梅 茸綜述， 董曼麗， 馬 莎審校

缺血性腦卒中(cerebral ischemic stroke，CIS)作為嚴重威脅人類健康的常見病、多發(fā)病，致殘率、復發(fā)率均很高。在醫(yī)療模式正在從“診斷-治療”向“早期預警-預防”轉變的新時期，篩選出對CIS易感的個體，實行個體化的預防和治療，是未來降低CIS的發(fā)病率和復發(fā)率的重要手段。目前認為CIS是一種遺傳因素和環(huán)境因素共同作用而導致的多基因遺傳病，發(fā)病機制異常復雜。2003年Gretarsdottir等［1］的卒中基因解碼科學小組在冰島人群中發(fā)現(xiàn)了與家族性CIS相關的基因即磷酸二酯酶4D(phosphodiesterase4D，PDE-4D)基因，該基因與腦動脈粥樣硬化的發(fā)生、發(fā)展有關，起初被認為是21世紀首先、也是迄今唯一新發(fā)現(xiàn)的卒中候選基因。然而隨后大量的研究顯示PDE-4D基因在不同地域、種族的人群中與CIS的關系差異較大，爭論頗多。本文就近年來CIS與PDE-4D基因多態(tài)性的相關研究做一綜述。

1 CIS的遺傳易感性與易感基因

CIS是由遺傳因素與環(huán)境因素相互作用所致的復雜性疾病，已知的危險因素包括高血壓、糖尿病、高齡、吸煙、肥胖、高脂血癥、高纖維蛋白原血癥、高同型半胱氨酸血癥等。除此之外，遺傳因素也起著重要的作用。早期的流行病學研究和針對家系的研究已表明遺傳因素是卒中的獨立危險因素，父親或母親的卒中病史與其后代腦卒中的發(fā)生相關［2］，并且是其腦卒中發(fā)生和預后的獨立預測因子。雙生子研究為遺傳因素引起卒中提供了最有力的證據(jù)。Brass等［3］證實單卵雙生子卒中風險的先證者一致性率明顯高于異卵雙生子(17.1%vs3.6%)，證明了卒中的遺傳易感性。(“先證者一致性率”一直被用來評價某一性狀或疾病的遺傳度。是指假定其他因素如環(huán)境暴露在兩種類型的雙生子中相似，在具有遺傳易感性的疾病中單卵雙生子發(fā)病的一致性率明顯高于異卵雙生子)。

隨后的研究發(fā)現(xiàn)CIS只有少數(shù)由單基因病所引起，如伴有皮質下梗死和白質腦病的常染色體顯性腦動脈病(CADASIL)、鐮刀狀細胞病等，這些疾病的發(fā)生涉及一個或幾個致病的主基因。而大部分的CIS是由多個基因以及基因-環(huán)境的共同作用所致的復雜性疾病。其發(fā)生是由主基因、許多微效累加基因與環(huán)境因素共同作用而決定的，因而存在多基因相互作用、遺傳異質性以及遺傳模式不明確等特征。

近年來對CIS易感基因的定位進行了大量的研究，通過對候選基因的關聯(lián)分析，發(fā)現(xiàn)了幾個相對可靠的易感基因。主要包括5類:(1)脂類代謝相關基因-載脂蛋白E(ApoE)基因［4］。其基因多態(tài)性編碼不同亞型的ApoE，這些亞型與脂蛋白受體結合的親和力不同，導致其血漿總膽固醇水平和LDL水平在各基因型間的差異。(2)炎癥反應相關基因-P選擇素(SELP)基因、白介素4(IL-4)基因、白介素1(IL-1)基因和 5-脂氧合酶激活蛋白(ALOX5AP)基因［5，6］。這些與炎癥反應相關的基因多態(tài)性均不同程度地參與了動脈粥樣硬化的發(fā)生和發(fā)展，可使攜帶者患腦卒中的風險明顯增高。(3)腎素-血管緊張素系統(tǒng)相關基因-血管緊張素轉換酶(ACE)基因。ACE基因的一個插入(I)/缺失(D)多態(tài)性位點影響血管緊張素轉換酶的活性，Sfowik等［7］研究發(fā)現(xiàn)D/D基因型攜帶者發(fā)生自發(fā)性腦卒中的風險較正常人增加2.46倍。(4)一氧化氮合酶(NOS)基因。Berger等［8］通過1901例住院腦卒中患者和1747例同一地區(qū)的對照組人群的病例-對照研究證實NOS3基因E298D多態(tài)性是缺血性腦卒中的獨立危險因素。(5)磷酸二酯酶4D(PDE-4D)基因:PDE-4D基因變異與腦卒中的相關性是當今的研究熱點之一，在世界多個國家均開展了研究，但得到的結果大相徑庭。

