高血压基因研究现状与展望
作者：朱鼎良
单位：上海第二医科大学，上海市高血压研究所，上海 200025
关键词：原发性高血压；基因；候选基因法；基因组扫描
现代康复990923 提要 寻找与高血压以及血压调节有关的基因,已成为当前心血管领域的研究焦点之一,一些属于单基因遗传病的继发性高血压的致病基因已被识别。原发性高血压是一种多基因遗传病,其发病系遗传与环境因素共同作用的结果,这为高血压易感基因研究带来很大困难。迄今大多用候选基因法进行高血压相关基因研究。在人和动物模型的研究中，有关高血压候选基因多态性的报道已有四十多种，但各家结果不一致。近年来用微卫星标记进行全基因组扫描和连锁分析，它已成功地用于多基因病相关基因的定位克隆研究。应用该技术对原发性高血压易感基因的定位研究正在进行中。
Gene studies in hypertension:State-of-art
, 百拇医药
ZHU Ding-liang.
Shanghai Institute of Hypertension,Shanghai Second
Medical University ,Shanghai 200025, China
Abstract The search for genes influencing blood pressure or hypertension has become one of the focal point of cardiovascular research. A few disease genes causing secondly hypertension,as a result of a single gene defect, have been identified. However,essential hypertension is a polygenic disease and both genetic and environmental factors play important roles in its development. This fact makes the identification of its susceptibility genes more difficult. So far most studies to reveal the genes related to essential hypertension have employed a candidate gene approach.Using this strategy,the associations between polymorphisms of over forty genes with essential hypertension have been reported in human or in animal models.However,the results are not consistent .Recently,a genome-wide scan and linkage analysis using microsatellite markers becomes a useful approach in the positional cloning of genes in polygenic diseases.Its application for mapping susceptibility genes of hypertension is ongoing.
, 百拇医药
Key words essential hypertension;gene;candidate gene approach;genome-wide scan
和平利用原子能、登月和人类基因组计划(HGP)是本世纪最重要的三大科技成就。1990年启动的美国HGP的研究目标是在2005年最终阐明人类基因组DNA的全序列、发现所有人类基因、完成它们在染色体上的定位。目前人类基因组遗传图和物理图已经完成，大规模测序技术和生物信息学获得迅速发展，提前达到HGP研究目标已成定局。在“结构基因组学”获得巨大进展的推动下，一个以破译基因功能信息为目标的“功能基因组学”已应运而生。为应对激烈的国际竞争和日新月异的科技进步，我国科学家率先提出了“疾病基因组学”这一新概念，从而确立了我国人类基因组研究的重点和特色。在“863”计划等相关项目的研究基础上，集合了国内一批一流研究单位，一项以创立“疾病基因组学”理论和技术体系为目标和“国家重点基础研究发展规划”研究项目，已于今年初正式启动，这标志着我国疾病基因研究已经跨入积极参与大规模国际竞争的时代。
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1 继发性高血压基因研究现状与展望
在高血压基因研究方面，迄今已有10多种属于单基因遗传病性质的继发性高血压的致病基因已被定位或克隆。它们是：与肾上腺皮质激素代谢有关的基因：如醛固酮合成酶基因与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；与离子转运有关的基因：如已查明Liddle综合征系上皮细胞钠通道β.γ亚单位突变所致；一些因儿茶酚胺产生过量导致高血压的常染色体显性遗传疾病，它们的致病基因已被识别。此外，某此类型的多囊肾致病基因也已被定位。需要指出单基因性质的高血压基因研究
并未结束，可能还有一些尚未认识的新病种有待发掘，如在土耳其发现一种以严重高血压伴短指畸形为特征的常染色体显性遗传病，新近其基因已被定位。此外，阐明致病基因在高血压发病中的分子生物学和病理生理机制、探索基因治疗等方面有待进一步研究。
2 原发性高血压基因研究现状与展望
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单基因病致病基因的识别，犹如池塘中的鱼已钓一个少一个；而多基因病易感基因却似深海中的鱼，若隐若现、深不可测。当前疾病基因的研究重点从单基因病转向多基因病已成趋势，但难度也越来越大。原发性高血压(EHT)是一多基因遗传病，其发病率高、危害性大、家系样本收集相对比较容易，因此已成为当前多基因病研究的重点和热点之一。
