常见的多基因病及其诱发基因

五、常见的多基因病及其诱发基因

传统的疾病诊断,是以疾病或病原体的表型改变为依据的表型诊断。由于疾病的表型改变往往出现较晚,当表型改变出现时,基因型的改变早已出现。因此,只针对表现型的诊断,容易错过治疗的最佳时期。大量遗传学与分子生物学的研究表明,除外伤外,人类疾病几乎都与基因相关。与单基因遗传病相比,多基因遗传病不是只由遗传因素决定,而是遗传因素与环境因素共同起作用。我们经常提到的常见疾病即为其中的多基因病,它具有明显的遗传异质性、表型复杂性及种族差异性等特征。

基因多态性是指基因的某些位点可以发生中性改变,使DNA的一级结构各不相同,但并不影响基因的表达,形成多态。基因的多态性可以看作是在分子水平上的个体区别的遗传标志,有很多表现的方式:最常见的是单核苷酸多态性(SNP),还有短片段重复序列、插入和缺失多态性等。与稀有和高外显率的致病性突变不同,SNP广泛存在于人群中,是广义上基因点突变,其发生率在1%以上。易感基因的特点是基因变异本身,并不直接导致疾病的发生,而只造成机体患病的潜在危险性增加,一旦外界有因素介入,即可导致疾病发生。多基因病属高发疾病,严重影响着人类的健康。

(一)精神分裂症

精神分裂症是一种严重的精神疾病,全世界约有1%的人患有这种疾病。表现为患者认知能力的障碍和大脑异常。目前认为,精神分裂症是一种多基因遗传病。经典的连锁分析和候选基因关联分析及最近的全基因组扫描,发现可能的精神分裂症易感基因主要包括:COMT、NRGI、DTNBP1、DISCI、G72、DAAO、RGS4等;对患者死后脑组织的分子水平研究也发现一些易感基因:DLX1、REELIN、SEMAPHORIN3A等。通过对精神分裂症患者和正常人的脑容量比较发现,精神分裂症患者的脑容量较小。一些研究中也发现,与大脑容量相关的易感基因GULP1与精神分裂症也相关,人的GULP1基因位于2号染色体上。研究表明,GULP1基因的两个单核苷酸多肽位点(SNP)rs2004888和rs4522565都显著的与精神分裂症有关。

(二)心血管疾病

冠状动脉硬化性心脏病(简称冠心病)是由遗传和环境因素共同所致的复杂疾病,许多研究表明血管紧张素转换酶(ACE)基因、血管紧张素原(AGT)基因及内皮型一氧化氮合酶(eNOS)基因多态性与基因型表达的冠心病相关。急性心肌梗死(AMI)也被证明是与环境相关的多基因病,其家族史被认为是一个独立的危险因素。随着近年来对基因组学和分子生物学的发展,确定了一系列的AMI易感基因及相关单核苷酸多肽(SNP)位点。

除上述致冠心病的易感基因外,还包括与男性AMI相关的CX37基因的C1019T及AT1R基因A1166C。原发性高血压(EHT)也是由遗传易感性和环境因素共同决定的疾病,研究表明,AGT235M,ACEALUD和ApoBXall被证明与中国汉族人群原发性高血压有关。

(三)唇腭裂

唇裂俗称兔唇、缺嘴、豁嘴,是口腔颌面部常见的先天性畸形。发病率约为1.82‰,全国现有患者170多万,在不同人群中有15%~20%的家族史,因此遗传因素被认为在唇腭裂的病因学中占重要地位。不同的人特定区域如1q,2p,4p,6p,14q,17q,19q均发现与唇腭裂的发病相关的基因位点。在我国,非综合征型唇腭裂发病率较高。非综合征型唇裂伴或不伴腭裂是指不伴发其他系统畸形的不属于任何综合征的唇裂、唇裂合并腭裂的总称,这是一种常见的颌面部先天畸形。已确定的非综合征型唇腭裂易感基因包括:定位于1p36.3,编码5,10原亚甲基四氢叶酸还原酶基因MTH-FR;定位于2p13,编码多肽类生长因子的基因TGFα;定位于1q32-1q41,编码蛋白质与DNA结合域的干扰素调节因子IRF6;定位于4p16的同源异型盒基因MSX1;定位于11q23的脊髓灰质炎受体相关基因PVRL1等。

