本文原载于《中华骨科杂志》年第10期
深静脉血栓形成(deepveinthrombosis,DVT)指深静脉管腔内血液不正常凝结致血管完全或不完全阻塞,可造成慢性深静脉功能不全。众所周知,血栓形成可发生于全身各部位静脉,以下肢深静脉最为多见,DVT作为静脉血栓栓塞症(venousthromboembolism,VTE)之一,是一种严重的,具有潜在危险的疾病。虽然DVT患者大多没有临床症状或临床症状轻微,但若未及时进行恰当治疗易进展为血栓形成后综合征、股青肿、股白肿,严重时栓子脱落,可随血液移动造成急性肺栓塞(Pulmonaryembolism,PE)从而威胁生命,此外还可造成血栓后综合症,表现为患肢肿胀、疼痛,皮肤变色,伴色素沉着,严重影响患者的生活质量。
目前诊断DVT的检查方法包括:彩色多普勒、下肢静脉顺行造影、血液D-二聚体检查,其中彩色多普勒与下肢静脉顺行造影均可明确诊断,但临床以彩色多普勒更为常用。Colwell等[1]通过下肢静脉造影研究发现:若未进行抗凝干预,深静脉血栓在全髋关节置换术后和全膝关节置换术后的发生率分别为42%~57%和41%~85%[2]。尽管目前临床上在围手术期采取包括物理方法(如足底静脉泵、间歇充气加压装置、梯度压力弹力袜)和化学药物(如低分子肝素钙)等抗凝治疗,但大量病人在骨科大手术后仍然会发生DVT。Imperiale等[2,3,4]的研究发现全髋关节置换术后DVT发生率为9%~36%,而Joseph等[3]研究发现全膝关节置换术后DVT发生率则高达52%。因此,DVT是骨科大手术后一种严重的并发症,关于其机制的研究十分必要。虽然Virchow于年提出血栓形成的三要素(静脉血流淤滞、静脉内膜损伤和血液高凝状态)已成为经典[1],但目前的研究仍未完全覆盖实际影响DVT发生的因素。
影响DVT的因素主要包括遗传因素和非遗传因素。其中非遗传因素主要有:老龄、长期制动、手术、骨折、口服避孕药、激素替代性治疗、怀孕、产褥期、恶性肿瘤、抗磷脂综合征等。遗传因素在深静脉血栓形成易感性中占据重要地位,近年来其相关研究逐步成为热点,研究证明约60%DVT患者存在遗传性危险因素[6,7]。在西方人群中经典的遗传因素,如凝血因子Ⅴleidenrs基因多态性和凝血酶原GA点突变,以及较为罕见的抗凝血酶、蛋白C、蛋白S等抗凝蛋白的基因缺陷[8]。其中,约30%的VTE患者存在凝血因子Ⅴleidenrs基因多态性或上述凝血抑制剂基因缺陷[9],而约6%的DVT患者可检测到凝血酶原GA突变,并且在2%~4%的普通人群中也可以检测到这种突变[10]。由于种族和地域差异的影响,亚洲人群中最常见的影响DVT发生的遗传因素为抗凝血酶、蛋白C以及蛋白S[11]。除此之外,还包括ABO血型基因、凝血因子Ⅺ(factorⅪ,FⅪ)、fibrinogengammapolypeptide(FGG)、endothelialproteinCreceptor(PRO-CR)、Transmembrane4superfamilymember15(TSPAN15)和SLC44A2(为编码人类中性粒细胞抗原-3的基因)等对深静脉血栓的形成易感性都有不同程度的影响,其中,TSPAN15和SLC44A2是最近被提出与静脉血栓形成易感性相关联[12]。
近年来,许多学者开展了凝血因子单核苷酸多态性(singlenucleotidepolymorphism,SNPs)与静脉血栓形成关联性的相关研究,以探讨血栓形成的分子生物学机制、提高临床对血栓性疾病的诊断、预防和治疗能力。随着对深静脉血栓形成遗传多态性的深入研究,一系列单核苷酸多态性被证实为其危险因素。单核苷酸多态性指的是单个核苷酸碱基变异所引起DNA序列多态性,这种多态性有可能改变蛋白质功能和水平[13]。