EHT发病是遗传因素与环境因素共同作用的结果，一般认为，人群中血压变异的30%～60%是由遗传因素决定的。遗传因素赋予个体对于EHT的易感程度，因此与EHT发病相关的基因称为易感基因而不是致病基因。
自90年代起识别EHT相关基因的研究开展得十分活跃，目前最常用的方法为候选基因法，其基本策略和步骤为：以参与血压调节机制的蛋白为对象，确定候选基因；进行遗传连锁分析，确定该候选基因座位与高血压是否连锁；筛查该候选基因的各种突变体；基因多态性与高血压间的关联研究，以确定该基因突变体是否与EHT相关。相关基因识别后到最终确定为EHT易感基因还有很多工作要做。
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在已研究过的所有EHT候选基因中，以血管紧张素原(AGT)基因的研究最为深入。多数报道指出AGT基因与EHT相连锁，不少研究发现AGT基因的M235T变异体(即基因突变导致AGT第235号氨基酸由甲硫氨酸转变为苏氨酸)与高血压相关联，235T纯合个体的血浆AGT水平显著高于235M纯合个体。但也有一些研究无法证实AGT基因M235T多态性与高血压有关。血管紧张素转化酶(ACE)基因存在插入型(Insertion,I)或缺失型(Deletion,D)多态性。目前一般认为ACE基因这一多态性与高血压关系不大，但似与心、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基因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。一组意大利学者对α-adducin基因与高血压关系进行过系列研究，提出α-adducin基因突变是盐敏感性高血压的遗传基础之一，从而引起广泛重视，但目前多数报道不能证实这一结果。目前已经研究过的EHT候选基因不下四、五十个，不能一一介绍。但迄今为止用这一方法未能肯定哪个基因与EHT相关。尽管如此EHT候选基因对象仍在扩大，对于已研究过的候选基因寻找新的变异体，并探索它们与EHT间的关系还将继续。另一方面，候选基因多态性的民族和地区差异的研究，尤其对于基因多态性分型用于指导临床的可能性探讨正越来越受到重视。
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近年来应用微卫星引物进行基因组扫描的技术已经成熟，多色荧光标记的微卫星DNA引物已经商品化。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，分辨率可达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。全基因组扫描的应用，在个别多基因遗传病基因定位中已有成功报道。目前国内外一些实验室正采用此技术进行EHT相关基因的染色体定位研究，但迄今尚未见正式报道。
患者对药物的反应、药物副作用以及药物在体内的代谢，都存在明显的个体差异，这种差异都有一定的遗传背景。如能在基因水平上阐明有关机制，将有可能通过检测某个或某一组基因的多态性，预测药物疗效、减轻甚至避免副作用。“药物基因组学”的出现为实现高血压个体化治疗带来了希望。
必需指出，多基因遗传病易感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存在人群遗传异质性强、基因与基因、环境与基因相互影响的复杂性等诸多因素。不同的人群、甚至不同个体，其导致高血压发病的易感基因组合可能不同。反之，即使两个个体有同样的易感基因组合，处在不同的环境中，可能一个发病而另一个血压正常，这给EHT基因研究制造了很大困难。此外，高血压标准的划定有一定的人为性，标准一旦修改，原来血压属于正常者有可能划入高血压组，连锁或关联分析结果将因此发生改变，所以EHT基因研究的困难还来自于我们对于EHT本质的认识不足。对于EHT基因研究的艰巨性我们应当有充分的思想准备。
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多基因病易感基因研究向传统理论和方法提出了挑战。随着多基因遗传病基因识别和克隆研究理论和工作体系的不断完善和建立，相信EHT易感基因研究将最终取得成功，并将对EHT的预防和临床诊治产生革命性影响。
作者简介：朱鼎良(1943-)，上海人,男，研究员、博士生导师，上海市高血压研究所所长、上海市血管生物学重点实验室主任、上海市瑞金医院高血压健康教育中心主任。1986～1995年期间先后在美国北卡罗莱纳大学、法国国家卫生与医学研究院(INSERM)、法国国家科研中心(CNRS)等单位学习与工作。目前他主持一项国家重点基础研究(973项目)、二项863高科技项目和二项国家自然科学基金项目以及多项部、市级课题。研究方向为高血压基因定位克隆研究和血管损伤的细胞及分子机制研究。
收稿日期1999-07-08, http://www.100md.com
单位：上海第二医科大学，上海市高血压研究所，上海 200025
关键词：原发性高血压；基因；候选基因法；基因组扫描
现代康复990923 提要 寻找与高血压以及血压调节有关的基因,已成为当前心血管领域的研究焦点之一,一些属于单基因遗传病的继发性高血压的致病基因已被识别。原发性高血压是一种多基因遗传病,其发病系遗传与环境因素共同作用的结果,这为高血压易感基因研究带来很大困难。迄今大多用候选基因法进行高血压相关基因研究。在人和动物模型的研究中，有关高血压候选基因多态性的报道已有四十多种，但各家结果不一致。近年来用微卫星标记进行全基因组扫描和连锁分析，它已成功地用于多基因病相关基因的定位克隆研究。应用该技术对原发性高血压易感基因的定位研究正在进行中。
Gene studies in hypertension:State-of-art
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ZHU Ding-liang.
