高血压基因研究
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2001年10月4日
高血压基因研究
上海市高血压研究所 朱鼎良
美国的人类基因组计划自1990年启动以来已取得巨大进展。在此基础上，多基因遗传病基因研究的技术路线和方法已基本建立，多基因遗传病基因研究时代已经来临。1966年2型糖尿病的一个易感基因已被成功地定位在人二号染色体上。在高血压研究方面，虽然已有十多种继发性高血压的致病基因被发现，但这些特殊类型的单基础遗传病在高血压中只占很少数。占高血压病人总数95%的原发性高血压(EHT)是一种由环境因素和遗传因素相互作用而发病的多基因病，到目前为止，尽管高血压候选基因的研究十分活跃，但还没有一个被肯定为高血压易感基因。
一、 单基因突变引起的继发性高血压
这些疾病的致病基因主要涉及(1)与肾上腺皮质激素代谢有关的基因:如醛固合成酶基因与11β羟化酶基因形成嵌合基因，导致糖皮质激素可抑制性醛固酮增多症 (Glucocorticoidsuppressiblehyperldosteronis,GSH).11β羟化酶基因和17β羟化酶基因突变，可分别引起11β羟化酶或17α羟化酶缺乏综合征。此外，表征性盐皮质激素增多征(Apparentmineralocorticoidexcess,AME)与11β羟类固醇脱氢酶基因突变有关。(2)与离转运有关的基因： Liddle综合征系一种常染色体显性遗传性疾病，遗传连锁分析发现它与氨氯吡咪敏感性上皮细胞钠通道连锁，基因定位于16号染色体。氨氯吡咪敏感性上皮细胞钠通道由α、β、γ三个亚单位组成，控制着远端肾单位的钠离子重吸收。 Liddle综合征的致病基因已被克隆，β或γ亚单位基因突变使钠通道活性增加，从而引起远端肾小管钠重吸收增加，导致Liddle综合征。Gordon综合征也与肾脏离子转运有关，该病基因最近已被定位在1号和17号染色体。(3)与儿茶酚胺代谢有关的基因：一些因儿茶酚胺受产生过量导致高血压的常染色体显性遗传疾病，如家族性嗜铬细胞瘤、 IIA及IIB型多发性内分泌瘤、I型神经纤维瘤病以及 von Hippel-Lindau综合征等，它们的致病基因已分别被定位或克隆。(4)其它：在土耳其东北部一家族中发现一种常染色体显性遗传疾病，患者有严重高血压伴短指畸形，肾素、醛固酮、儿茶酚胺等检查均正常，在人工培养基中，患者皮肤成纤维细胞生长加快。总之，其临床表现类似于正肾素型高血压。该病基因已定位于12p11.2-12.2。此外，某些类型的多囊肾致病表现基因也已被定位。
, 百拇医药
尽管这些疾病大多为罕见病，但上述致病基因的识别为EHT基因研究提供了线索。当然，特殊类型继发性高血压基因研究并未结束，发现新的致病基因、阐明基因突变与高血压发病间联系，探索基因治疗等都有待进一步努力。
二、 原发性高血压
近年来识别EHT相关基因的研究十分活跃，目前常用的方法有候选基因法和全基因组扫描法。
1. 候选基因法
其基本策略和步骤为：(1)确定待研究的候选基因：EHT候选基因的选择可从以下几方面入手：基因编码的旦白参与血压调节机制，如血管舒缩(如肾素-血管紧张素系统、内皮素等)、交感神经功能(如儿茶酚代谢有关的酶及其受体等)、糖脂代谢(如胰岛素及其受体等)、水盐代谢(如醛固酮、心钠素等)、离子转运(如上皮钠通道、α-adducin等)等；前面所提到的单基因遗传性高血压的致病基因；动物研究中发现的有关基因、如SA基因等。(2)将候选基因座位的DNA遗传标记与高血压进行连锁分析，确定该候选基因座位是否与高血压连锁。(3)筛查该候选基因的各种突变体，(4)基因多态性与高血压间的关联研究：比较突变体基因型在高血压人群与正常血压人群之间的频率分布，若频率分布差别具有统计学意义，那么该基因突变体就可能是EHT相关基因。
