家族性高胆固醇血症相关基因研究进展

艾兰木 刘辉 陈丽娜

家族性高胆固醇血症（familial hypercholesterolemia，FH）是一种常染色体（共）显性遗传病，其临床特征主要表现为低密度脂蛋白胆固醇（low density lipoprotein cholesterol，LDL-C）水平升高、皮肤和（或）腱黄色瘤。研究表明，FH易合并早发冠状动脉疾病[1]。目前，我国FH诊断率及治疗率均不高，且缺乏关于中国人群FH的流行病学相关研究。江苏省营养研究数据显示，人群中FH患病率为0.28%（标化后为0.18%）[2]。孙荻等[3]研究发现，初发心肌梗死患者中FH检出率为3.68%，早发心肌梗死患者中FH检出率为7.28%。随着基因测序技术的发展，有研究认为低密度脂蛋白受体（low density lipoprotein receptor，LDLR）、载脂蛋白-B（apolipoprotein-B，ApoB）、前蛋白转化酶枯草溶菌素9（proprotein convertase subtilisin/kexin type 9，PCSK9）、LDLR衔接蛋白1（low density lipoprotein receptor adaptor protein 1，LDLRAP1）等基因可能与FH发病有关[4]。本文就FH相关基因研究进展作一综述。

1 LDLR基因

LDLR基因是FH的最主要致病基因。LDLR基因位于人19号染色体短臂，由839个氨基酸组成，包含18个外显子和17个内含子，在胆固醇代谢调节中起重要作用[5]。近年来，关于LDLR基因突变的报道越来越多。相关研究证实，我国FH患者LDLR基因突变类型有143种（包括134种位点突变和9种基因重组）[6]，这些变异类型包括无义、错义、同义、启动子和剪切区域、短序列插入和缺失、大片段DNA重组等[7]。

Wang等[8]对156例高脂血症患者行门诊筛查，确诊FH 5例，患病率约3.2%；进一步作重测序芯片分析与Sanger测序验证，结果显示FH的基因突变包含纯合子FH（HoFH）1例、杂合子FH（HeFH）1例和复合杂合子3例；共鉴定出LDLR基因中的8个突变，其中c.357delG是一个新突变；生物信息学分析证实，c.357delG是一种致病性突变，该突变使LDLR的结合和内在活性分别降低了35%和49%，严重损害LDLR的功能，进而导致高胆固醇血症。Shu等[9]随访一个4代罹患FH的家庭发现，在LDLR基因的第13外显子上有一个新的插入和缺失突变（c.1885_1889delinsGATCATCAACC），该突变与家族中的高胆固醇血症表型分开；进一步分析这一插入和缺失突变的功能，突变体LDLR被保留在内质网中，无法通过高尔基体糖基化，无法移动至细胞膜上，使细胞膜LDLR减少，血液中LDL-C升高[10]。Praseetha等[11]在细胞结构层面探讨导致FH的3个LDLR基因突变的致病机制，发现这3个基因突变结构与极低密度脂蛋白受体（very low density lipoprotein receptor，VLDLR）中的致病基因突变结构相同。与VLDLR突变体相似，LDLR突变体D482H、C667F定位于内质网，但经N-糖基化谱证实D445E并不影响受体向质膜转运。另外，该突变体与内质网质量控制成分有关，且其稳定性被蛋白酶体抑制剂增强。

FH治疗策略包括治疗性生活方式改善、药物治疗、脂蛋白血浆置换、肝脏移植等。药物治疗一般在FH诊断后便应立即启动。FH患者对降脂药物的反应差异很大。Paulo等[12]研究LDLR突变类型与降脂药物治疗反应之间的相关性发现，LDLR无效突变的患者具有以下特征：（1）基线LDL-C水平更高；（2）降脂药物治疗后的LDL-C水平更高；（3）LDL-C达标率更低；（4）心血管疾病发生率更高。因此，具有无效突变的FH患者即使早诊断并立即开始降脂治疗，其心血管事件发生率依然很高。

2 ApoB基因

载脂蛋白是血浆脂蛋白中的蛋白质部分，是能够结合运输血脂到机体组织进行代谢和利用的蛋白质。载脂蛋白分为A、B、C、D、E五类，ApoB是一类在相对分子质量、免疫性和代谢上均具有多态性的蛋白质，如ApoB基因缺陷可导致低密度脂蛋白（low density lipoprotein，LDL）与受体结合和转运异常，机体LDL清除能力下降，最终导致高胆固醇血症或冠心病发生[13]。ApoB基因的许多限制性片段长度具有多态性，其遗传特性及多态性多数通过限制性片段长度多态性方式进行表达，多数基因的多态性与其非编码区的序列变化相关[14]。

