王學(xué)成 王娟

高血壓是最常見的心血管疾病，2019 年全球僅30～79 歲高血壓患者人數(shù)就已超過12.7 億[1]。高血壓根據(jù)病因是否明確可分為原發(fā)性高血壓和繼發(fā)性高血壓。原發(fā)性高血壓又稱為特發(fā)性高血壓，呈高度異質(zhì)性，臨床上多見，目前病因尚不明確，一般認(rèn)為與遺傳易感性和多種后天環(huán)境因素有關(guān)[2]，可引起心、腦、腎等靶器官損傷甚至死亡。原發(fā)性高血壓常見的危險(xiǎn)因素包括高鈉攝入、高脂血癥、糖尿病、煙酒嗜好、胰島素抵抗等。

基因拷貝數(shù)變異（CNV）是長(zhǎng)度為1 kb 至3 Mb 的DNA 片段變異，包括缺失、插入、重復(fù)、重排、倒位等，是人類基因組最常見的結(jié)構(gòu)變異類型，覆蓋12%的人類基因組[3]。當(dāng)發(fā)生頻率＞1%時(shí)，又稱為拷貝數(shù)目多態(tài)（CNP）[4]。CNV 覆蓋的核苷酸總數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過單核苷酸多態(tài)性（SNP），是基因遺傳變異的重要形式[3]。高血壓相關(guān)基因變異研究側(cè)重于SNP 分析，近年來高血壓的遺傳研究不斷發(fā)展，CNV 被認(rèn)為可能在高血壓發(fā)生發(fā)展中起重要作用。

1 動(dòng)物模型CNV與高血壓的相關(guān)研究

自發(fā)性高血壓（SHR）大鼠是目前最常用的高血壓動(dòng)物模型，而正常血壓WKY 大鼠是最常用的對(duì)照模型[5]。Charchar 等[6]基于全基因組序列對(duì)SHR 大鼠及WKY 大鼠進(jìn)行了比較基因組雜交分析，識(shí)別出SHR 大鼠的16 個(gè)基因CNV，分別為6 個(gè)基因拷貝數(shù)減少和10 個(gè)基因拷貝數(shù)增加，部分基因座與血壓調(diào)節(jié)有關(guān)。研究還發(fā)現(xiàn)SHR 與WKY 雜交后產(chǎn)生的F2 代個(gè)體也出現(xiàn)血壓明顯升高，與Egln1基因的拷貝數(shù)增加相關(guān)。結(jié)果提示SHR 大鼠的基因CNV 可能與高血壓的患病風(fēng)險(xiǎn)和特點(diǎn)有關(guān)。該研究雖未證實(shí)CNV 與高血壓存在確定的因果關(guān)系，但在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中得出二者可能相關(guān)的結(jié)論，為人類高血壓相關(guān)基因CNV 研究奠定了一定的基礎(chǔ)。

2 高血壓相關(guān)基因CNV研究

2.1 內(nèi)皮素基因的CNV

內(nèi)皮素是主要由血管內(nèi)皮細(xì)胞分泌的激素，可導(dǎo)致外周血管收縮，血壓升高[7-8]。Sun 等[9]分析人類基因組單型圖受試者（包括90 名亞洲人、60 名高加索人和60 名非洲人）轉(zhuǎn)化B 淋巴細(xì)胞的基因表達(dá)譜，研究全基因組CNV 與內(nèi)皮素系統(tǒng)中7 個(gè)基因表達(dá)水平的關(guān)系，最終發(fā)現(xiàn)4 個(gè)CNV 與基因表達(dá)相關(guān)，其中6 號(hào)染色體上長(zhǎng)度為66 kb 的CNV與內(nèi)皮素-1 表達(dá)明顯相關(guān)。