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候选基因法针对性强、方法简单。目前已经研究过的EHT候选基因不下四、五十个。限于篇幅，仅选几个作简单介绍。
(1) 血管紧张素原(AGT)基因
在已研究过的所有EHT候选基因中，以AGT基因的研究最为深入。Jeumemaitre等用受累同胞对连锁分析法，发现AGT基因座位与高血压之间存在紧密连锁关系，以后各国不同种族的研究证实了这一发现。他们还发现AGT基因存在15种变异体，基中M235T变异体(即基因突变导致等235号氨基本酸由甲硫氨酸转变为苏氨酸)与高血压相关联，TT基因型携带者的血浆AGT水平显著高于MM型。最近一项研究还表明，AGT基因为TT型、TM型者的收缩压、舒张压和血浆AGT浓度均显著高于MM型。但是不少报道无法证实AGT基因M235T多态性与高血压有关，因此导致高血压的AGT基因缺陷还有待进一步研究，今后应注意在AGT基因的调控序列中筛查基因突变。此外，EHT相关基因在AGT基因座位附近的可能性也不能排除。
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(2) 血管紧张素转化酶(ACR)基因
人ACE基因在第16内含子中存在插入型(Insertion,I )或缺失型(Deleetion,D)多态性。Soubrier发现血清ACE水平与ACE基因多态性之间有显著相关性，血清ACE活性高低在不同ACE基因型人群中依次为DD>DI>TT型。目前一般认为ACE基因多态性与高血压关系不大。ACE基因多态性与心脑、肾等靶器官损害有关。尽管荟萃分析结果支持这一观点，但ACE基因的DD型是否为心脑血管病的危险因子，需待前瞻性研究加以证实。
(3) α-adducin基因
Bianchi等在米兰高血压大鼠(MHS)发现一种细胞骨架蛋白α-adducin的基因存在错义突变，此突变可激活肾小管细胞膜上的Na-K泵，从而影响肾小管对钠的重吸收，以后在人类的研究中也发现α-adducin基因突变是否为盐敏感性高血压的遗传基础，是否还有其它基因与盐敏感有关，这些问题都值得进一步研究探讨。
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候选基因法存在以下缺点：(1)假若某一EHT相关基因的功能尚未被认识，它就不可能被选为EHT候选基因。(2)即使某一EHT候选基因与高血压间有连锁关系，由于这是统计学上的结果，不能排除EHT相关基因在该候选基因座位附近的可能性。(3)候选基因法带有盲目性。因此，目前国内外学者正采用全基因组扫描法，进行EHT相关基因定位研究。
2. 全基因组扫描法
人类基因组中存在大量DNA顺序多态区域，其中以核心单位为1-4bp的可变数量的高度串联重复多态性，即微卫星DNA标记最引人注目，它们具有种类多、分布广、呈高度多态性和杂合度、易用PCR扩增等特点，已成为基因染色体定位最常用的DNA遗传标记。目前，多色荧光标记的微卫星DNA引物已经商品化，采用这些引物进行PCR扩增，将扩增产物在测序仪上走聚丙烯酰胺凝胶电泳，采用基因扫描和分型软件，对电泳结果进行图象及数据处理，计算出各个微卫星位点上的等位基因大小和频率，用300多对覆盖整个基因组的微卫星引物，选择大样本的EHT家系或同胞对进行连锁分析，有可能将EHT相关基因位点定位到某一染色体区域内，分辩率可达10cM。进一步用区域内DNA多态标记进行精细定位，如能将范围缩小到1cM以内，便可直接大规模DNA测序，分离并克隆出EHT相关基因。
