本文原载于《中华神经外科杂志》年第1期
颅内动脉瘤是颅内局部血管异常导致的瘤样突起，多发生于颅内动脉分叉处，因动脉瘤壁缺少平滑肌细胞而容易破裂，从而导致蛛网膜下腔出血(subarachnoidhemorrhage，SAH)，动脉瘤性SAH总体病死率约为50%[1,2]。根据国内有关颅内未破裂动脉瘤流行病学的研究发现，我国颅内动脉瘤的发病率约为7%，高于欧美其他国家的发病率[3]。但颅内动脉瘤的病因仍不明确，目前多认为颅内动脉瘤是一种在先天遗传因素和多种后天环境因素共同作用下发生的复杂性疾病[4]。随着高通量全基因组测序(wholegenomesequencing，WCS)、基因组关联研究以及基于全基因组的基因表达分析技术的进一步发展，为探索颅内动脉瘤遗传风险因素和分子基础提供了有力的手段。本文将针对颅内动脉瘤分子基础和遗传学最新的研究进展进行综述，以期为颅内动脉瘤的分子生物学和遗传学研究提供更多的最新信息。
一、家族性颅内动脉瘤在颅内动脉瘤遗传学中的研究
研究发现，颅内动脉瘤生成机制与遗传学密切相关，其相关易感基因是目前颅内动脉瘤遗传学研究的热点[5,6]。家族性颅内动脉瘤为从遗传学角度研究颅内动脉瘤的发病机制提供了很好的切入点。家族性颅内动脉瘤是指在一级亲属或一级和二级亲属中均出现≥2个亲属被确诊为患有动脉瘤性SAH或有未破裂动脉瘤[7]。一项大样本病例对照研究发现，苏格兰动脉瘤性SAH患者一级亲属终生(从出生到70岁)发生SAH的风险较二级亲属的风险显著增高[8,9]。Wills等[10]对个芬兰动脉瘤家庭包含例颅内动脉瘤患者进行研究，发现动脉瘤发生具有家族聚集性。国际家族性颅内动脉瘤研究机构对来自个动脉瘤家庭的例患者与散发患者进行比较研究，发现小动脉瘤破裂的风险较高。这说明家族遗传性显著提高了颅内动脉瘤的发生率，其危险性较散发颅内动脉瘤更高。
随着对家族性颅内动脉瘤研究的深入，发现多个家族性颅内动脉瘤相关基因突变位点。Hashikata等[11]研究发现，日本颅内动脉瘤家系患者CDKN2BAS基因上的rsl位点出现了T等位基因，提示CDKN2BAS基因的第7和第15内含子携带的等位基因rsl-T可能为颅内动脉瘤的相关致病基因，该结果也被Nakaoka等[12]的研究所证实。该位点上rsl和rsl多态性亦与家族性颅内动脉瘤发病明显相关[13]。Foroud等[14]通过全基因组关联分析(genomewideassociationstudies，GWAS)证明位于染色体9p21位点附近的CDKN2BAS基因以及染色体8Q位点上的SOX17基因是颅内动脉瘤的风险基因。染色体8p22.2是近期新发现的一个致病位点，该研究收集5个来自韩国罗北道的家族性颅内动脉瘤家系，对其进行了连锁分析后发现，染色体8p22.2变异与家族性颅内动脉瘤相关。该研究通过选取同一地理范围的家族性颅内动脉瘤家系，有效避免了人群分层的偏倚现象，降低了结果的假阳性率[15]。
DNA连锁研究得出13个基因位点与颅内动脉瘤显著相关(1p34.3-p36.13，4q32.25，p15.2-p14.3，5q22-q31，7q11，8p22，11q24-q25，12p12.3，13q14.12-q21.1，14q22，14q23-q31，19q13，Xp22)，其中6个基因区域(1p34-36，4q32，7q11，14q22，19q13，Xp22)在2个以上的独立研究中被发现，证明以上6个区域与颅内动脉瘤发生相关，为寻找颅内动脉瘤的遗传学机制提供了有利信息[8,15,16,17]。