2 PDE-4D基因多態(tài)性的相關研究

磷酸二酯酶(phosphodiesterase，PDE)是一類催化、水解cAMP和cGMP，使其轉變?yōu)槭セ钚缘膯魏塑账岬年P鍵酶，是調控細胞內信號轉導的強度和持續(xù)時間的重要因素，至今己鑒定出PDE有11個家族，共30余種。PDE-4D是PDE家族的重要成員，共分為4種亞型，即 PDE4A、4B、4C、4D，各種亞型又有多種次亞型。其編碼基因PDE-4D基因位于染色體5q12上，與前列腺雄激素調節(jié)轉錄(prostate androgen-regulater transcrip，PART1)基因交迭，其長度大約 1.5Mb，至少有22個外顯子，編碼至少9個不同的異構體［9］。PDE-4D在體內廣泛分布，主要存在于各種炎性細胞內，包括肥大細胞、巨噬細胞、嗜酸粒細胞、淋巴細胞和上皮細胞等，能選擇性地降解第二信使cAMP。cAMP是多種細胞類型(如血管內皮細胞、平滑肌細胞和炎性細胞)中重要的信號轉導分子，其眾多生物學功能之一就是影響血管內平滑肌細胞的增殖、遷移，這是動脈粥樣硬化進展的主要過程之一。

單核苷酸多態(tài)性(single nucleotide polymorphism，SNP)是基因組內最為廣泛的遺傳變異，也是體現(xiàn)人群中個體差異的DNA序列變化中最基本和最常見的形式［10］。SNP是后基因組時代功能基因組學研究的主要內容之一，它常作為遺傳標記，通過連鎖或關聯(lián)分析定位基因/易感基因。2003年，Gretarsdottir［1］等人就是根據(jù)PDE-4D的功能，通過對SNP的分析，將CIS的易感基因定位于5q12，發(fā)現(xiàn)PDE-4D基因多態(tài)性AC008818-1、SNP41、SNP45與腦卒中顯著相關，尤其與動脈粥樣硬化關系密切的頸動脈源性和心源性腦卒中具有更強的相關性。在Gretarsdottir等得出PDE-4D基因與缺血性卒中具有密切相關性的結論后，國內外學者利用多種方法對其進行了相關研究，但是研究結果卻不盡一致。

在北美地區(qū)，Victoria等［11］在美國人群中進行了PDE-4D基因多態(tài)性與CIS之間相關性的病例-對照研究。對248例白種女性缺血性腦卒中患者和560例白種女性對照者多態(tài)性位點檢測的結果提示:SNP9、SNP42、SNP219和SNP220與不合并高血壓的缺血性卒中具有顯著相關性，SNP175與合并高血壓的缺血性卒中具有顯著相關性，而且微衛(wèi)星序列AC008818-1僅與不合并高血壓的缺血性卒中具有顯著相關性。Woo等［12］針對美國黑人與白人人群分別進行了病例-對照研究，該研究檢測了357例缺血性卒中患者和482例非缺血性卒中對照者的6個單核苷酸多態(tài)性位點，結果提示PDE-4D基因多態(tài)性與缺血性卒中尤其是心源性卒中具有顯著相關性，結論認為PDE-4D基因是美國黑人與白人缺血性卒中的一項獨立的危險因素。