目前常规的FH基因诊断仅包括2个小的ApoB片段。中国最常见的ApoB基因突变是ApoB-100基因突变为R3500W，该突变导致编码的精氨酸突变为色氨酸，可明显降低LDL与受体结合能力。Alves等[15]对65例LDLR、PCSK9或ApoB外显子26和29没有突变的高胆固醇血症患者的ApoB基因进行完整测序，总共鉴定出10个推定突变。p.Arg1164Thr（第22外显子）和p.Gln4494del（第29外显子）在淋巴细胞和HepG2细胞中的内在化降低了40%，与ApoB3527非常相似。该研究强调需按常规方案研究整个ApoB，以提高心血管风险评估与识别的能力。近年来，Alves等[16]在非常规方案研究的ApoB片段中找到了5种新的功能性突变。该研究在4例FH患者中发现了ApoB-100基因外显子19和26中的p.（Pro994Leu）、p.（Thr3826Met）变异体，并对这些变异体进行体外分析，结果显示外显子26突变p.（Thr3826Met）导致LDL的结合能力和内化率降低，而外显子19的改变体现中性作用。张佳虹等[17]对一个FH家系进行全基因组外显子测序，发现该家系ApoB基因的SNP位点rs676210、rs679899、c.10094A＞T和c.9937C＞G均可能与血脂升高有关，但这些位点均不与疾病表型共分离。

近年来针对ApoB基因突变研发的降脂新药Mipomersen是一种反义寡核苷酸，可阻断ApoB的产生，从而导致极低密度脂蛋白（very low density lipoprotein，VLDL）、LDL水平降低[18]。目前，Mipomersen被美国食品药品监督管理局批准仅用于纯合子FH，其常见不良反应有注射部位反应、流感样症状和肝脏毒性等。Reeskamp等[19]通过一项随机、安慰剂对照研究来探讨Mipomersen在杂合子FH患者中的疗效和安全性，结果显示Mipomersen可有效降低杂合子FH患者（ApoB基因突变）脂蛋白水平，但200 mg/次、1次/周的给药方案导致21.2%的患者因出现注射部位反应、流感样症状等最终停药。

3 PCSK9基因

PCSK9基因是第3个被发现与FH有关的基因。PCSK9编码的蛋白质直接与细胞表面的LDLR相互作用，两者一起通过网格蛋白小窝内化进入细胞，在溶酶体中进行降解，从而降低肝细胞表面LDLR水平，减少肝脏对LDL-C的清除来调节血脂代谢[20]。

目前报道的PCSK9突变类型有350个，分为失功能性突变和功能获得性突变。当前研究认为，只有功能获得性突变才能导致FH。在进行基因学诊断的FH患者中，PCSK9功能获得性突变很少见（＜1%）。Huijgen等[21]通过遗传级联筛选和体外功能分析评估几种新的PCSK9变异体在FH患者队列中的功能影响，在1 055例FH患者中有20例鉴定出7种新的PCSK9变异体，其中在5例患者中发现了G516V变异体（c.1547G＞T），并且通过级联筛选确定了15例其他携带者。与27例非携带者相比，15例携带者的LDL-C水平更高，这证明了G516V变异体的致病性。张营等[22]分析了中国汉族人群PCSK9基因5’非翻译区基因多态性，结果显示中国汉族人群中PCSIO基因5’非翻译区存在rs45448095，荧光报告基因实验显示在多个细胞系中（293T/L02）rs45448095-T较rs45448095-C表达显著下调；对照组人群中携带rs45448095-T基因多态性者LDL水平更低，且rs45448095不影响冠心病的发病风险。

4 LDLRAP1基因

＜1%的LDLRAP1基因变异会导致FH常染色体隐性遗传[23]。LDLRAP1基因编码的蛋白通常与LDLR蛋白结合，参与LDL的内化、LDLR的循环利用或降解过程。目前LDLRAP1基因变异相关报道较少。Fahad等[24]报道1例女性FH患者的LDLR基因[c.1255T＞G，p.（Y419D）]和LDLRAP1基因[c.604_605delTCinsA，p.（S202Tfs*2）]存在双重变异。该先证者LDLR变异体是纯合的，LDLRAP1变异体是杂合的，其3个孩子属于LDLR/LDLRAP1基因变异的双重杂合子。先证者的FH病情程度更严重，而3个孩子没有任何临床表现。LDLRAP1基因的移码变异体导致截短的肽段可能会影响LDLR/LDL复合物的细胞内在化。

5 小结

FH是严重的遗传代谢性疾病，患者及其近亲属具有极高的心血管事件风险且有早发的特点。近年来随着分子生物学技术的发展，FH的致病基因如LDLR、ApoB、PCSK9、LDLRAP1等相继被发现。FH基因研究为降脂“新药”研究带来了曙光。PCSK9抑制药通过抑制PCSK9与LDLR结合，阻断LDLR的降解，从而发挥降低LDL-C水平的作用，目前已在临床实验中展现出较好的降脂效果和性价比。随着FH基因研究的不断深入，这些研究结果将有益于FH的规范诊治，减少心血管事件的发生。