(四)2型糖尿病(https://www.daowen.com)

20世纪90年代,采用定位克隆策略发现了一些符合孟德尔遗传模式的糖尿病。但2型糖尿病与之有所不同,属于复杂的多基因遗传病,基因突变、环境因素、个体易感性这三者共同作用最终导致了疾病的发生,其中单个基因的突变只对疾病的发生起最小的作用。近年来,全基因组关联研究和数以万计的病例对照研究发现了许多对糖尿病的发生起作用的基因,如肝细胞核因子(HNF)-1β基因(TCF2)、WFS1(Wolfram)、锌转运子(SLC30A8)、干细胞表达同源盒(HHEX)、周期素依赖性蛋白激酶抑制因子2A/2B(CDKN2A/2B)、胰岛素样生长因子2 mRNA结合蛋白2(IGF2BP2)。其中,TCF7L2是目前发现的在欧洲人群中作用最强的基因。一种参与葡萄糖代谢的酶基因(G6PC2),存在与中国人群空腹血糖相关的新的变异位点。这一缺陷变异基因可使个体患域型糖尿病的风险增加19%。ⅠB(HNF1B)基因的一个变异位点,可使个体患域型糖尿病的风险增加16%。

(五)支气管哮喘

支气管哮喘简称哮喘,是一种以气道阻塞、气道阻塞、气道炎症和气道高反应性的为特征的慢性炎症性疾病,具有明显的遗传倾向,呈家族聚集性。近20年来,国际上通过基因组扫描、候选基因技术和连锁分析等方法,确认哮喘是一种复杂的多基因遗传病。哮喘的发生、发展由宿主遗传易感性和环境暴露相互作用所决定。

目前为止发现了100多个哮喘候选基因、特别是在以下5个染色体区域;存在大量的哮喘相关基因,分别是5q32-q33、6p21、11q12-q13、16p11-p12和20p13。

(六)阿尔茨海默病

阿尔茨海默病又称老年性痴呆,其病因一直未明,存在多种假设。可能与遗传、环境因素、免疫炎性反应、铝或硅等神经毒素在脑内蓄积以及血管性因素等使脑内神经递质系统的功能障碍有关,心理社会因素可能是本病的发病诱因。

患者有进行性的记忆减退,伴随情感行为失衡和认知障碍。病理表现为神经元丢失及许多淀粉蛋白斑片。变性的神经元含有特征性的神经元纤维结节;罕见于早发年龄。早发和晚发的阿尔茨海默病是非孟德尔式,只显示家族聚集性。

流行病学显示在65岁以上的发病率约5%,80岁以上的发病率约20%。5%的阿尔茨海默病患者有明确家族史,那些遗传了突变基因的个体在生命过程中将表现出痴呆。致病突变基因已被确定,属常染色体显性遗传,为多基因遗传病,目前已知染色体1、14、19、21与阿尔茨海默病发病有关。淀粉样前体蛋白(APP)基因位于21号染色体;早老素1(PS-1)基因位于14号染色体;早老素2(PS-2)基因位于1号染色体,这些基因的突变将导致家族性阿尔茨海默病的发生。遗传性阿尔茨海默病约占所有发病人数的5%以下,往往在40~50岁就显示出痴呆综合征。

晚发型阿尔茨海默病患者的基因危险因素也已被确定,其中最重要的是ApoE-4等位基因。ApoE-4是一种胆碱耐受蛋白,在编码ApoE的三种复等位基因(ε2,ε3,ε4)中,携带ApoE-ε4等位基因不仅能增加发病风险,而且能使发病年龄提前。无ApoE-e4等位基因的个体,阿尔茨海默病的发病风险大约是10%,携带至少一个e4等位基因的个体,阿尔茨海默病的发病风险是30%。