在西歐地區(qū)，Kostulas等［13］對瑞典 685例 CIS患者和751例對照者的 SNP41、45(rs12188950)和微衛(wèi)星序列AC008818-1進行了檢測，發(fā)現(xiàn)上述多態(tài)性位點與頸動脈源性缺血性腦卒中無明顯相關性，不過研究結果提示SNP單體型GA(由SNP41和SNP45組成)可以增加發(fā)生頸動脈源性和心源性卒中的風險。因此認為PDE-4D基因可以增加卒中的患病風險。同樣是來自瑞典的研究，Lovkvist等［14］對來自瑞典西部和南部的2599例CIS患者和2093例對照者的多中心超大樣本的病例-對照研究，發(fā)現(xiàn)SNP45與CIS并無任何的相關。Fidani等［15］對希臘人群的病例-對照研究顯示，微衛(wèi)星序列AC008818-1的分布與CIS相關，其等位基因148增加CIS的患病風險，而等位基因144則是保護性因素。此外在患者中發(fā)現(xiàn)等位基因148和SNP45的G等位基因多態(tài)性明顯增多。因而認為希臘人群與已被證實的冰島人群相似，PDE-4D基因多態(tài)性為CIS發(fā)生和發(fā)展的獨立相關因素。Bevan等［16］針對英國白種人群中的737例CIS患者和933例對照者進行了一項病例-對照研究，通過對19個PDE-4D基因多態(tài)性位點和1個微衛(wèi)星序列的檢測，發(fā)現(xiàn)19個多態(tài)性位點中的 6 個(SNP2、SNP13、SNP14、SNP15、SNP20、SNP26)和心源性腦卒中有關，2個(SNP19、SNP87)與大血管性缺血性腦卒中有關，而所有被檢測位點與頸動脈內膜增厚或頸動脈粥樣硬化斑塊之間并無明顯相關性。因此認為PDE-4D基因在英國白種人群中并非CIS的一項獨立危險因素，可能與心源性卒中有關。Quarta等［17］對來自意大利撒丁島上的294例CIS患者和235例對照者進行了研究，通過對PDE-4D基因四個單核苷酸多態(tài)性(SNP32、SNP45、SNP83、SNP87)和微衛(wèi)星序列AC008818-1進行了評估，發(fā)現(xiàn)并無任何證據(jù)顯示PDE-4D基因與CIS之間存在關聯(lián)。

在東歐地區(qū)，Bondarenko等［18］對來自莫斯科地區(qū)的570例急性腦卒中患者和270例正常對照者進行了對比研究，對PDE-4D基因多態(tài)性中SNP41和SNP87的進行了研究，發(fā)現(xiàn)SNP41在基因型和等位基因分布上與卒中有明顯相關，尤其是SNP41多態(tài)性的AA和AG基因型在莫斯科人群中能顯著增加其急性腦卒中地發(fā)生，而對SNP87并未發(fā)現(xiàn)有明顯的相關性。Bondarenko等［19］繼續(xù)針對生活在莫斯科的摩爾多瓦人群CIS與PDE-4D基因多態(tài)性中的SNP41和SNP87進行研究，并未得到任何支持CIS與PDE-4D基因多態(tài)性SNP41和SNP87相關的結論。Avdonina等［20］對來自俄羅斯中部地區(qū)的CIS患者和正常對照者進行了包括PDE-4D基因在內的八個基因的單核苷酸多態(tài)性與CIS的關聯(lián)性研究，但并未得到任何的陽性結果。

在南亞地區(qū)，Saleheen等［21］在巴基斯坦人群中進行了PDE-4D基因多態(tài)性與CIS相關性的研究。該研究對200名CIS患者和250名對照者進行了SNP32、83、87等3個位點的檢測，結果發(fā)現(xiàn)SNP83的T等位基因型頻率和缺血性腦卒中明顯相關，提示在巴基斯坦人群中PDE-4D基因變異與CIS相關。Banerjee等［22］在印度人群中進行了包括 PDE-4D在內的多種與炎癥反應有關的基因多態(tài)性與缺血性腦卒中相關性的研究，結果提示PDE-4D基因SNP83位點C/C型和缺血性卒中明顯相關。Munshi等［23］對來自印度南部的250例CIS患者和250例對照者PDE-4D基因的3個位點SNP32、83、87進行研究，顯示 SNP83與CIS有顯著相關，而 SNP32和87未觀察到明顯變化，同時進一步發(fā)現(xiàn)SNP83與CIS的兩個亞型-顱內大動脈粥樣硬化(在人群中最常見的亞型)和小動脈閉塞關系密切。此后Munshi等［24］繼續(xù)對印度南部PDE-4D基因多態(tài)性與CIS的相關性進行研究，通過檢測560例CIS患者和513例對照者的SNP41、56，發(fā)現(xiàn) SNP41、56與大動脈粥樣硬化、腔隙性和心源性卒中有較明顯的關聯(lián)。

