静脉血栓分子遗传学研究现状

血栓形成过程中起重要作用,这些风险因素涉及凝血、抗凝和纤溶系统中的多种蛋白因子。本文概述了ATⅢ、PC、PS等蛋白因子缺陷机制,着重阐述了FactorⅤ和FactorⅡ的遗传性改变与静脉血栓形成的关系。

  静脉血栓栓塞是一个主要的医学问题,严重威胁人类健康,其在一般人群中的年发病率大约是1/1000。血栓性疾病的发生涉及凝血及抗凝和纤溶系统中的蛋白因子,静脉血栓风险因子包括先天性和获得性的,一般来说易患静脉血栓的倾向来自于高活性的凝血途径、低活性抗凝机制或低活性纤维蛋白溶解。编码这些途径中的蛋白的基因突变在静脉血栓形成中起着重要作用。

  1 ATⅢ、PC、PS缺陷与静脉血栓形成

  迄今为止,已发现的抗凝血蛋白不下10种,如ATⅢ、PC、PS、HCⅡ、TFPⅠ、TM、富组氨基糖Pr等,这类蛋白质的含量缺乏或异常,则抗凝机制削弱,易导致血栓形成。临床上比较肯定的与易栓症有关的抗凝蛋白是ATⅢ、PC、PS。

  ATⅢ(抗凝血酶Ⅲ)是一种丝氨酸蛋白酶的抑制剂,主要抑制凝血酶和因子Xa,对因子Ⅸa、XIa等也有一定影响,血浆浓度为125ng/ml(2.3nmol/L);人类编码ATⅢ的基因由7个外显子构成,基因组DNA全长14kb,定位于1q23~25,内含子顺序中含有约22%的Alu顺序。ATⅢ减少或缺陷分为遗传性和获得性,遗传性ATⅢ减少在欧美国家的发病率约为1/2000~1/5000;在未经筛选的静脉血栓形成中,ATⅢ缺陷占1.1%,3%患静脉血栓的病人是由于ATⅢ基因缺陷引起,遗传方式是常染色体显性,患者多为ATⅢ缺陷杂合子,ATⅢ减少或缺陷绝大多数与静脉血栓有关[1]。

  PC(蛋白C)和PS(蛋白S)均属于Vk依赖性糖蛋白;PC是无活性的酶原,当被内皮细胞表面的凝血酶和血栓调节蛋白复合体激活后成为APC(活性PC),APC可以灭活因子Va和Ⅷa,PS是APC的主要辅因子,化学本质是单链糖蛋白,可与PC结合形成膜结合型“APC-PS”复合物,该复合物使得因子Va和Ⅷa更易于被APC降解。

  人类PC基因(PROC)位于2q13~14,基因组DNA全长11kb,有9个外显子。遗传性PC减少或缺陷占未经筛选的静脉血栓病人的3.2%,人群中的发病率分布在1:16000~1:36000之间,遗传方式是常染色体显性,根据PC抗原或活性减少的程度将PC缺乏分为二型,Ⅰ型指PC抗原和活性平行减少,Ⅱ型指PC抗原量正常,但活性低。

  人类PS基因(PROS)含15个外显子,跨越80kb长度。具有转录活性的PS基因称PSa基因,位于染色体3P11.1~11.2,与PSα基因紧密连锁的还有一个PSβ基因,与PSα基因2~15同源,是一个假基因。PS缺乏是常染色体显性遗传,其发病率在未经分类的静脉血栓病人为2.2%;人群发病率约为1:33000[2];临床上可分为三型:Ⅰ型是总的PS和游离的PS均降低;Ⅱ型主要是PS的功能活性降低,而总的及游离的PS水平仍正常;Ⅲ型以游离PS水平降低为显著特征[3]。有关ATⅢ、PC、PS的分子遗传学的详尽内容在此不做重复介绍。

  2 抗APC、Factor V基因突变与静脉血栓形成

  1993年,瑞典研究人员观察到一些遗传性易栓症患者的血浆样本表现出对APC抗凝作用的抵抗,进一步研究发现,这种现象是由于Factor Ⅴ基因1691位点突变(G→A)所致,使正常Factor Ⅴ506位的精氨酸被谷氨酸所取代(Arg506-Gln),这一突变使得APC对Factor Ⅴa的灭活作用明显减弱而造成血液高凝状态,这种Factor Ⅴ对APC的不反应或反应性降低称为“抗APC”[1]。