本文以"深静脉血栓"、"凝血因子"、"易感性"、"多态性"为中文关键词,使用计算机在中国知网、维普、万方等中文数据库进行检索,并以"deepvenousthrombosis"、"coagulationfactor"、"susceptibility"、"polymorphism"作为外文关键词,在Pubmed、OVID、Springer、ScienceDirect等数据库进行检索,重点筛选从年9月至年9月近5年的相关文献,检出7篇中文文献,篇英文文献。文献纳入标准:①研究类型为回顾性研究、前瞻性研究、会议文献、综述;②研究对象为深静脉血栓形成的遗传性因素或涉及凝血因子Ⅺ在深静脉血栓形成中的作用。排除标准:①研究类型为评论、讲座;②研究对象不包含凝血因子Ⅺ或不涉及遗传性因素;③重复发表的文献或阶段性报告。依纳入排除标准,最终选取33篇文献(2篇中文文献,31篇英文文献),进行总结、归纳,对凝血因子Ⅺ及其基因多态性与DVT形成的易感性的相关研究进展做一综述。
一、凝血因子Ⅺ在凝血过程中的作用
凝血因子Ⅺ是一种丝氨酸蛋白酶,在凝血级联反应过程中发挥重要作用。凝血级联反应分为内源性途径(接触激活途径)和外源性途径(组织因子途径)。凝血因子Ⅺ是维持内源性途径和凝血级联反应的放大过程所不可缺少的[14]。凝血因子Ⅻ是内源性凝血途径接触激活的启动因子,而凝血因子Ⅺ是激活的凝血因子Ⅻa的催化产物,进而激活凝血因子Ⅸ,通过共同途径生成凝血酶,最终形成纤维蛋白。而在凝血级联反应中,凝血酶可反馈激活凝血因子Ⅺ,促使凝血酶的大量产生,从而使凝血级联反应放大。在接触激活条件下,凝血因子Ⅺa还可以激活凝血因子Ⅴ及凝血因子Ⅷ[15]。目前已有大量的研究证实高水平凝血因子Ⅺ与静脉血栓形成、脑血管事件和冠状动脉疾病相关[16,17,18]。一项包括凝血因子Ⅸ、Ⅹ、Ⅺ、Ⅻ、ⅩⅢ的前瞻性流行病学研究中,经过校正年龄、种族、性别与文化程度等影响因素后,只有凝血因子Ⅺ和Ⅸ与深静脉血栓形成相关,而进一步对糖尿病和体重指数调整后,仅高水平凝血因子Ⅺ属于独立危险因素19。相反,严重的凝血因子Ⅺ纯合子缺陷(凝血因子Ⅺ-/-)对深静脉血栓形成[19]和缺血性脑卒中[20,21]均起到保护作用。FeCl3诱导下腔静脉血栓形成实验中,以血栓纤维蛋白量为指标,结果野生型小鼠血栓形成严重程度与FeCl3,浓度成正比;而凝血因子Ⅺ-/-小鼠对于质量分数为5%的FeCl3损伤全无血栓形成,质量分数为7.5%和10%的FeCl3仅阻塞部分血管,且抗栓效果优于肝素(U/kg),氯毗格雷(30mg/kg)和阿加曲班(3mg/kg)[22]。Souto等[23]关于血栓相关因素分析的西班牙家系研究中以及Soria等[24]针对血栓遗传和环境因素的研究中均表明凝血因子Ⅺ的活性受到遗传因素的影响。
二、凝血因子Ⅺ单核苷酸多态性
到目前为止的研究中发现凝血因子Ⅺ上仅有rs和rs这两个位点单核苷酸多态性与深静脉血栓形成的关联性有统计学的意义[26]。
(一)凝血因子Ⅺ单核苷酸多态性与DVT
Bezemer等[26]于年通过第一个全基因组测序研究检测个单核苷酸多态性,发现3个单核苷酸多态性与DVT相关,分别位于细胞色素P基因(CYP4V2SNPrs)、丝氨酸蛋白酶抑制剂基因(SERPINC1SNPrs)及糖蛋白基因(GP6SNPrs)上。其中,rs与DVT的关联性最强,它位于编码细胞色素P家族4成员的基因(CYP4V2)上,该基因位于4号染色体,它与编码凝血蛋白前激肽释放酶基因和凝血因子Ⅺ基因位于同一区域,由于编码凝血因子Ⅺ基因位于细胞色素P基因附近,这也说明凝血因子Ⅺrs及rs与DVT的相关性(图1)。
图1Haploview软件绘制的位于染色体4q35.2上一段长bp片段的连锁不平衡模型,模型显示FAMA、CYP4V2、KLKB1和凝血因子Ⅺ基因的位置和外显子结构,各个方块颜色由浅至深(白色至红色),表示连锁程度由低到高,深红色表示完全连锁
El-Galaly等[25]关于饮食、癌症及健康的前瞻性研究项目对静脉血栓栓塞进行病例队列研究,经过10年随访,发现凝血因子Ⅺrs上TT及CT基因型与rs上CC基因型是DVT形成的高风险因素。Dahm等[27]关于院内妊娠期或产褥期妇女的研究中发现凝血因子Ⅺrs与怀孕后的静脉血栓也有相关性。