在東亞地區(qū)，Nakayama等［25］在日本人群中的研究發(fā)現(xiàn)了2個與CIS相關的PDE-4D基因單倍體。一個為含有SNP83、SNP8、AC008818-1的單倍體。當該單倍體為T2G2X(即SNP83、SNP3位點分別為T、G堿基，AC008818-l微衛(wèi)星位點為冰島人群研究中的“X”重復序列)型時為卒中的保護性因素，而為C2G2X單倍體型時則是危險因素。另一個是含有SNP18、19、20、21的單倍體，而 SNP45則沒有多態(tài)性。Matsushita等［26］對來自日本生物資料庫1711例CIS患者和1786例對照者及九州地區(qū)1112例CIS患者和1112例對照者的兩個大樣本的前瞻性病例對照研究中，通過檢測SNP41、45、56、85、87、89 等 6 個單核甘酸多態(tài)性，結果顯示PDE-4D的變化在日本人群中與CIS缺乏關聯(lián)。Kim等［27］對來自韓國地區(qū)205例CIS患者和103例對照者的病例對照研究，通過檢測SNP41多態(tài)性，發(fā)現(xiàn)PDE-4D基因SNP41多態(tài)性與韓國人群CIS的發(fā)生并無相關。Yoon等［28］在近期做的一份包括11，834例病例和15，233例對照的PDE-4D基因與CIS關聯(lián)性的薈萃分析中，發(fā)現(xiàn)SNP56是與CIS相關性最高的位點，尤其是發(fā)現(xiàn)在病例中TT型是AA型的1.29倍;同時在研究中還發(fā)現(xiàn)SNP83為TT型時，它在亞洲人群中是一種保護性因素。

在我國，廣東地區(qū)的徐波等［29］對PDE-4D基因SNP41、SNP45及PDE活性與CIS關系的研究顯示，PDE-4D基因SNP41和SNP45與CIS無關。南京醫(yī)科大學的徐淑蘭等［30］對中國漢族人群PDE-4D基因SNP83、SNP45及rs918592與CIS關系的研究顯示，PDE-4D基因rs918592位點上A等位基因可能是CIS的危險因素之一;PDE-4D基因可能不是通過糖代謝影響CIS的發(fā)生。中國醫(yī)科大學的李楠等［31］對來自中國北方漢族人群的371例CIS病例和371例對照進行研究，通過檢測SNP83、87，發(fā)現(xiàn)SNP83的CC型和C等位基因在CIS患者中明顯高于對照者，而對SNP87并未觀察到與CIS的關聯(lián)性。鄭紅等［32］對河南漢族人群的400例CIS病例和400例對照進行研究，通過檢測SNPrs918592、rs2910829，發(fā)現(xiàn)SNPrs2910829與CIS明顯相關，在男性人群中更為明顯，在進一步對單體的研究中發(fā)現(xiàn)，SNPrs2910829中A-T型可增加CIS的患病風險，而G-T型則是可能是保護性因素。