Shanghai Institute of Hypertension,Shanghai Second
Medical University ,Shanghai 200025, China
Abstract The search for genes influencing blood pressure or hypertension has become one of the focal point of cardiovascular research. A few disease genes causing secondly hypertension,as a result of a single gene defect, have been identified. However,essential hypertension is a polygenic disease and both genetic and environmental factors play important roles in its development. This fact makes the identification of its susceptibility genes more difficult. So far most studies to reveal the genes related to essential hypertension have employed a candidate gene approach.Using this strategy,the associations between polymorphisms of over forty genes with essential hypertension have been reported in human or in animal models.However,the results are not consistent .Recently,a genome-wide scan and linkage analysis using microsatellite markers becomes a useful approach in the positional cloning of genes in polygenic diseases.Its application for mapping susceptibility genes of hypertension is ongoing.
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Key words essential hypertension;gene;candidate gene approach;genome-wide scan
和平利用原子能、登月和人类基因组计划(HGP)是本世纪最重要的三大科技成就。1990年启动的美国HGP的研究目标是在2005年最终阐明人类基因组DNA的全序列、发现所有人类基因、完成它们在染色体上的定位。目前人类基因组遗传图和物理图已经完成，大规模测序技术和生物信息学获得迅速发展，提前达到HGP研究目标已成定局。在“结构基因组学”获得巨大进展的推动下，一个以破译基因功能信息为目标的“功能基因组学”已应运而生。为应对激烈的国际竞争和日新月异的科技进步，我国科学家率先提出了“疾病基因组学”这一新概念，从而确立了我国人类基因组研究的重点和特色。在“863”计划等相关项目的研究基础上，集合了国内一批一流研究单位，一项以创立“疾病基因组学”理论和技术体系为目标和“国家重点基础研究发展规划”研究项目，已于今年初正式启动，这标志着我国疾病基因研究已经跨入积极参与大规模国际竞争的时代。
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1 继发性高血压基因研究现状与展望
在高血压基因研究方面，迄今已有10多种属于单基因遗传病性质的继发性高血压的致病基因已被定位或克隆。它们是：与肾上腺皮质激素代谢有关的基因：如醛固酮合成酶基因与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；与离子转运有关的基因：如已查明Liddle综合征系上皮细胞钠通道β.γ亚单位突变所致；一些因儿茶酚胺产生过量导致高血压的常染色体显性遗传疾病，它们的致病基因已被识别。此外，某此类型的多囊肾致病基因也已被定位。需要指出单基因性质的高血压基因研究
并未结束，可能还有一些尚未认识的新病种有待发掘，如在土耳其发现一种以严重高血压伴短指畸形为特征的常染色体显性遗传病，新近其基因已被定位。此外，阐明致病基因在高血压发病中的分子生物学和病理生理机制、探索基因治疗等方面有待进一步研究。
2 原发性高血压基因研究现状与展望
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单基因病致病基因的识别，犹如池塘中的鱼已钓一个少一个；而多基因病易感基因却似深海中的鱼，若隐若现、深不可测。当前疾病基因的研究重点从单基因病转向多基因病已成趋势，但难度也越来越大。原发性高血压(EHT)是一多基因遗传病，其发病率高、危害性大、家系样本收集相对比较容易，因此已成为当前多基因病研究的重点和热点之一。
