COL4A1/A2基因变异在脑出血、蛛网膜下腔出血和梗死后出血转化散发性出血性脑血管病的不同表达和机制

郝丕达

脑卒中是引起人类死亡及致残的重要原因，对患者家庭及社会均造成了极大的精神压力及经济负担，且伴随着人口老龄化态势的加剧，受脑卒中影响的病例与日俱增，应予以足够重视[1-2]。脑卒中常见类型包括脑出血（intracerebral hemorrhage，ICH）、蛛网膜下腔出血（subarachnoid hemorrhage，SAH）及脑梗死等[3]。其中ICH 主要是指原发性且与外伤无关的一类脑实质内出血，在脑卒中占比20%～30%，具有致残率高及病死率高的特点[4]。SAH 则是由颅内血管破裂引起的血液内流至蛛网膜下腔所致的一种脑卒中，病因包括颅内动脉瘤及脑血管畸形等，普遍预后欠佳[5]。梗死后出血转化（post-infarction hemorrhagic transformation，HT）主要是指急性脑梗死后出现的脑内出血，属于缺血性卒中的重要并发症之一，会直接加剧脑损伤，增加临床治疗难度，病情进展迅速，死亡风险较高[6]。故此，如何有效诊治上述疾病具有极其重要的意义。Ⅳ型胶原蛋白基因α1（collagen type Ⅳ α1，COL4A1）及Ⅳ型胶原蛋白基因α2（COL4A2）位于人13 号染色体上，主要是编码Ⅳ型胶原蛋白的α1 及α2 链，一旦该基因发生突变，可能导致血管基底膜的稳定性变差，从而在环境等因素的共同作用下出现血管破裂，最终引发多种脑血管病[7-8]。鉴于此，本文通过研究COL4A1A2 基因变异在ICH、SAH 和HT 散发性出血性脑血管病的不同表达和机制，以期为上述疾病的诊治提供新的靶点和思路，报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料 回顾性分析临沂市第三人民医院2019 年2 月-2021 年10 月收治的67 例ICH 患者（ICH 组）、61 例SAH 患者（SAH 组）及58 例HT患者（HT 组）相关资料。纳入标准：（1）所有受试者均经头颅CT 或/和磁共振成像（MRI）检查确诊；（2）均为首次发病；（3）年龄处于18 岁以上；（4）临床资料完整。排除标准：（1）伴有其他重要脏器功能不全或/和恶性病变；（2）合并血液系统疾病或/和感染；（3）神志异常。另取同期在医院接受体检健康志愿者50 例记作对照组。纳入标准：（1）年龄处于18 岁以上；（2）临床资料完整；（3）均无疾病的健康人员。排除标准：（1）神志异常；（2）因故无法完成相关研究/检查。本研究经医院医学伦理委员会批准。

1.2 方法 （1）基因检测：借助家系全外显子基因检测技术完成对所有受试者外周血基因组DNA 的测序，且通过Sanger 测序完成相关结果的验证。之后按照变异类型、群体频率及和患者主要表型特征有关的基因列表筛选变异。借助Mutation taster 与PolyPhen-2 等生物信息学蛋白功能预测软件完成蛋白功能的预测工作。（2）分组方式：对所有患者均开展治疗后半年的随访观察，将其按照预后的差异分作预后良好组（存活且无复发）及预后不良组（死亡或复发）。ICH 患者死亡或复发25 例，SAH患者死亡或复发18 例，HT 患者死亡或复发20 例。

1.3 观察指标 比较各组COL4A1/A2 基因变异发生率，不同预后ICH、SAH 及HT 患者的COL4A1/A2 基因变异发生率。

1.4 统计学处理 采用SPSS 24.0 软件实现数据处理，计量资料以（）表示，行t 检验，多组间对比采用单因素方差分析；计数资料以率（%）表示，行X2检验。多组率的两两比较应采用Bonferroni方法校正，检验水准α=原α 水平/比较次数，即0.05/4=0.013。P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 四组一般资料比较 ICH 组67 例中男37 例，女30 例；年龄32～79 岁，平均（57.26±10.56）岁；体重指数（BMI）18～32 kg/m2，平均（23.16±1.12）kg/m2。SAH 组61 例中男35 例，女26 例；年龄31～81 岁，平均（57.55±10.82）岁；BMI 18～32 kg/m2，平均（23.36±1.09）kg/m2。HT 组58 例中男34 例，女24 例；年龄30～80 岁，平均（57.09±10.26）岁；BMI 18～32 kg/m2，平均（22.94±1.05）kg/m2。对照组50 例中男28 例，女22 例；年龄33～78 岁，平均（57.12±10.36）岁；BMI 18～32 kg/m2，平均（23.08±1.08）kg/m2。四组上述资料比较，差异均无统计学意义（P＞0.05），具有可比性。

