MMP-9基因rs3918242多态性与缺血性脑卒中的研究进展

马宾，李华欣，袁梅

(南华大学附属第二医院神经内科，湖南 衡阳 421001)

缺血性脑卒中(ischemic stroke，IS)是临床常见的脑血管疾病之一，脑血管疾病是一种基因相关性疾病，由多个基因共同作用所致，目前发病机制尚不明确。IS是一种由遗传和环境因素共同导致的疾病，全基因组关联分析证实IS与基因多态性有关，且具有遗传易感性，早期和准确识别IS对实现良好的预后至关重要[1]。基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMP)9被证实是IS的独立危险因素并因此受到广泛重视[2]，在炎症反应、细胞外基质和基膜的降解过程中起关键作用，其通过破坏斑块纤维帽成分加速斑块破裂，参与心脑血管事件的发生发展[3-4]。有研究表明，MMP-9基因单核苷酸多态性与动脉粥样硬化、脂质形成以及斑块稳定性等进程密切相关[5-7]。rs3918242是MMP-9基因启动子，此位点单核苷酸多态性的改变引起了MMP-9基因编码活性的不同改变，导致包括疾病易感性等在内的多项研究结论不一致。MMP-9基因多态性位点检测有望成为疾病易感性诊断和预后判断的潜在标志物。为深入了解rs3918242多态性与IS的关系，现就MMP-9基因及其多态性在IS中的研究进展予以综述。

1 MMP-9基因及rs3918242多态性

人MMP-9基因位于第20号染色体的长臂上，由13个外显子和12个内含子组成，共有10个变异序列，这些变异大多数由胞苷转变为胸苷，其中4个位于启动子，5个位于编码区，1个位于3′非翻译区；测序表明，从胞苷到腺苷的转变会对蛋白表达水平或酶活性产生功能性影响[8]。

目前，MMP-9基因多态性的研究位点包括：1562C/T(rs3918242)、R279Q(rs2664538)、P574R(rs2250889)、3′非翻译区(rs9509)等，其中对rs3918242位点的研究较为深入。随着人类基因组计划研究的深入，rs3918242启动子区C/T等位基因与哮喘[9]、胃癌[10]、精神分裂症[11]等疾病的关系越来越受关注。近年来，国内外学者对MMP-9基因rs3918242启动子区C/T等位基因与IS之间的关系进行了深入探讨。

MMP-9基因的启动子区rs3918242序列参与分子水平调控，启动子区单核苷酸多态性的改变可能引起MMP-9基因编码活性的改变，可从基因转录水平产生高转录活性的启动子基因型，导致MMP-9基因编码的蛋白质表达水平升高，从而导致MMP-9基因相关疾病的发生和发展[8]。rs3918242序列C等位基因位点可结合转录抑制蛋白，T等位基因位点不能结合转录抑制蛋白，而MMP-9基因多态性位点恰好位于基因与转录抑制蛋白结合的区域内。在生理状态下，rs3918242序列在结构蛋白的裂解和蛋白酶活性中起调节作用，C与T等位基因的相互转变可改变蛋白的结构，使得转录抑制蛋白结合的能力下降，导致MMP-9基因编码活性改变，从而促进MMP-9过度释放，参与IS的发病[12]。

2 rs3918242多态性增加IS易感性

经过多年反复的研究，MMP-9基因rs3918242多态性与IS易感性之间的联系逐渐被揭示。在中国人群中，Wen等[13]的Meta分析发现，rs3918242多态性不是IS的危险因素；Nie等[14]的研究显示，IS患者中MMP-9基因rs3918242位点TT基因型和T等位基因频率显著增加，T等位基因的转录活性明显高于C等位基因，且携带T等位基因患者的IS发生率增加了1.5倍；Hao等[15]对MMP-9基因多态性与IS关系的研究证实，在CC基因型和CC+TC基因型的患者中IS的发生风险显著增加；钟望涛等[16]基于中国粤西地区汉族人群的研究证实，rs3918242多态性与IS的发病风险相关。

但有研究者在对300例IS患者(试验组)和同期门诊300例健康者(对照组)进行分析时，发现两组的T等位基因频率、CT+TT基因型频率分布比较差异无统计学意义，rs3918242多态性不增加IS的发病风险且此位点多态性不足以构成IS发病的独立危险因素[17]。该研究结论与此前有研究[13-16]认为rs3918242基因的多态性能增加IS的发生风险不同。且多项Meta分析结论均提示，MMP-9基因rs3918242多态性会增加IS的发生风险[18-20]。但俞敏等[21]再次得出相反结论，MMP-9基因多态性与缺血性脑血管病无相关性；Gao等[22]对中国汉族人群的研究发现，MMP-9基因多态性与中国南方汉族人群的IS风险显著相关，为进一步研究MMP-9与不同人群IS风险的关系提供了证据，但作用机制仍不明确。

Wu等[23]的一项Meta分析发现，随着时间的推移，在等位基因模型、共显性模型、显性模型和隐性模型遗传模型中，总人群中MMP-9基因rs3918242多态性与IS之间的显著关联趋势相对稳定，95%置信区间越来越窄，说明rs3918242多态性与IS存在密切联系。