随着全基因组外显子测序技术的出现，对家族性颅内动脉瘤研究有一些新的发现[18,19]。通过对50例家族性颅内动脉瘤患者的血液样本进行外显子测序，结果发现了与动脉瘤相关的96个候选基因，研究者将进一步对例家族性颅内动脉瘤进行外显子测序[5]。Yan等[19]通过12个日本家族性颅内动脉瘤中的42例动脉瘤患者进行全基因组外显子测序，并在另外24个家族性颅内动脉瘤及例颅内动脉瘤患者中进行重复关联分析，发现ADAMTS15是颅内动脉瘤的候选基因。同样，Farlow等[18]也利用全基因组外显子测序技术对7个家族性颅内动脉瘤家族中的45例进行研究，发现TMEMB基因与动脉瘤发生相关。
二、散发颅内动脉瘤遗传学的研究
在遗传学的研究方法方面，近些年国外研究者在多个国家和民族中应用了GWAS、连锁分析等对颅内动脉瘤进行了大量的遗传学研究，发现了一些与动脉瘤相关的位点以及可能的候选基因[6]。GWAS是应用人类基因组中数以百万计的单核苷酸多态性(singlenucleotidepolymorphisms，SNP)为标记进行关联分析，以期发现影响复杂性疾病发生的SNP的一种策略[20]。SNP为全基因组DNA序列中单个碱基的变异，从而产生基因组序列间的多态性。SNP和人类的很多疾病息息相关，通过研究基因碱基位点的突变，探索其和疾病的关系，从而发现基因与疾病的内在联系[21]。
各种族和地区之间存在遗传异质性，来自不同国家的研究成果存在较大差异。最近荷兰一项研究从例无症状受试者中确认例颅内动脉瘤患者，发现临床患者中的10个SNPs位点与破裂动脉瘤大小有关，而与未破裂动脉瘤无关[22]。Foroud等[14]也同样证实基因SOX17和CDKN2A与颅内动脉瘤的发生存在密切关系。Abrantes等[23]对葡萄牙动脉瘤患者进行GWAS结果重复验证研究，个SNP位点中99个与动脉瘤发生有关联。
Foroud等[24]首先通过GWAS方法对例白种人动脉瘤患者和例对照进行研究，在荷兰人群(包含例颅内动脉瘤患者和例对照)和芬兰人群(包含例颅内动脉瘤患者和例对照)进行重复验证及荟萃分析，发现了位于7号染色体HDAC9基因附近的新突变位点rs。日本东京大学Low等[25]通过对例颅内动脉瘤患者和例对照进行GWAS分析，并在另外例颅内动脉瘤患者和例对照中进行部分重复，发现位于4q31.22近EDNRA基因的突变位点rs与颅内动脉瘤发生有关联。Alg等[6]通过对包括例散发颅内动脉瘤相关基因关联研究进行Meta分析，发现19个SNP位点与颅内动脉瘤相关。
研究发现血管重塑和炎性反应因素可以促进动脉瘤的发生和发展[26]。IL6是炎性反应因子，并且rs是颅内动脉瘤的一个保护性因素[6]。而位于9p21rs1位点变异与心肌梗死、腹主动脉动脉瘤等血管疾病相关[6]。在2个GWASs研究中发现rs1和rs与颅内动脉瘤相关联[14,25]。在一项Meta分析中也发现，rs1和rs1与颅内动脉瘤存在强关联[6]。这些变异位于CDKN2BAS1的非编码区，CDKN2BAS1表达的改变影响基因CDKN2A和CDKN2B的表达，而这2个基因在细胞增殖和凋亡中起着重要的作用[27,28]。位于14q22上的JDP2基因rs位点在日本人群中发现与颅内动脉瘤相关，并且在韩国人群中也发现其关联性[29]。JDP2编码的蛋白为转录激活蛋白1(AP1)的抑制体，JDP2可能通过细胞凋亡途径引起动脉壁的重塑，从而参与颅内动脉瘤的形成。
在芬兰和日本的人群中，全基因组连锁研究辨别19q13为颅内动脉瘤可疑的位点[16,17]。位于KLK上的18个SNPs在芬兰和俄罗斯人群中进行了关联分析，位于内含子上的rs和rs与动脉瘤的发生存在高度连锁[30]。KLK8是一种丝氨酸蛋白酶，可以分解细胞外基质中的纤维连接蛋白，因此可以推测其对颅内动脉瘤的发生可能起到一定的作用[30]。另外一个可疑的颅内动脉瘤候选基因是ELN,研究表明位于ELN的rs位点变异可以导致ELN和LIMK1的转录水平减低[31]。Elastin和LIMK1蛋白是肌动蛋白解聚通路的重要蛋白，可能影响血管壁的稳定和合成，因此可能参与颅内动脉瘤的发生过程。另外，TCN2上的rs位点与动脉瘤发生可能相关[32]。TCN2编码钴胺转运蛋白Ⅱ，此蛋白为蛋氨酸代谢必须蛋白，可能通过抑制一氧化氮合成酶对于颅内动脉瘤起到保护作用，很多基因被认为是颅内动脉瘤的功能候选基因，但是在Meta分析中没有得出其与颅内动脉瘤的相关性[6]。