EHT发病是遗传因素与环境因素共同作用的结果，一般认为，人群中血压变异的30%～60%是由遗传因素决定的。遗传因素赋予个体对于EHT的易感程度，因此与EHT发病相关的基因称为易感基因而不是致病基因。
自90年代起识别EHT相关基因的研究开展得十分活跃，目前最常用的方法为候选基因法，其基本策略和步骤为：以参与血压调节机制的蛋白为对象，确定候选基因；进行遗传连锁分析，确定该候选基因座位与高血压是否连锁；筛查该候选基因的各种突变体；基因多态性与高血压间的关联研究，以确定该基因突变体是否与EHT相关。相关基因识别后到最终确定为EHT易感基因还有很多工作要做。
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在已研究过的所有EHT候选基因中，以血管紧张素原(AGT)基因的研究最为深入。多数报道指出AGT基因与EHT相连锁，不少研究发现AGT基因的M235T变异体(即基因突变导致AGT第235号氨基酸由甲硫氨酸转变为苏氨酸)与高血压相关联，235T纯合个体的血浆AGT水平显著高于235M纯合个体。但也有一些研究无法证实AGT基因M235T多态性与高血压有关。血管紧张素转化酶(ACE)基因存在插入型(Insertion,I)或缺失型(Deletion,D)多态性。目前一般认为ACE基因这一多态性与高血压关系不大，但似与心、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基因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。一组意大利学者对α-adducin基因与高血压关系进行过系列研究，提出α-adducin基因突变是盐敏感性高血压的遗传基础之一，从而引起广泛重视，但目前多数报道不能证实这一结果。目前已经研究过的EHT候选基因不下四、五十个，不能一一介绍。但迄今为止用这一方法未能肯定哪个基因与EHT相关。尽管如此EHT候选基因对象仍在扩大，对于已研究过的候选基因寻找新的变异体，并探索它们与EHT间的关系还将继续。另一方面，候选基因多态性的民族和地区差异的研究，尤其对于基因多态性分型用于指导临床的可能性探讨正越来越受到重视。
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近年来应用微卫星引物进行基因组扫描的技术已经成熟，多色荧光标记的微卫星DNA引物已经商品化。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，分辨率可达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。全基因组扫描的应用，在个别多基因遗传病基因定位中已有成功报道。目前国内外一些实验室正采用此技术进行EHT相关基因的染色体定位研究，但迄今尚未见正式报道。
患者对药物的反应、药物副作用以及药物在体内的代谢，都存在明显的个体差异，这种差异都有一定的遗传背景。如能在基因水平上阐明有关机制，将有可能通过检测某个或某一组基因的多态性，预测药物疗效、减轻甚至避免副作用。“药物基因组学”的出现为实现高血压个体化治疗带来了希望。
必需指出，多基因遗传病易感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存在人群遗传异质性强、基因与基因、环境与基因相互影响的复杂性等诸多因素。不同的人群、甚至不同个体，其导致高血压发病的易感基因组合可能不同。反之，即使两个个体有同样的易感基因组合，处在不同的环境中，可能一个发病而另一个血压正常，这给EHT基因研究制造了很大困难。此外，高血压标准的划定有一定的人为性，标准一旦修改，原来血压属于正常者有可能划入高血压组，连锁或关联分析结果将因此发生改变，所以EHT基因研究的困难还来自于我们对于EHT本质的认识不足。对于EHT基因研究的艰巨性我们应当有充分的思想准备。
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多基因病易感基因研究向传统理论和方法提出了挑战。随着多基因遗传病基因识别和克隆研究理论和工作体系的不断完善和建立，相信EHT易感基因研究将最终取得成功，并将对EHT的预防和临床诊治产生革命性影响。
作者简介：朱鼎良(1943-)，上海人,男，研究员、博士生导师，上海市高血压研究所所长、上海市血管生物学重点实验室主任、上海市瑞金医院高血压健康教育中心主任。1986～1995年期间先后在美国北卡罗莱纳大学、法国国家卫生与医学研究院(INSERM)、法国国家科研中心(CNRS)等单位学习与工作。目前他主持一项国家重点基础研究(973项目)、二项863高科技项目和二项国家自然科学基金项目以及多项部、市级课题。研究方向为高血压基因定位克隆研究和血管损伤的细胞及分子机制研究。
收稿日期1999-07-08, http://www.100md.com