3 PE4D基因多態(tài)性進一步研究的意義

從上述的研究成果中，我們可以發(fā)現(xiàn)在于PDE-4D基因是否為CIS的易感基因，該基因的多態(tài)性是否會增加罹患卒中的風險，在世界范圍內尚無統(tǒng)一的結論，而且，在認為PDE-4D基因增加罹患CIS風險的幾項研究中，所定位的基因位點也各不相同。分析其原因，可能因地區(qū)、種族、性別的不同而存在明顯的差異。因此，為進一步明確PDE-4D基因多態(tài)性與CIS的關系，還應進行針對不同國家、地區(qū)、種族、性別的包含多個基因多態(tài)性位點的分門別類的詳細研究。這一點在我國顯得尤為重要。因為我國地域遼闊、人口眾多、多民族共存，CIS發(fā)病率較高，而且存在著北高南低、西高東低的特點，所以，我們不僅要進行腦卒中的基因多態(tài)性研究，而且應注意地區(qū)、民族、性別的區(qū)分，病例數(shù)要足夠充分，這樣獲得的資料才是詳實可靠的，而僅憑某一地區(qū)的研究資料來推斷PDE-4D基因多態(tài)性與整個中國人群的卒中具有或不具有相關性，都是不全面的。隨著新的資源，如HaPMap數(shù)據(jù)庫的廣泛應用，我們可以對PDE-4D基因進行更大范圍的篩查和研究，尋找其功能性變異位點，進而使完全闡明PDE-4D基因作為CIS易感基因的機制成為可能，也為進一步探尋腦卒中的遺傳學病因，為CIS的個體化治療和預防提供新的途徑和科學依據(jù)。

［1］Gretarsdottir S，Thorleifsson G，Reynisdottir ST，etal.The gene encoding phosphodiesterase 4D confers risk of ischemic stroke［J］.Nat Genet，2003，35:131-138.

［2］Liao D，Myers R，Hunt S，etal.Familial history of stroke and stroke risk.The family heart study［J］.Stroke，1997，28:1908-1912.

［3］Brass LM，Isaacsohn JL，Merikangas KR，etal.A study of twins and stroke［J］.Stroke，1992，23:221-223.

［4］Eiehner JE，Duim ST，Perveen G，etal.Apolipoprotein E polymorphism and eardiovaseular disease:a HuGE review［J］.Am JEpidemiol，2002，155:487-495.

［5］Zee R，Cook NR，Cheng S，etal.Polymorphism in the P-selectin and interleukin-4 genesas determinants of stroke:a population-based，prospecetive genetic analysis［J］.Hum Molec Genet，2004，13:389-396.

［6］Helgadottir A，Manolescu A，Thorleifsson G，etal.The gene encoding 5-lipoxy-genaseactivating protein confers risk ofmyocardial infarction and stroke［J］.Nature Genet，2004，36:233-239.

［7］Slowik A，TurajW，Dziedzic T，etal.DD genotype of ACE gene is a risk factor for intracerebral hemorrhage［J］.Neurology，2004，63:359-361.

［8］Berger K，Stogbauer F，Stoll M，etal.The glu298asp polymorphism in the nitric oxide synthase 3 gene is associated with the risk of ischemic stroke in two large independent case-control studies［J］.Hum Genet，2007，121:169-178.

［9］Gretarsdottir S，Sveinbjornsdottir S，Jonsson H，etal.Localization of a susceptibility gene for common forms of stroke to5q12［J］.Am JHum Genet，2002，70:593-603.

［10］Pang H，HauserM，Minvielle S.Pathway-based identification of SNPs predictive of survival［J］.Eur JHum Genet，2011，2:568-578.

［11］Victoria HB，Sunhee KR，Brian KR，etal.Association of phosphodies terase 4D Polymorphisms With Ischemic Stroke in a US Population Stratified by Hypertension Status［J］.Stroke，2006，37:1385-1390.

［12］Woo D，Kaushal R，Kissela B，etal.Association of phosphodiesterase 4D with ischemic Stroke:a population-based case-control study［J］.Stroke，2006，37:371-376.

［13］Kostulas K，Gretarsdottir S，Kostulas V，etal.PDE-4D and ALOX5AP genetic variants and risk of Ischemic cerebrovascular disease in Sweden［J］.JNeurolog Sci，2007，263:113-117.

［14］Lovkvist H，Olsson S，Haglund P，etal.A large-sample assessment of possible association between ischaemic stroke and rs12188950 in the PDE4D gene［J］.Eur JHum Genet，2012，20(7):783-789.