在对国外人群的研究中，Buraczynska等[24]对波兰人口进行分析发现，患者携带T等位基因发生IS的可能性是未携带T等位基因的1.9倍；然而，Szczudlik和Borratyńska[25]采用病例对照的研究方式，收集了1 541例IS与出血性脑卒中患者，发现rs3918242多态性并未增加波兰人IS的发病风险。另有研究发现，rs3918242多态性与IS风险增加之间的显著关联性仅在亚洲人中存在，而在高加索人中不存在[20，23，26]；Montaner等[27]对西班牙人群进行研究，未发现MMP-9基因rs3918242多态性与IS易感性相关。

一项基于患者自身状况、年龄、性别等的研究表明，吸烟、糖尿病患者MMP-9基因rs3918242多态性会显著增加IS的患病风险；且当患者年龄>65岁时，IS的发生风险显著增加[23]。另外，以往也有研究证实了导致IS性别的差异与女性雌激素有关[18，28]。Wu等[23]的研究认为，绝经后女性MMP-9基因rs3918242多态性导致IS患病风险可能高于同龄男性；另有研究发现，颈动脉僵硬度更显著的女性患者rs3918242多态性T等位基因频率更高，而T等位基因可能是女性动脉粥样硬化的高危因素[29]。

因此，MMP-9基因rs3918242多态性与IS易感性之间研究不明确的原因可能包括以下几点：①分组标准不一致；②纳入标准不一致，对照组缺乏影像学、实验室、神经功能缺损等检查数据支持，被诊断为无脑血管病病史，导致统计分析错误和结果准确性低下；③IS是一种复杂的疾病，很难证明单一位点的多态性与疾病之间的关系，如未考虑rs3918242与其他基因的相互作用，也会造成研究结论不一致；④未进行年龄、性别、生活习性、患者基础疾病等分层分析；⑤研究样本量较少，如能在未来的研究中进行大样本多中心的研究，结果将更有价值；⑥不同遗传背景的人对疾病的遗传易感性不同，未考虑种族之间的差异。

3 rs3918242多态性与IS不同分型有关

根据急性IS试验分型[30]，可将IS分为大动脉粥样硬化型(large artery atherosclerosis，LAA)、小动脉闭塞型、心源性栓塞型、其他明确原因型和原因不明型。rs3918242多态性能在转录水平影响基因表达调控，导致MMP-9的合成增多和酶活性的变化；动脉粥样硬化被认为是一个脂蛋白驱动的疾病，脂蛋白和炎症反应可促进LAA的形成。在动脉粥样硬化早期损伤过程中，内皮下基质中的低密度脂蛋白出现积累和化学修饰，形成泡沫细胞，导致内皮细胞损伤、黏附分子表达活性增强、白细胞游走募集，可能是LAA的促发因素[31]。MMP-9可调控多种生长因子、细胞因子、细胞黏附分子和趋化因子的活性[32]，通过降解细胞外基质和基膜，不仅可导致内皮下基质中炎症细胞迁移，还会使斑块纤维帽变薄，斑块破裂加剧，从而导致LAA进一步恶化。

刘筱洁[33]研究发现，与健康人群相比，T等位基因频率在LAA人群中升高7.73%，提示MMP-9基因rs3918242多态性与LAA相关，且T等位基因是LAA的易感基因。岳蕴华等[34]根据新提出的急性IS试验分型[35]，将284例IS患者分为3个亚组：动脉粥样硬化血栓形成组、小动脉病变组、心源性脑栓塞组，首次报道了MMP-9基因rs3918242多态性与维吾尔族人群IS发生无明显相关性，但可能与动脉粥样硬化血栓形成型IS相关。随后研究发现，LAA组、小动脉闭塞型组的rs3918242位点T等位基因、CT+TT频率和C/T+T/T 基因型频数均高于对照组[36-37]。李艾帆等[17]发现，IS亚型中MMP-9 rs391824启动子区各基因型频率及等位基因频率比较差异无统计学意义；Wu等[23]的Meta分析发现，与对照组相比，病例组T等位基因携带者出现LAA的风险更高。因此，高度推测MMP-9基因rs3918242多态性在LAA亚型中较其他类型的IS起更重要的作用。

另外，钟望涛等[16]在对中国南方人群的研究中，将经数字剪影血管造影确诊的患者根据中国IS亚型分型标准进行分析发现，与对照组相比，rs3918242多态性在LAA亚型组的基因型分布差异有统计学意义，且在隐形模型中，携带A/A基因型个体的患病风险高于携带G/G+G/A基因型的个体；Li等[12]研究发现，MMP-9基因rs3918242多态性在LAA亚型中具有更高的风险，在其他IS亚型之间未观察到统计学关联。可见，关于rs3918242位点等位基因频率的研究尚存在分歧，可能与人群差异有关，但确切结论还有待进一步研究。