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全基因组扫描的应用，为多基因遗传病基因定位带来希望。但是它也存在着工作量大、花费昂贵等问题。应用这一新技术能否解决问题，人们正拭目以待。迄今为止，尚未见用此技术将EHT相关基因成功定位的报道。
由于多基因遗传病相关基因的定位克隆研究处于起步阶段，其研究策略、技术路线和方法还基本上沿用识别单基因遗传病致病基因的那一套。EHT存在遗传异质性强、环境与遗传因素相互影响、高血压定义人为性等诸多复杂因素，它们既为EHT基因研究制造了很大困难，同时也向传统理论和方法提出新挑战。
尽管目前高血压基因研究还处在探索阶段，国内外学者正致力于将高血压基因研究成果应用临床。目前较多的研究集中在基因多态性与高血压靶器官损伤方面，如一些基因多态性研究表明，AGT-TT型携带者发病较早，对降压药反应较差，发生心肌梗塞的危险性较高，许多研究表明，ACE-DD型携带者发生脑卒中，心肌梗塞危险性远大于Ⅱ型携带者，对法国和英国613名心肌梗塞病人及723名正常对照进行ACE及血管紧张素Ⅱ1型受体(AT1)基因多态性分析最高。有研究指出AT1基因多态性与动脉顺应性有关。对103名日本心肌梗塞患者进行AGT及ACE基因多态性分析，同时携带AGT-TT及ACE-DD型者与分别为AGT-TT或ACE-DD型者相比，前者与心肌梗塞关系远比后二者密切，由此可见基因多态性联合分型可能比单一分型更有价值。在指导药物治疗方面，有研究表明α-adducin突变基因携带者对利尿剂的降压反应优于对照。ACE-DD型及AT1-CC型者似宜选用血管紧张素转换酶抑制剂。新近一项前瞻性大规模临床试验的结果表明，AGT基因多态性与高血压非药物治疗(减肥、限盐摄入)效果有关。虽然上述研究结果还有待进一步证实，但基因研究进入临床分型、指导个体化治疗和作为靶器官损伤的危险因子已经为期不远了，随着多基因遗传病基因识别立，相信EHT易感基因研究终将取得成功，这将对EHT的预防和临床诊治产生革命性影响。, 百拇医药
上海市高血压研究所 朱鼎良
美国的人类基因组计划自1990年启动以来已取得巨大进展。在此基础上，多基因遗传病基因研究的技术路线和方法已基本建立，多基因遗传病基因研究时代已经来临。1966年2型糖尿病的一个易感基因已被成功地定位在人二号染色体上。在高血压研究方面，虽然已有十多种继发性高血压的致病基因被发现，但这些特殊类型的单基础遗传病在高血压中只占很少数。占高血压病人总数95%的原发性高血压(EHT)是一种由环境因素和遗传因素相互作用而发病的多基因病，到目前为止，尽管高血压候选基因的研究十分活跃，但还没有一个被肯定为高血压易感基因。
一、 单基因突变引起的继发性高血压
这些疾病的致病基因主要涉及(1)与肾上腺皮质激素代谢有关的基因:如醛固合成酶基因与11β羟化酶基因形成嵌合基因，导致糖皮质激素可抑制性醛固酮增多症 (Glucocorticoidsuppressiblehyperldosteronis,GSH).11β羟化酶基因和17β羟化酶基因突变，可分别引起11β羟化酶或17α羟化酶缺乏综合征。此外，表征性盐皮质激素增多征(Apparentmineralocorticoidexcess,AME)与11β羟类固醇脱氢酶基因突变有关。(2)与离转运有关的基因： Liddle综合征系一种常染色体显性遗传性疾病，遗传连锁分析发现它与氨氯吡咪敏感性上皮细胞钠通道连锁，基因定位于16号染色体。氨氯吡咪敏感性上皮细胞钠通道由α、β、γ三个亚单位组成，控制着远端肾单位的钠离子重吸收。 Liddle综合征的致病基因已被克隆，β或γ亚单位基因突变使钠通道活性增加，从而引起远端肾小管钠重吸收增加，导致Liddle综合征。Gordon综合征也与肾脏离子转运有关，该病基因最近已被定位在1号和17号染色体。(3)与儿茶酚胺代谢有关的基因：一些因儿茶酚胺受产生过量导致高血压的常染色体显性遗传疾病，如家族性嗜铬细胞瘤、 IIA及IIB型多发性内分泌瘤、I型神经纤维瘤病以及 von Hippel-Lindau综合征等，它们的致病基因已分别被定位或克隆。(4)其它：在土耳其东北部一家族中发现一种常染色体显性遗传疾病，患者有严重高血压伴短指畸形，肾素、醛固酮、儿茶酚胺等检查均正常，在人工培养基中，患者皮肤成纤维细胞生长加快。总之，其临床表现类似于正肾素型高血压。该病基因已定位于12p11.2-12.2。此外，某些类型的多囊肾致病表现基因也已被定位。
