限于斑塊易破裂的纖維帽肩部。MMP-3可降解纖維帽的ECM,削弱纖維帽結(jié)構(gòu),使斑塊不穩(wěn)定,進(jìn)而破裂,發(fā)生 ACS。

      研究發(fā)現(xiàn)MMP-3基因啟動(dòng)子區(qū)多態(tài)性可能以等位基因特異方式調(diào)節(jié)MMP-3基因的轉(zhuǎn)錄[13]。本研究涉及的MMP-3基因啟動(dòng)子區(qū)域多態(tài)性于1995年首次由Ye等[13]報(bào)道。迄今發(fā)現(xiàn)其啟動(dòng)子區(qū)域共有6個(gè)多態(tài)性位點(diǎn)[14],本研究中1612 5A/6A位于MMP-3啟動(dòng)子區(qū)域,為該區(qū)域常見的多態(tài)性,即位于轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)上游1612 bp處含有5個(gè)一串阿糖腺苷(A)的等位基因或者含有6個(gè)一串阿糖腺苷(A)的等位基因。

      有關(guān)MMP-3-1612 5A/6A多態(tài)性方面有一些遺傳流行性病學(xué)研究。有證據(jù)支持該多態(tài)性與多種心血管疾病相關(guān)[13]??偟膩碚f,6A/6A基因型與增加基質(zhì)蛋白合成的表型有關(guān),而5A/5A及5A/6A基因型與增加基質(zhì)蛋白分解的表型有關(guān),6A/6A基因型有較高的冠狀動(dòng)脈狹窄率,而5A/5A和5A/6A基

      表4 MMP-3基因啟動(dòng)子區(qū)5A/6A多態(tài)性與吸煙對(duì)ACS的危險(xiǎn)度分析

      因型者心肌梗死風(fēng)險(xiǎn)較高[15]。MMP-3-1612 5A/6A多態(tài)性位于白介素-1反應(yīng)元件內(nèi)。在體實(shí)驗(yàn)研究報(bào)道,應(yīng)用基因分型技術(shù),發(fā)現(xiàn)5A等位基因啟動(dòng)子與6A等位基因相比,具有更強(qiáng)的促基因表達(dá)的活性。在巨噬細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞以及成纖維細(xì)胞中均可觀察到上述發(fā)現(xiàn)[14]。MMP-3在動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的基質(zhì)蛋白降解中起重要作用。5A/5A和5A/6A基因型者心肌梗死風(fēng)險(xiǎn)較高,其可能原因是5A/5A或5A/6A基因型的MMP-3高表達(dá)使得粥樣斑塊進(jìn)展成含基質(zhì)蛋白少的斑塊,從而斑塊相對(duì)小且易于破裂(如富含脂質(zhì)的斑塊),而6A/6A基因型的MMP-3表達(dá)水平低而易于使粥樣斑塊進(jìn)展成富含基質(zhì)蛋白的斑塊,斑塊相對(duì)大而穩(wěn)定(如纖維斑塊)。日本學(xué)者的研究發(fā)現(xiàn)攜帶5A等位基因是日本人群發(fā)生急性心肌梗死的獨(dú)立基因危險(xiǎn)因子[16],與本研究結(jié)果相似。

      從不同5A/6A多態(tài)性的基因型個(gè)體中分離的血管組織進(jìn)行有關(guān)MMP-3 mRNA和蛋白的研究發(fā)現(xiàn),5A純合子者M(jìn)MP-3的水平最高,雜合子居中,6A純合子者M(jìn)MP-3的水平最低[17]。這提示5A/6A多態(tài)性可影響在體MMP-3的轉(zhuǎn)錄,從而導(dǎo)致在不同MMP-3基因型個(gè)體中MMP-3水平的差異。循環(huán)中MMP-3水平受MMP-3基因啟動(dòng)子區(qū)域5A/6A多態(tài)性的影響,急性心肌梗死發(fā)生與MMP-3基因啟動(dòng)子區(qū)5A/6A多態(tài)性顯著相關(guān)。有研究提示,AMI及UA患者血清MMP-3濃度高于慢性穩(wěn)定型心絞痛患者及無(wú)冠心病的人群[18]。由于MMP-3高度表達(dá)常局限于斑塊易破裂的纖維帽肩部,ACS時(shí)常伴有動(dòng)脈粥樣硬化斑塊纖維帽肩部的破裂,可能造成MMP-3釋放入血,使循環(huán)水平MMP-3升高。在本研究中,ACS組血清MMP-3濃度高于對(duì)照組(P<0.01)。ACS亞組中AMI組血清MMP-3濃度均值都高于對(duì)照組,但UA組與對(duì)照組的MMP-3水平比較無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異,可能由于UA組患者斑塊較AMI患者相對(duì)穩(wěn)定,MMP-3釋放入血相對(duì)較少,其循環(huán)水平相對(duì)較低,此外,UA亞組樣本相對(duì)較小也是無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異可能的原因。所以,MMP-3的循環(huán)水平升高常提示斑塊破裂,與ACS尤其是AMI的發(fā)生密切相關(guān),在今后ACS的診斷和治療中應(yīng)充分重視MMP-3的作用。

      有研究結(jié)果與上述觀點(diǎn)不一致,雖然也發(fā)現(xiàn)MMP-3-1612 5A/6A多態(tài)性與MMP-3血清濃度呈強(qiáng)相關(guān),但卻認(rèn)為6A等位基因單拷貝或雙拷貝與血清MMP-3的濃度增加有關(guān);而且僅在女性患者中,血清MMP-3濃度與斑塊面積呈負(fù)相關(guān)(r=-0.39,P <0.05)[19]。

      本研究進(jìn)行多因素logistic回歸分析發(fā)現(xiàn)吸煙、高脂血癥、糖尿病、高血壓為ACS的主要危險(xiǎn)因素,5A/5A+5A/6A基因型(OR=2.11,95%CI 1.23~5.11,P<0.01)亦是ACS發(fā)病的獨(dú)立危險(xiǎn)因素,提示MMP-3可能對(duì)動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的破裂具有重要的作用。

      吸煙是冠狀動(dòng)脈粥樣硬化性心臟病的危險(xiǎn)因素之一,本研究在ACS的隊(duì)列研究中發(fā)現(xiàn)吸煙與MMP-3基因多態(tài)性這一基因-環(huán)境因素協(xié)同影響ACS的發(fā)生。不吸煙攜帶5A等位基因者較不吸煙攜帶6A/6A基因者有較高的ACS發(fā)病的風(fēng)險(xiǎn);吸煙并攜帶6A/6A基因者較不吸煙攜帶6A/6A者有4倍的風(fēng)險(xiǎn)患ACS;而吸煙并攜帶5A等位基因者較不吸煙攜帶6A/6A者有5倍的ACS發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)。炎癥的機(jī)制可能解釋吸煙并攜帶5A等位基因者ACS高風(fēng)險(xiǎn)的原因。另有研究證實(shí)可替寧和尼古丁直接影響MMP-3及其他MMPs基因的表達(dá)[20],而5A等位基因影響MMP-3的活性,增加血管內(nèi)斑塊的易損性,導(dǎo)致斑塊破裂,引起ACS的發(fā)生。

      本研究提示MMP-3可能對(duì)動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的破裂具有重要的作用。臨床檢測(cè)MMP-3血清濃度對(duì)診斷ACS具有一定的實(shí)用價(jià)值,血清MMP-3可作為ACS輔助診斷的心臟標(biāo)志物。

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