2.2 肥胖相關(guān)基因的CNV

肥胖是與高血壓密切相關(guān)的重要危險(xiǎn)因素[10]，CNV 可能是導(dǎo)致肥胖等常見疾病的遺傳缺陷[11]。Zhao 等[12]對(duì)2 個(gè)非裔美國(guó)人群分別進(jìn)行全基因組CNV 關(guān)聯(lián)研究，并在每項(xiàng)研究中進(jìn)行獨(dú)立且相同的關(guān)聯(lián)分析，最后匯總結(jié)果進(jìn)行meta 分析，確定3 個(gè)與肥胖相關(guān)的CNV，分別為CNP11162、CNP10809、CNP11421，這 些CNV 與PARK2、GYPA和SGCZ基因重疊，進(jìn)一步證實(shí)肥胖與CNV相關(guān)。

2.3 左室肥厚相關(guān)基因的CNV

左室肥厚（LVH）是心血管疾病發(fā)病率和死亡率的獨(dú)立危險(xiǎn)因素，也是高血壓患者心血管不良結(jié)局的有力預(yù)測(cè)因子[13]。流行病學(xué)調(diào)查顯示近1/3 的高血壓患者合并LVH。Boon-peng 等[14]采用高分辨率SNP 序列分析，在258 例高血壓患者（其中95 例高血壓患者合并LVH）中發(fā)現(xiàn)了CNV，其中208 個(gè)罕見特有的CNV 僅存在于高血壓相關(guān)的LVH 患者中。該研究表明，多個(gè)罕見的CNV 可能與高血壓相關(guān)LVH 的發(fā)病密切相關(guān)。

2.4 線粒體DNA的CNV

線粒體是細(xì)胞內(nèi)負(fù)責(zé)能量代謝的細(xì)胞器，其內(nèi)部含有母系遺傳的DNA[15]。當(dāng)線粒體出現(xiàn)功能障礙時(shí)，線粒體DNA 的拷貝數(shù)可能發(fā)生相應(yīng)變異[16]。代謝綜合征是包括高血壓、胰島素抵抗、血脂異常在內(nèi)的代謝紊亂癥候群[17]。部分研究發(fā)現(xiàn)線粒體DNA 拷貝數(shù)減少可能與代謝綜合征有關(guān)。Fazzini 等[18]假設(shè)上述結(jié)論成立，測(cè)定德國(guó)慢性腎臟病研究的4 812 例中度慢性腎臟病患者以及南蒂羅爾衛(wèi)生合作研究的9 364 名受試者全血中的線粒體DNA 拷貝數(shù)，分析其與代謝綜合征以及2 型糖尿病的關(guān)聯(lián)，結(jié)果顯示線粒體DNA 拷貝數(shù)與代謝綜合征以及2 型糖尿病發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)呈負(fù)相關(guān)，同時(shí)提示線粒體DNA 的CNV 主要通過影響腰圍和體重指數(shù)，增加上述疾病的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)。

3 特定高血壓人群CNV相關(guān)性研究

3.1 妊娠期女性的基因CNV

妊娠期高血壓疾病是最常見的妊娠綜合征，主要包括妊娠高血壓、子癇前期、子癇等疾病[19]，非侵入性產(chǎn)前檢查技術(shù)有助于早期診斷該疾病從而改善預(yù)后。Wu 等[20]利用非侵入性產(chǎn)前檢查技術(shù)在3 890 例不伴妊娠綜合征孕婦和441 例伴有妊娠綜合征孕婦中檢測(cè)亞染色體CNV，其中妊娠高血壓28 例。結(jié)果識(shí)別出3 處重復(fù)及1 處缺失的亞染色體CNV 與妊娠高血壓發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)高度相關(guān)。對(duì)存在于上述4 個(gè)區(qū)域的494 個(gè)基因進(jìn)行基因顯著性功能分析，發(fā)現(xiàn)最顯著的基因是原鈣黏蛋白家族。原鈣黏蛋白基因位于5 號(hào)染色體的5q31 區(qū)，有3 個(gè)基因簇α、β、γ，被認(rèn)為與血管生成有關(guān)。此研究雖未明確具體機(jī)制，但為進(jìn)一步研究妊娠高血壓與基因CNV 的關(guān)系提供了線索。