4 rs3918242多态性增加出血转化发生率

迄今为止，关于出血转化(hemorrhagic transformation，HT)的机制研究较多，目前普遍认为其可能与血脑屏障的破坏有关，导致梗死灶内发生继发出血[38]。因此，HT被认为是IS患者常见的急性并发症，但rs3918242位点与HT发生的确切机制尚不明确。

Montaner等[27]研究了rs3918242位点，发现rs3918242多态性与HT之间无关联；Fernández-Cadenas等[39]对885例急性IS患者进行分析，结果表明MMP-9基因与脑梗死后HT发生率无关，且MMP-9基因多态性在给予阿替普酶治疗后也与HT的发生无关，在HT患者中观察到的MMP-9水平升高可能是由MMP-9基因参与的不同过程引起。然而，Zhang等[40]研究发现在有HT患者中，C等位基因的频率显著高于T等位基因，提示rs3918242多态性与中国人的HT风险相关。此前进行的研究是基于单个基因多态性的探讨，Yi等[41]在研究中，考虑了基因和基因之间相互作用与HT的关系，发现高危交互基因型患者的HT发生率明显高于低危交互基因型，且该研究首次发现携带rs3918242和rs3787268高风险交互基因型的IS患者发生HT的风险增加2.08倍。Wang等[42]的Meta分析发现，在显性模型下，rs3918242多态性可能与HT易感性相关，MMP-9基因rs3918242位点的C/T等位基因的转变可能降低HT的风险。近年Dusanovic Pjevic等[43]对166例急性IS患者进行研究发现，IS患者在接受阿替普酶治疗后，MMP-9基因rs3918242位点基因型的频率与无HT患者比较差异有统计学意义，且首次在HT亚组中观察到，2型实质性血肿患者更可能具有rs3918242多态性的TT基因型，故高度怀疑rs3918242多态性的TT基因型是接受溶栓治疗的IS患者颅内出血的危险因素。

rs3918242多态性参与阿替普酶溶栓后HT的机制可能是阿替普酶可增加MMP-9的表达[44]，T纯合子及杂合子较C/C纯合子更能诱导前体MMP-9合成[45]，而TT基因型个体中MMP-9血浆水平较高[46]，MMP-9基因rs3918242多态性存在于含有抑制转录因子结合位点的调节元件中，C与T等位基因的转换导致这个结合位点的取消，因此T等位基因的启动子活性更高，可导致HT[47-48]。

5 rs3918242多态性影响神经功能缺损

目前一致认为，脑卒中后引起的血管内皮损伤会引起一系列炎症反应，刺激中性粒细胞和内皮细胞等细胞激活与释放MMP-9[49-50]，通过降解细胞外基质增加血脑屏障通透性并破坏血管床，导致神经功能恶化等不良预后[51]。在IS首次发生后，急性IS患者出现神经功能缺损，其中能恢复功能独立性且不影响正常生活者占50%～70%，永久残疾影响日常生活者占15%～30%，发病后3个月需要系统康复者约占20%[52-53]，以上因素与脑卒中患者死亡率和预后长期功能障碍恢复情况密切相关。

Manso等[54]研究了546例IS患者MMP-2和MMP-9基因多态性在恢复中的作用，结果发现MMP-9基因侧翼序列5 kb内的4个单核苷酸多态位点与IS预后无明显相关性，并表明影响IS预后结果的是MMP-2基因多态性，而不是MMP-9基因。且2011—2016年，暂未发现关于MMP-9基因单一位点多态性与IS患者预后关系的报道[55]。另有研究发现，rs3918242多态性与IS患者预后无明显相关性[36]。由于急性IS患者的神经功能恶化或神经功能恢复等预后情况非常复杂，特定基因的单一多态性可能不能完全解释，故Yi等[56]在通过对p53 rs1042522、鼠双微粒体基因2 rs2279744和MMP-9 rs3918242进行基因-基因相互作用分析时发现，与单独的单一变体相比，3个基因的协同作用可导致更高的脑神经恶化风险和较差的预后结果。对入院美国国立卫生院神经功能缺损评分>16分的患者进行分析发现，rs1056628 AC/CC和rs3918242 CT/TT与早期神经功能缺损风险独立相关，且在急性IS合并心房颤动的患者中较常见[57]。

近年来，国内外对MMP-9基因单一rs3918242多态性与临床预后的相关研究较少，特别是脑梗死后脑水肿及远期生活质量。免疫因素、脑内淋巴循环障碍、炎症反应等过程影响脑梗死后脑水肿或患者远期生活质量，未来可以重点探讨相关基因多态性与IS患者预后的相关性，以改善脑卒中患者的预后，提高患者的远期生活质量。

6 小 结

MMP-9基因多态性通过不同的机制参与IS的进展，早期检测MMP-9基因位点多态性可能预防疾病的发生，甚至为预测临床预后提供一定思路。且目前的临床研究大大提高了研究者对IS的理解，从而为神经系统疾病提供新的治疗方法，并为提高患者疾病诊断率、预后康复率提供潜在可能。此外，在未来的研究中，研究者可以设计多态性位点特异性敲除小鼠进行进一步探索，对蛋白靶点、信号通路进行全面研究，以为IS靶向治疗提供重要的机制支持。