  Factor Ⅴ是存在于正常人血浆中的一种单链糖蛋白,凝血过程中,Factor Ⅴ的作用是作为因子Xa的辅因子,加速后者对凝血酶原的激活。但在正常情况下,血浆Factor Ⅴ并不具备内在的活性或活性降低,而在凝血酶或因子Xa的作用下,FactorⅤ会转为活性形式Ⅴa;编码FactorⅤ的基因定位于染色体的1q21~25,长度大于80kb,该基因由25个外显子组成,编码FactorⅤ的mRNA的外显子位于71bp~2820bp之间。DNA5'端到外显子1之间约有5.4kb,3'末端到外显子25之间约有7kb,内含子的大小约为0.4kb~11kb[4]。含有1691G/A突变的DNA片段处于FactorⅤ基因的外显子10内,1691G/A突变导致APC不能使活化的FactorⅤa失活,这样便导致了高凝血状态,破坏了凝血、抗凝两种力量的平衡,抗凝作用减弱,从而使血栓发病风险增加。抗APC是静脉血栓形成的主要风险因子,至少90%的抗APC病例可用FactorⅤ 1691G/A基因点突变来解释,该突变是以常染色体显性遗传方式传递,在人群中发生频率为2%~10%,该风险因子增加血栓发生的风险高于ATⅢ、PS和PC的遗传性缺陷对血栓形成的作用[6]。在欧洲人种未经筛选的原发性静脉血栓栓塞中,APC抗性的发生率约为21%,明显高于非洲及亚洲人口的发生率,80%的患者有深静脉血栓形成;APC抗性的杂合子发生血栓栓塞的危险性高出正常人的20~40倍,纯合子型则高出300倍以上,现已确认FactorⅤQ506存在于绝大多数具APC抗性的家系中[6]。Mathieu Zuber MD等研究结果表明:FactorⅤ1691G/A突变(或称Leiden突变)亦是脑静脉血栓的重要的风险因子,杂合型突变率为21%,正常对照组仅为2%,纯合突变型推测发生率2/10000且大多数该突变个体一生中至少有一次血栓发生,而杂合突变型个体多数不具有临床上的血栓症状[7]。这提示:血栓易感者在能引起血栓的多种刺激的共同作用下才能诱发血栓(避孕药、产褥期、吸烟、骨折、外科手术、感染状态、长期卧床、固定术或其他的易感因子的存在)。

  目前,对于APC抗性现象最近有了进一步的认识:APC与因子Ⅴa结合在Arg506位对其裂解,这一裂解作用暴露出另外两个裂解失活位点-Arg306和Arg679,APC在Arg306位点失活70%的因子Ⅴa,在Arg506位失活其余30%[8]。Arg306→Thr这一新的突变(G→C)位于因子Ⅴ的外显子7内,又称FactorⅤ Cambridge(Arg→Thr)突变。这一突变影响了Arg306 APC裂解部位,从而使APC对因子Ⅴa的失活作用减弱,而产生APC现象,而导致高凝状态,易于形成血栓,尤其是静脉血栓。Thr306突变不是多态现象,是抗APC的罕见原因。然而,此发现证实了因子Ⅴa Arg 306APC裂解部位在凝血酶原复合物的调节过程中具有重要的生理功能;同时也说明APC抗性和静脉血栓形成是由多个遗传突变引起,而这些突变恰恰影响着因子Ⅴa裂解失活的关键部位[9]。

  3 凝血酶原与静脉血栓形成

  凝血酶原(prothrombin),即凝血因子Ⅱ(FactorⅡ)在正常人血浆中的浓度为15~200mg/L。它是单一链糖蛋白,分子量为72KD,由579个氨基酸残基组成,其中包括在分子的氨基末端去有10个Gla凝血酶原的糖含量约为8%。凝血酶原活化后变为具有蛋白水解活性的凝血酶,凝血酶由308个氨基酸残基组成,分子量为36KD。凝血酶是蛋白水解酶,它通过对多种蛋白因子的水解作用而参与水解过程[3]。除上述提到的各因子外,静脉血栓的另一候选基因是凝血酶原基因。该基因全长2Kbp,定位于11p11~q12,含14个外显子,13个内含子及5'上游非翻译区和3'非翻译区。1996年poort S及同事对8个未知原因的具血栓形成倾向的先证者凝血酶原因子进行了测序,结果发现18%的病人为凝血酶产生增加[10]。1997年瑞典学者AndreasHillarp以99例深静脉血栓患者为研究对象,确定了凝血酶原基因20210A的频率为7.1%,而正常对照组为2.8%。结果证实20210A等位基因在瑞典人群中对静脉血栓也是一个重要的风险因子[11]。Rosendaal证明凝血因子Ⅱ的基因突变可以使年轻妇女患心肌梗塞的风险性增加,对吸烟的妇女尤为突出[12]。1998年Biousses通过研究得出了凝血酶原20210A等位基因和其它血栓形成因素相关存在,可以增加脑静脉血栓的危险[13]。根据Swibertus R的研究[14],编码PC、PS、抗凝血酶和纤维蛋白原、因子Ⅴ的基因的可变等位基因是血栓形成的风险因子,静脉血栓随机疾病的家庭研究表明,两个基因的突变存在可以增加血栓疾病的外显率。例如G20210A可使凝血酶原水平升高,凝血酶原水平升高可使凝血酶水平增加。凝血酶可使PC激活成为APC,而APC不仅灭活Ⅷ:Ca而限制因子Xa的形成;并且灭活因子Ⅴa与限制因子Ⅴa的作用,结果反馈的抑制凝血酶的进一步形成。因此,因子Ⅴ突变与因子ⅡG20210A突变及其它关键座位的遗传改变同时发生时将会导致更高的血栓危险性。

 
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