3.2 系統(tǒng)性紅斑狼瘡患者的C4B基因CNV

兒童紅斑狼瘡動(dòng)脈粥樣硬化預(yù)防（APPLE）研究選擇221 例童年期發(fā)病的系統(tǒng)性紅斑狼瘡（SLE）患者進(jìn)行臨床研究，旨在評(píng)估阿托伐他汀治療能否減慢此類患者的動(dòng)脈粥樣硬化進(jìn)展。2019 年Mulvihill 等[21]利用APPLE 生物庫(kù)和試驗(yàn)數(shù)據(jù)研究補(bǔ)體與童年期發(fā)病的SLE 患者的動(dòng)脈粥樣硬化之間的關(guān)聯(lián)，該試驗(yàn)利用TaqMan 實(shí)時(shí)熒光定量PCR 和蛋白質(zhì)印跡技術(shù)對(duì)C4、C4A和C4B基因拷貝數(shù)與頸動(dòng)脈中膜厚度進(jìn)行回歸分析。C4 補(bǔ)體水平與總C4 基因拷貝數(shù)明顯相關(guān)，與無高血壓組相比，高血壓組患者血漿中C4 和C3 補(bǔ)體水平顯著升高。C4B基因拷貝數(shù)≥2 個(gè)的患者在接受他汀類藥物治療后，頸動(dòng)脈中膜厚度增加速度明顯減慢，動(dòng)脈粥樣硬化明顯改善。該研究證明C4 基因拷貝數(shù)與補(bǔ)體水平明顯相關(guān)，C4B基因拷貝數(shù)≥2 個(gè)的患者高血壓患病風(fēng)險(xiǎn)增高。這為進(jìn)一步研究補(bǔ)體相關(guān)基因與動(dòng)脈粥樣硬化、高血壓發(fā)生發(fā)展的關(guān)系提供了思路。

3.3 非裔美國(guó)人的CNV研究

非裔美國(guó)人作為獨(dú)特的種族，缺乏基于人口的遺傳研究。Wineinger 等[22]在高血壓遺傳流行病學(xué)網(wǎng)絡(luò)中的451 個(gè)家庭中選取446 名無血緣關(guān)系的非裔美國(guó)人，使用Affymetrix6.0 陣列等檢測(cè)方法，共識(shí)別出11 070 個(gè)長(zhǎng)度大于10 kb 的CNV，確定了1 541 個(gè)特定的CNV 區(qū)域，其中309 個(gè)CNV 與基因變異數(shù)據(jù)庫(kù)不重合。雖然該研究無法確定這些CNV 區(qū)域的潛在病理意義，但發(fā)現(xiàn)STK39 和SLCO4C1 基因與高血壓有關(guān)。

3.4 中老年人CNV的相關(guān)研究

目前對(duì)于中老年人基因的CNV 研究甚少。Crawford 等[23]將英國(guó)生物銀行內(nèi)381 452 名40～69 歲的英國(guó)白人和愛爾蘭白人的DNA 進(jìn)行基因分型，篩選出54 個(gè)CNV 進(jìn)行回歸分析，評(píng)估CNV 與58 種常見的臨床表型風(fēng)險(xiǎn)的相關(guān)性。結(jié)果表明絕大多數(shù)的CNV 與臨床疾病以及死亡風(fēng)險(xiǎn)顯著相關(guān)。在將假發(fā)現(xiàn)率閾值定為0.1 時(shí)，46 個(gè)CNV 表型關(guān)聯(lián)研究提示，存在相關(guān)CNV 時(shí)，臨床疾病發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)增加，其中3 個(gè)CNV（16p13.11dup、16p12.1del，16p11.2del）與高血壓表型明顯相關(guān)。該研究有助于臨床管理高血壓相關(guān)致病性CNV 攜帶者，為進(jìn)一步研究高血壓的病理機(jī)制提出了新的方向。

