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《中国协和医科大学》 2009年
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中国汉族人群中与特发性肺动脉高压相关的VIP和KCNA5基因变异

张颖  
【摘要】: 第一部分:中国汉族人群中与特发性肺动脉高压相关的血管活性肠肽基因变异 特发性肺动脉高压是一种罕见但却致命的疾病。它的临床特征是持续升高的平均肺动脉压和肺血管阻力,最终导致右心衰竭及死亡。本病的确切发病机制至今依然不清楚,通常认为与肺动脉平滑肌细胞增生和凋亡失控有关:肺动脉平滑肌细胞过度增生、凋亡减少导致肺小动脉肌化、肺血管壁增厚、肺毛细血管腔闭塞、肺血管重构从而使肺血管阻力增加,肺动脉压上升。近年来一系列研究将血管活性肠肽与特发性肺动脉高压联系起来。目前研究已确认血管活性肠肽具有抑制肺动脉平滑肌细胞增生,促进其凋亡的生物学活性。将小鼠体内血管活性肠肽编码基因敲除后,小鼠会出现肺动脉高压症状。特发性肺动脉高压患者血清和肺组织中血管活性肠肽的水平明显低于正常人。我们假设血管活性肠肽表达水平的降低和特发性肺动脉高压的发病是由血管活性肠肽编码基因不同位点的变异导致,本研究就是以中国汉族特发性肺动脉高压病人为研究对象寻找与本病相关的血管活性肠肽基因编码区位点变异。 从2007年至2008年我们共连续收集81名无亲缘关系的特发性肺动脉高压病人作为研究对象,同时收集250名正常人作为对照组。用基因测序的方法对所有参与者的血管活性肠肽基因外显子进行突变筛查。另外还通过酶联免疫吸附试验测定所有参与者血清中血管活性肠肽的水平。所有特发性肺动脉高压病人在入院时行右心导管检查收集他们的肺血流动力学数据。 测序发现在33名特发性肺动脉高压病人和38名正常人的血管活性肠肽编码基因的第7外显子3'端UTR区的第8129位碱基位置发生T→C转换,并且病例组和对照组的所有该位点变异均为杂合型改变。病例组血管活性肠肽血清水平显著低于对照组。虽然3'UTR区的基因变异不会改变编码氨基酸,但是却能改变microRNA与该区域的结合影响基因表达调控。该位点变异在病人中的发生频率(40.7%)要显著高于正常人中的发生频率(15.2%)。另外,血清中血管活性肠肽水平和肺血管阻力、平均肺动脉压等肺血流动力学指标在具有和不具有该位点变异的病人之间也有显著差异。 因此血管活性肠肽基因变异g.8129T→C与中国汉族特发性肺动脉高压有相关性。该基因变异能降低血清中血管活性肠肽的表达,增加特发性肺动脉高压的发病风险,加快特发性肺动脉高压的病情进展。 第二部分:与特发性肺动脉高压相关的KCNA5基因变异 目前认为特发性肺动脉高压是一种遗传和环境因素共同起作用导致的罕见的致死性疾病。目前本病的确切病因还不明确,一般认为是和肺动脉平滑肌细胞的异常增生和/或凋亡抑制有关。IPAH最常见的病理改变是肺血管重构和肺血管持续性收缩。PASMCs胞浆内游离Ca~(2+)浓度([Ca~(2+)]_(cyt))的增加是触发血管收缩的主要因素,也是刺激平滑肌肥厚的重要因素。膜电位(membrane potential,Em)通过控制肌膜上电压依赖性钙离子通道(VDCC)对于调节PASMCs内游离Ca~(2+)浓度及肺动脉张力起主要决定作用。PASMCs的静息Em、胞浆内游离Ca~(2+)浓度和肺动脉平滑肌的兴奋—收缩偶联都受电压依赖性钾离子通道(voltage-gated K~+channel,K_v)介导的钾离子电流的调节。PASMCs中K_v通道受到抑制后会引起胞膜去极化,使VDCC开放、Ca~(2+)内流增加、胞浆内游离Ca~(2+)浓度升高,从而使肺血管收缩。另外K_v通道功能受抑制引起的胞浆内游离Ca~(2+)浓度升高还会刺激PASMCs的增殖并且抑制PASMCs的凋亡。K_v1.5是一种重要的成孔α亚单位,它组成了PASMCs和其它类型平滑肌细胞上功能性K_v通道。人PASMCs中K_v1.5通道基因KCNA5的过度表达会引起细胞膜超极化,加快细胞凋亡,加速凋亡细胞的收缩。某些能阻断K_v1.5通道的药物(例如pergolide等)会刺激PASMCs收缩和增生,同时抑制其凋亡。与正常人和继发性肺动脉高压患者相比,特发性肺动脉高压患者的PASMCs中K_v1.5通道表达降低,同时功能也受到抑制。因此,K_v1.5通道的功能失活和表达降低可能是引起特发性肺动脉高压患者肺血管收缩和肺动脉平滑肌增生肥厚的因素之一。基于KCNA5基因变异可能会影响K_v1.5通道的表达和功能,从而和特发性肺动脉高压的发病与进展有关联,本研究通过基因测序的方法寻找中国人群中与特发性肺动脉高压发病和进展相关的KCNA5基因变异。 从2007年至2008年我们共连续收集86名无亲缘关系的特发性肺动脉高压病人作为研究对象,同时收集250名正常人作为对照组。用基因测序的方法对所有参与者的KCNA5基因编码区和非编码区进行突变筛查。所有特发性肺动脉高压病人在入院时行右心导管检查收集他们的肺血流动力学数据。 测序发现在36名特发性肺动脉高压病人和16名正常人的KCNA5基因的编码区第862位碱基位置发生C→G转换,并且病例组和对照组的所有该位点变异均为杂合型改变。该位点变异在病人中的发生频率(41.8%)要显著高于正常人中的发生频率(6.4%)。另外,肺血管阻力、平均肺动脉压等肺血流动力学指标在具有和不具有该位点变异的病人之间也有显著差异。 因此KCNA5基因变异g.862C→G与中国汉族特发性肺动脉高压有相关性。该基因变异能增加特发性肺动脉高压的发病风险,加快特发性肺动脉高压的病情进展。
【学位授予单位】:中国协和医科大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:R543.2

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