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尽管这些疾病大多为罕见病，但上述致病基因的识别为EHT基因研究提供了线索。当然，特殊类型继发性高血压基因研究并未结束，发现新的致病基因、阐明基因突变与高血压发病间联系，探索基因治疗等都有待进一步努力。
二、 原发性高血压
近年来识别EHT相关基因的研究十分活跃，目前常用的方法有候选基因法和全基因组扫描法。
1. 候选基因法
其基本策略和步骤为：(1)确定待研究的候选基因：EHT候选基因的选择可从以下几方面入手：基因编码的旦白参与血压调节机制，如血管舒缩(如肾素-血管紧张素系统、内皮素等)、交感神经功能(如儿茶酚代谢有关的酶及其受体等)、糖脂代谢(如胰岛素及其受体等)、水盐代谢(如醛固酮、心钠素等)、离子转运(如上皮钠通道、α-adducin等)等；前面所提到的单基因遗传性高血压的致病基因；动物研究中发现的有关基因、如SA基因等。(2)将候选基因座位的DNA遗传标记与高血压进行连锁分析，确定该候选基因座位是否与高血压连锁。(3)筛查该候选基因的各种突变体，(4)基因多态性与高血压间的关联研究：比较突变体基因型在高血压人群与正常血压人群之间的频率分布，若频率分布差别具有统计学意义，那么该基因突变体就可能是EHT相关基因。
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候选基因法针对性强、方法简单。目前已经研究过的EHT候选基因不下四、五十个。限于篇幅，仅选几个作简单介绍。
(1) 血管紧张素原(AGT)基因
在已研究过的所有EHT候选基因中，以AGT基因的研究最为深入。Jeumemaitre等用受累同胞对连锁分析法，发现AGT基因座位与高血压之间存在紧密连锁关系，以后各国不同种族的研究证实了这一发现。他们还发现AGT基因存在15种变异体，基中M235T变异体(即基因突变导致等235号氨基本酸由甲硫氨酸转变为苏氨酸)与高血压相关联，TT基因型携带者的血浆AGT水平显著高于MM型。最近一项研究还表明，AGT基因为TT型、TM型者的收缩压、舒张压和血浆AGT浓度均显著高于MM型。但是不少报道无法证实AGT基因M235T多态性与高血压有关，因此导致高血压的AGT基因缺陷还有待进一步研究，今后应注意在AGT基因的调控序列中筛查基因突变。此外，EHT相关基因在AGT基因座位附近的可能性也不能排除。
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(2) 血管紧张素转化酶(ACR)基因
人ACE基因在第16内含子中存在插入型(Insertion,I )或缺失型(Deleetion,D)多态性。Soubrier发现血清ACE水平与ACE基因多态性之间有显著相关性，血清ACE活性高低在不同ACE基因型人群中依次为DD>DI>TT型。目前一般认为ACE基因多态性与高血压关系不大。ACE基因多态性与心脑、肾等靶器官损害有关。尽管荟萃分析结果支持这一观点，但ACE基因的DD型是否为心脑血管病的危险因子，需待前瞻性研究加以证实。
(3) α-adducin基因