4 高血壓相關(guān)CNV研究技術(shù)進(jìn)展

4.1 CNV的定量測(cè)定

一直以來準(zhǔn)確測(cè)量DNA 拷貝數(shù)是技術(shù)上的難題。Marques 等[24]對(duì)維多利亞家庭心臟研究中的白種人行微滴式數(shù)字PCR（ddPCR）核酸定量檢測(cè)，包括極高收縮壓組96 例和極低收縮壓組92 例，調(diào)整年齡、體重指數(shù)和性別后，發(fā)現(xiàn)染色 體1p13.2 esv27061 和esv2757747 的CNV 缺 失明顯增加，這些CNV 與SNP rs2932538 重疊，而SNP rs2932538 此前被認(rèn)為與高血壓相關(guān)。而在極高收縮壓組中，位于20 號(hào)染色體的CNV dgv1306e1區(qū)域有3 個(gè)DNA 拷貝數(shù)的患者舒張壓顯著降低。然而，這些CNV 在血壓調(diào)節(jié)中的作用機(jī)制尚不清楚，仍需要進(jìn)一步闡明。

4.2 利用全基因組重測(cè)序技術(shù)測(cè)定原發(fā)性高血壓相關(guān)CNV

張旭昌等[25]利用第二代測(cè)序技術(shù)（NGS）聯(lián)合DNA 混合池策略，對(duì)廣東省漢族100 例高血壓患者和100 名健康志愿者進(jìn)行全基因組重測(cè)序，并將測(cè)序數(shù)據(jù)進(jìn)行生物信息學(xué)分析，在高血壓組及對(duì)照組中分別識(shí)別出5 201 個(gè)及10 153 個(gè)CNV，與公共數(shù)據(jù)庫(kù)比對(duì)后，得出FN1、LAMC3、VWF、CD19、TNC、CHUK、PKN1、COL6A5 可能是原發(fā)性高血壓易感基因的結(jié)論。該研究雖未對(duì)CNV的位點(diǎn)進(jìn)行比對(duì)篩選和功能分析，但為我們進(jìn)一步研究高血壓相關(guān)CNV 提供了比較好的方法。

4.3 識(shí)別人類疾病新風(fēng)險(xiǎn)位點(diǎn)的CNV新型關(guān)聯(lián)策略

盡管CNV 與多種疾病有關(guān)，但因?yàn)槿狈y(tǒng)計(jì)學(xué)模型，限制了CNV 與疾病關(guān)聯(lián)的大型隊(duì)列研究。由于CNV 與SNP 不同，常橫跨數(shù)千個(gè)核苷酸位點(diǎn)，因此Chen 等[26]在大規(guī)模隊(duì)列研究中基于訓(xùn)練集的隱馬爾可夫模型（HMM）將SNP 信號(hào)轉(zhuǎn)換為基因拷貝數(shù)，對(duì)WTCCC 的基因組數(shù)據(jù)進(jìn)行SNP 位點(diǎn)特異的CNV 關(guān)聯(lián)統(tǒng)計(jì)和基于模式聚類的CNV 區(qū)域統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)36 個(gè)與7 種常見病有關(guān)的ddPCR 新易感位點(diǎn)，其中7 個(gè)位點(diǎn)與高血壓相關(guān)。這一統(tǒng)計(jì)學(xué)模型的發(fā)明為進(jìn)一步分析人類疾病與相關(guān)基因位點(diǎn)的關(guān)聯(lián)提供了新方法，彌補(bǔ)了全基因組關(guān)聯(lián)研究的不足。

5 小結(jié)

目前高血壓治療仍以長(zhǎng)期口服藥物降壓為主，而完全攻克高血壓這一疾病，病因治療最為關(guān)鍵?；駽NV 的相關(guān)研究可能為未來明確高血壓的病因及機(jī)制提供新的思路。