［15］Fidani L，Clarimon J，Goulas A，etal.Association of phosphodiesterase 4D gene G0 haplotype and ischaemic stroke in a Greek population［J］.Eur JNeurol，2007，14(7):745-749.

［16］Bevan S，Porteous L，Sitzer M，etal.Phosphodiesterase 4D gene，ischemic stroke，and asymptomatic carotid atherosclerosis［J］.Stroke，2005，36:949-953.

［17］Quarta G，Stanzione R，Evangelista A，etal.Phosphodiesterase4D and 5-lipoxygenase activating protein genes and risk of ischemic stroke in Sardinians［J］.Eur JHum Genet，2009，17(11):1448-1453.

［18］Bondarenko EA，Tupitsyna TV，Slominski PA，etal.Phosphodiesterase4D(PDE4D)gene polymorphism in patients with acute stroke from Moscow［J］.Genetika，2010，46(6):861-864.

［19］Bondarenko EA，Mokan EI，Barbakar NI，etal.Analysis of the polymorphic variants of the PDE4D gene in patients with acute stroke in the Moldavian population［J］.Mol Gen Mikrobiol Virusol，2011，2:5-7.

［20］Avdonina MA，Nasedkina TV，Ikonnikova AIU，etal.Association study of polymorphic markers of F12，PON1，PON2，NOS2，PDE4D，HIF1a，GPIba，CYP11B2 geneswith ischemic stroke in Russian patients［J］.Zh Nevrol Psikhiatr Im SSKorsakova，2012，112(2):51-54.

［21］Saleheen D，Bukhari S，Haider SR，etal.Association of phosphodiesterase 4D gene with ischemic stroke in a Pakistani population［J］.Stroke，2005，36:2270-2277.

［22］Banerjee I，Gupta V，Ahmed T，etal.Inflammatory system gene polymorphism and the risk of stroke:A case-control study in an Indian population ［J］.Brain Res Bull，2008，75:158-165.

［23］Munshi A，Babu MS，Kaul S，etal.Phosphodiesterase 4D(PDE4D)gene variants and the risk of ischemic stroke in a South Indian population［J］.JNeurol Sci，2009，285(1 ～2):142-145.

［24］Munshi A，Roy S，Thangaraj K，etal.Association of SNP41，SNP56 and a novel SNP in PDE4D gene with stroke and its subtypes［J］.Gene，2012，506(1):31-35.

［25］Nakayama T，Asai S，Sato N，etal.Genotype and haplotype association study of the STAK1 region on 5q12 among Japanese［J］.Stroke，2006，37:69-76.

［26］Matsushita T，Kubo M，Yonemoto K，etal.Lack of association between variations of PDE4D and ischemic stroke in the Japanese population［J］.Stroke，2009，40(4):1245-1251.

［27］Kim MK，Kim JT，Choi SM，etal.Phosphodiesterase 4D gene and risk of noncardiogenic ischemic stroke in a Korean population［J］.J Korean Med Sci，2009，24(2):307-310.

［28］Yoon D，Park SK，Kang D，etal.Meta-analysis of homogeneous subgroups reveals association between PDE4D gene variants and ischemic stroke［J］.Neuroepidemiology，2011，36(4):213-222.

［29］徐 波，鄧春艷，張彩英，等.磷酸二酯酶4D基因三個多態(tài)性與缺血性卒中的關系.醫(yī)藥世界［J］.2007，2(S1):55-57.

［30］徐淑蘭.磷酸二酯酶4D基因多態(tài)性與缺血性腦血管病的關系［J］.臨床神經病學雜志，2008，4:249-252.

［31］Li N，He Z，Xu J，etal.Association of PDE4D and IL-1 gene polymorphism with ischemic stroke in a Han Chinese population［J］.Brain Res Bull，2010，81(1):38-42.

［32］HE Y，BAI J，ZHENG H，etal.Sex-dependent association of phosphodiesterase 4D gene polymorphismswith ischemic stroke in Henan Han population［J］.Chin Med J，2012，125(13):2255-2259.