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COPD是一种以持续气流受限为特征、严重危害人类健康的进行性、慢性疾病,发病率在逐年增加。肺动脉高压(PH)是COPD进展过程中的常见合并症,也是COPD发展至肺源性心脏病的重要因素,其严重程度直接影响肺源性心脏病患者的生活质量和预后。根据最新欧洲心脏病学会/欧洲呼吸学会《肺动脉高压诊断和治疗指南》中的分类标准,COPD相关的肺动脉高压(COPD-PH)属于第3大类-低氧或肺部疾病相关的PH。早期有证据表明遗传因素在COPD的易感性方面起重要作用,但对于COPD-PH的遗传学机制认识不足。近年来,随着基因和基因组学的发展,越来越多的研究发现不少基因的多态性与COPD-PH的进展相关,本文就COPD-PH遗传学机制及当前相关进展进行综述。
1 脑钠肽(BNP)基因多态性与COPD-PH
BNP是由心肌细胞合成的功能性肽,其主要作用是调节血压和血流量的生理平衡,其合成分泌受到血压、心室扩张、全身性高血压、年龄等因素的影响。BNP在心力衰竭、高血压和心肺疾病的诊断中发挥着重要作用。从已发表的文献来看,仍缺乏有关BNP基因多态性与COPD-PH关联性及具体发病机制的大型临床研究给予高级别的证据支持。
2 5-羟色胺转运体(5-HTT)基因多态性与COPD-PH
缺氧是一个公认的刺激肺血管重塑和PH发展的因素。研究表明,血清素5-HTT可以介导肺血管平滑肌细胞中5-羟色胺(5-HT)的有丝分裂活性,使其在缺氧时过度表达。有研究发现COPD相关的PH严重程度与5-HTT基因多态性有关。
3 瞬时受体电位(TRP)M8基因多态性与COPD-PH
已有资料表明,TRP阳离子通道的超家族存在于广泛的细胞类型中,并在COPD和哮喘等呼吸系统疾病中起着关键作用。在这一亚家族中,TRPM2、TRPM4和TRPM8是治疗呼吸系统疾病的可能靶点。
4 IL-6基因多态性与COPD-PH
IL-6是一种重要的炎症细胞因子,Córdoba-Lanús等的研究发现在西班牙人群中IL-6 E572C等位基因可能降低COPD发生的风险。Eddahibi等的研究报告了携带IL-6 GG基因型的COPD患者血清IL-6水平和PH均高于CC或CG基因型,并且认为炎症细胞因子IL-6的基因多态性可能与COPD患者发生PH的风险相关。但孙丽蓉等的研究结果显示IL-6572位点基因多态性与COPD相关的PH易感性无关,这种结论不一致性可能是种族及地区之间的差异造成。虽然国内外有关IL-6基因多态性与PH或COPD遗传易感性的相关报道较多,但尚无直接研究IL-6基因多态性在COPD-PH进展中作用的报道,进一步探究相关机制有很大的临床意义。
5 表皮生长因子受体(EGFR)3′UTR多态性与COPD-PH
EGFR是一种广泛表达于细胞表面的跨膜酪氨酸激酶受体,通过调节细胞的死亡和凋亡参与细胞增殖的某些重要过程。EGFR的失调也被认为是导致肺动脉平滑肌细胞(PASMC)异常增殖和肺动脉重塑的原因,以前有研究显示EGFR抑制剂可显著恢复大鼠的血管重塑。同时,EGFR的表达水平被认为受到包括microRNA在内的各种因素的调节。
6 缺氧诱导因子-1(HIF-1)基因多态性与COPD-PH
HIF-1是一种由α和β组成的异源二聚体转录因子,可调节多种基因的表达以响应缺氧刺激。HIF-1α对缺氧很敏感,是HIF-1的氧调节亚单位,也是决定HIF-1活性的最关键部分,HIF-1β是HIF-1的结构亚单位,能维持HIF-1结构的稳定。常氧条件下,HIF-1α由位于401~603位氨基酸的氧依赖降解结构域控制,并通过泛素-蛋白酶体途径迅速降解,因其半衰期很短,故细胞内HIF-1的含量极低。但在缺氧细胞或肿瘤细胞中,HIF-1α的泛素-蛋白酶体降解途径被抑制,HIF-1α浓度增加,并与HIF-1β二聚化,在细胞核内组合成HIF-1,从而允许靶基因转录。HIF-1可调节内皮素1、血管内皮生长因子及其受体、诱导型一氧化氮合酶等多种下游靶基因的表达增加,进而在PH中发挥重要作用。
7 血管紧张素转换酶(ACE)基因多态性与COPD-PH
COPD患者和COPD-PH患者的病程进展与肾素-血管紧张素-醛固酮系统(RAAS)的激活有关,后者可影响肺血管收缩和肺血管重塑。ACE是一种锌金属肽酶,在肺部高度表达并且能够降解缓激肽,催化血管紧张素Ⅱ的形成,在RAAS中发挥重要作用。它是一种强大的血管收缩剂、炎症调节剂和细胞生长因子。因此,ACE基因被认为是COPD患者发生PH的一大促因。
8 其他MicroRNAs(miRNAs)调控相关基因与COPD-PH
miRNAs是一类长度为18~25个核苷酸的非编码RNA,它们与靶mRNA的3′非翻译区结合,调节基因表达。研究发现一些miRNA的靶基因(包括BMPR2、RhoB、SHP2、NFAT和Mst1)在PH进展的相关途径中高度富集,表明了miRNA对该疾病的广泛控制。其中一类通过感受缺氧刺激调节表达的miRNA称为"hypoximiRs" ,包括上调(如:miR-210)和下调(如:miR-124)2种类型。先前已有报道称miR-124在缺氧暴露状态中下调。PASMC的异常增殖是缺氧性血管重塑的主要原因。
确定COPD患者发生PH的遗传易感性,对于更好地了解其发病机制、开发新的靶点治疗具有重要意义。然而,现有的实验证据远远不足以指导COPD-PH的临床诊疗,寻求多中心、多领域、更大的COPD-PH相关的遗传学研究是我们未来的方向。
来源:国际呼吸杂志 作者 国家老年医学中心 袁雪婷 许小毛
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