Bianchi等在米兰高血压大鼠(MHS)发现一种细胞骨架蛋白α-adducin的基因存在错义突变，此突变可激活肾小管细胞膜上的Na-K泵，从而影响肾小管对钠的重吸收，以后在人类的研究中也发现α-adducin基因突变是否为盐敏感性高血压的遗传基础，是否还有其它基因与盐敏感有关，这些问题都值得进一步研究探讨。
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候选基因法存在以下缺点：(1)假若某一EHT相关基因的功能尚未被认识，它就不可能被选为EHT候选基因。(2)即使某一EHT候选基因与高血压间有连锁关系，由于这是统计学上的结果，不能排除EHT相关基因在该候选基因座位附近的可能性。(3)候选基因法带有盲目性。因此，目前国内外学者正采用全基因组扫描法，进行EHT相关基因定位研究。
2. 全基因组扫描法
人类基因组中存在大量DNA顺序多态区域，其中以核心单位为1-4bp的可变数量的高度串联重复多态性，即微卫星DNA标记最引人注目，它们具有种类多、分布广、呈高度多态性和杂合度、易用PCR扩增等特点，已成为基因染色体定位最常用的DNA遗传标记。目前，多色荧光标记的微卫星DNA引物已经商品化，采用这些引物进行PCR扩增，将扩增产物在测序仪上走聚丙烯酰胺凝胶电泳，采用基因扫描和分型软件，对电泳结果进行图象及数据处理，计算出各个微卫星位点上的等位基因大小和频率，用300多对覆盖整个基因组的微卫星引物，选择大样本的EHT家系或同胞对进行连锁分析，有可能将EHT相关基因位点定位到某一染色体区域内，分辩率可达10cM。进一步用区域内DNA多态标记进行精细定位，如能将范围缩小到1cM以内，便可直接大规模DNA测序，分离并克隆出EHT相关基因。
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全基因组扫描的应用，为多基因遗传病基因定位带来希望。但是它也存在着工作量大、花费昂贵等问题。应用这一新技术能否解决问题，人们正拭目以待。迄今为止，尚未见用此技术将EHT相关基因成功定位的报道。
由于多基因遗传病相关基因的定位克隆研究处于起步阶段，其研究策略、技术路线和方法还基本上沿用识别单基因遗传病致病基因的那一套。EHT存在遗传异质性强、环境与遗传因素相互影响、高血压定义人为性等诸多复杂因素，它们既为EHT基因研究制造了很大困难，同时也向传统理论和方法提出新挑战。
尽管目前高血压基因研究还处在探索阶段，国内外学者正致力于将高血压基因研究成果应用临床。目前较多的研究集中在基因多态性与高血压靶器官损伤方面，如一些基因多态性研究表明，AGT-TT型携带者发病较早，对降压药反应较差，发生心肌梗塞的危险性较高，许多研究表明，ACE-DD型携带者发生脑卒中，心肌梗塞危险性远大于Ⅱ型携带者，对法国和英国613名心肌梗塞病人及723名正常对照进行ACE及血管紧张素Ⅱ1型受体(AT1)基因多态性分析最高。有研究指出AT1基因多态性与动脉顺应性有关。对103名日本心肌梗塞患者进行AGT及ACE基因多态性分析，同时携带AGT-TT及ACE-DD型者与分别为AGT-TT或ACE-DD型者相比，前者与心肌梗塞关系远比后二者密切，由此可见基因多态性联合分型可能比单一分型更有价值。在指导药物治疗方面，有研究表明α-adducin突变基因携带者对利尿剂的降压反应优于对照。ACE-DD型及AT1-CC型者似宜选用血管紧张素转换酶抑制剂。新近一项前瞻性大规模临床试验的结果表明，AGT基因多态性与高血压非药物治疗(减肥、限盐摄入)效果有关。虽然上述研究结果还有待进一步证实，但基因研究进入临床分型、指导个体化治疗和作为靶器官损伤的危险因子已经为期不远了，随着多基因遗传病基因识别立，相信EHT易感基因研究终将取得成功，这将对EHT的预防和临床诊治产生革命性影响。, 百拇医药