2.2 四组COL4A1/A2 基因变异发生率对比 ICH 组COL4A1/A2 基因变异发生率分别为8.96%、7.46%，均高于对照组（X2=4.720、3.898，P=0.030、0.048）；SAH 组COL4A1/A2 基因变异发生率分别为8.20%、8.20%，均高于对照组（X2=4.292、4.292，P=0.038、0.038）；HT 组COL4A1/A2 基因变异发生率分别为13.79%、12.07%，均高于对照组（X2=7.448、6.453，P=0.006、0.011）。见表1。

表1 四组COL4A1/A2基因变异发生率对比[例（%）]

2.3 不同预后ICH 患者的COL4A1/A2 基因变异发生率对比 预后不良ICH 患者COL4A1/A2 基因变异发生率均高于预后良好患者（P＜0.05），见表2。

表2 不同预后ICH患者的COL4A1/A2基因变异发生率对比[例（%）]

2.4 不同预后SAH 患者的COL4A1/A2 基因变异发生率对比 预后不良SAH 患者的COL4A1/A2 基因变异发生率均高于预后良好患者（P＜0.05），见表3。

表3 不同预后SAH患者的COL4A1/A2基因变异发生率对比[例（%）]

2.5 不同预后HT 患者的COL4A1/A2 基因变异发生率对比 预后不良HT 患者的COL4A1/A2 基因变异发生率均高于预后良好患者（P＜0.05），见表4。

表4 不同预后HT患者的COL4A1/A2基因变异发生率对比[例（%）]

3 讨论

出血性脑血管病是一类预后相对不良的脑血管疾病，其中血脑屏障受损介导了脑出血发病、血肿扩大及颅内压升高等病理变化过程[9-10]。基底膜成分异常改变反映了血脑屏障破坏，其主要成分之一的Ⅳ型胶原是用以观察血脑屏障破坏与否的可靠指标之一。COL4A1 和COL4A2 为相邻存在的Ⅳ型胶原家族重要成员之一，两者共用启动子且转录共调控，由于上述两个基因的特点及功能高度相似，往往被当作一个基因被研究[11-12]。由此推测，COL4A1/A2 变异可能引发基底膜受损，进一步促进了血管疾病的发生、进展。目前，已有研究报道发现，COL4A1/A2 变异和动脉粥样硬化性疾病有关，且该基因多态性直接影响动脉粥样硬化斑块稳定性[13-14]。故此，探究COL4A1/A2 变异和散发性出血性脑血管病的关系及其机制具有一定意义。

本文结果显示，ICH 组、SAH 组 及HT 组COL4A1/A2 基因变异发生率均高于对照组。这反映了ICH、SAH 及HT 患者均存在明显的COL4A1/A2基因变异。究其原因，COL4A1/A2 基因变异可通过调控基底膜重要组成成分之一的Ⅳ型胶原蛋白合成，从而间接影响血管基底膜稳定性，为出血性脑血管病的发生提供了病理基础。同时，COL4A1/A2 基因变异可能导致其相关转录产物从甘氨酸朝谷氨酸方向转换，进一步引起胶原4A1 蛋白的结构稳定性降低，进一步导致基底膜不稳定情况的发生，增加了颅内出血风险。Chung 等[15]的研究发现，COL4A1/A2基因变与散发性脑出血的发病有关。Li 等[16]的研究亦发现COL4A1/A2 基因变异和缺血性脑卒中息息相关。索阅等[17]的研究亦阐述了COL4A1/A2 基因变异和出血性脑血管病、HT 存在明显相关性。上述研究均为本文结果提供了佐证，提示了临床筛查COL4A1/A2 基因变异可能有助于二级预防及急性期治疗。此外，预后不良的ICH、SAH 及HT 患者COL4A1/A2 基因变异发生率明显更高。提示了COL4A1/A2 基因变异可能和散发性出血性脑血管病预后有关，并在其中发挥着至关重要的作用。考虑原因，COL4A1/A2 基因变异可能引起异常折叠的COL4A1 及A2 蛋白大量积聚在胞内，从而对基底膜稳定性造成破坏，降低其调节功能，进而引发脑内出血、血肿扩大及脑水肿等，导致预后不良。同时，COL4A1/A2 基因变异会导致基底膜被破坏，增加血脑屏障通透性，引发颅内压增高及脑水肿，促使死亡风险增加[18-20]。由此推测，通过检测COL4A1/A2基因变异情况，可为临床出血性脑血管病、HT 患者的预后预测提供参考依据。然而，本研究仍有不足之处，如未排除年龄、治疗方式及病变程度等混杂因素对预后造成的影响，可能导致研究结果出现偏倚，应予以足够重视。

综上所述，COL4A1/A2 基因变异参与ICH、SAH 及HT 发生、发展，以及预后过程，其主要作用机制可能和调控血管基底膜稳定性有关。