国内对于颅内动脉瘤易感基因的研究也有开拓性的工作在进行，例如中医院通过散发的例颅内动脉瘤患者和例对照的SNP位点研究，发现Kallikrein基因相关位点rs与中国汉族人群颅内动脉瘤发生相关[33]；另外，通过病例对照研究发现Ⅲ型胶原α1基因相关位点rs是中国人群散发动脉瘤的遗传危险因素[12]；首都医科医院研究发现COL3A1基因的功能性位点rs与国内散发颅内动脉瘤患者之间存在明显相关[34]；中国医科大学吴鹏飞等[35]发现D7SSNPrsG/A的等位基因A可能在高血压患者中是导致颅内动脉的危险因素。但是，由于研究方法不同以及各种族间的遗传异质性等，各研究结果并不相同。
三、颅内动脉瘤基因表达的研究
MicroRNAs已经被认为是重要的基因表达调节因子[36]。基于微阵列的基因表达分析为寻找器官分子标记提供了一种无偏倚的方法。在颅内动脉瘤基因表达研究中，对照组选取动脉组织的来源需仔细，一般来自不同个体相同动脉比来自同一个体不同动脉的mRNA表达情况更接近[37]。
意大利Marchese等[38]对颅内动脉瘤进行全基因组表达分析，他们收集并分析了12例破裂动脉瘤组织、9例破裂动脉瘤患者的颞浅动脉或脑膜中动脉组织、10例未破裂动脉瘤组织、12例未破裂动脉瘤患者的颞浅动脉或脑膜中动脉组织、5例对照组患者颞浅动脉或脑膜中动脉。研究人员分析比较个基因后，发现金属蛋白酶抑制剂、一氧化氮及凋亡相关信号通路与动脉瘤破裂相关。日本Nakaoka等[12]利用Agilent微阵列技术检测8例破裂动脉瘤组织、5例未破裂动脉瘤组织和10例颞浅动脉组织的基因表达水平，比较早期破裂动脉瘤和未破裂之间的基因表达水平差异，发现早期破裂动脉瘤中有个基因表达升高，个基因表达降低。
全基因组mRNA和miRNA表达分析为颅内动脉瘤病理生理学研究提供了无偏倚的研究方法。通过使用基因本体和基因通路分析数据库京都基因与基因组百科全书的分析方法研究基因表达，进行功能分类以及信号途径的相互联系，而不是孤立基因的研究，可为颅内动脉瘤病理学研究提供更多的信息。
四、展望
许多颅内动脉瘤遗传关联研究的主要缺点是样本量较小，对大量候选SNP的研究需要多重检验校正。各研究之间颅内动脉瘤关联分析的结果并不一致，而且有的候选基因的研究可能是基于某一特定人口进行。因此，颅内动脉瘤候选基因的确定缺乏可靠的依据，转基因动物模型或许可以为动脉瘤遗传学研究提供更多资料。
近年快速发展的WGS技术是利用高通量测序平台对不同个体或群体进行全基因组测序，并在个体或群体水平上进行全面的生物信息分析。而GWAS法忽略了某些未知的与颅内动脉瘤发病相关的功能候选基因；连锁分析也仅是在筛查出相关致病位点后，用位点附近的DNA标志物进行参数或非参数连锁分析，确定是否存在相关的位置候选基因；全基因外显子测序是针对颅内动脉瘤基因外显子组区域测序，大约只占全基因组的1%。相对于其他的测序技术，WGS可全面挖掘DNA水平新的和稀有的遗传变异，可检测到颅内动脉瘤患者基因组内较大的结构性变异及基因拷贝数变化等，为筛选颅内动脉瘤易感基因，研究颅内动脉瘤发病及遗传机制提供更全面、更可靠的遗传信息。但是目前采用WCS技术对颅内动脉瘤进行的遗传学研究尚未见报道，这是值得探索的问题。
参考文献略赞赏