rs和rs均位于凝血因子Ⅺ基因的内含子上,这两个位点的单核苷酸多态性风险等位基因与凝血因子Ⅺ的血浆高浓度相关[25]。但Li等[28]的研究发现在将凝血因子Ⅺ的血浆浓度调整到正常水平后,这两个位点上单核苷酸多态性风险等位基因的存在依然是形成深静脉血栓的高危因素,从而说明这两个位点上单核苷酸多态性风险等位基因可以独立影响DVT的形成,并非仅依靠提高凝血因子Ⅺ的血浆浓度水平这一过程以促进深静脉血栓形成。Rovite等[29]通过对rs进行条件关联性检测,也证实了rs为深静脉血栓形成的独立危险因素(P=0.)。Bruzelius等[30]检测位女性的包括rs、rs在内的18个位点,发现rs及rs均与DVT存在密切相关(P=0.,OR=1.19,90%CI=1.07~1.32;P=0.,OR=1.15,90%CI=1.04~1.28)。
(二)凝血因子Ⅺ单核苷酸多态性与DVT易感性相关的基因变异
DVT易感性相关的基因变异于rs含T等位基因的基因型(CT基因型及TT基因型)。与无T等位基因的基因型(CC基因型)相比,含有T等位基因的CT基因型和TT基因型的DVT风险比分别为1.34(95%CI=1.08~1.66)、1.71(95%CI=1.29~2.27)。具体来说,在rs位点上,每10万人中,CT基因型与TT基因型人群每年发生深静脉血栓的例数会比CC基因型分别多32例和66例。因此,T等位基因在rs位点中为风险等位基因。
rs位点含C等位基因的基因型(CT基因型和CC基因型),与无C等位基因的TT基因型相比,CT基因型的DVT的风险比达到1.26(95%CI=0.98~1.62),CC基因型为1.65(95%CI=1.26~2.17),即rs位点中,每10万人中CC基因型人群每年发生DVT的例数比TT基因型多58例。由此可见,C等位基因在rs为风险等位基因。
对rs位点中含T风险等位基因的基因型(CT基因型与TT基因型)和rs位点中含C风险等位基因的基因型(CT基因型与CC基因型)进行多元回归分析,发现仅有rs位点上的TT基因型为DVT的独立危险因素,并且在rs位点上的CT基因型对于DVT的风险比降为1.23,在rs位点上的CC基因型对于DVT的风险比降为1.33[10]。该研究还发现,当rs位点中TT基因型与rs位点中CC基因型同时存在时,未发生相互作用[26]。含rs单核苷酸多态性的患者比单纯深静脉血栓发作者复发率更高,比值比(oddsratio,OR)为2.27(95%CI=1.22~4.21,P=0.)和1.52(95%CI=1.11~2.08,P=0.)。rs位点风险等位基因的携带者与其它位点(SER-PINC1rs、FGGrs、CYP4V2rs13-、GP6rs)上相应风险等位基因的携带者相比,在排除其他干扰因素的条件下,初次发生DVT的年龄则更低[29]。
(三)凝血因子Ⅺ反义寡核苷酸技术的应用
反义寡核苷酸(antisenseoligonucleotide,ASO)通常指进行化学修饰的短链核酸,其碱基顺序排列与特定的靶标RNA序列互补,进入细胞后可按照Watson-Crick碱基互补配对的原则与靶标序列形成双链结构。反义寡核苷酸与靶标基因的RNA结合后可通过不同机制影响靶标基因的表达。
凝血因子Ⅺ-ASO(ISIS)是一种根据猕猴和人凝血因子Ⅺ设计的反义寡核苷酸,其在肝脏结合凝血因子Ⅺ信使RNA,抑制凝血因子XI蛋白合成,减少循环中凝血因子Ⅺ水平(图2)。在针对ISIS的一期临床试验中,受试者凝血因子Ⅺ活性出现剂量依赖性减少,且并不增加出血的风险[31]。在临床二期试验中,研究者随机选取名全膝关节置换术后患者,分3组接受不同剂量ISIS(mg/d、mg/d)和40mg/d依诺肝素血栓药物预防,比较其在静脉血栓栓塞症预防和治疗效果以及出血并发症风险方面的差异,发现在预防静脉血栓栓塞症方面mg组与依诺肝素组无统计学差异,而mg组则优于依诺肝素,差异有统计学意义;在减少出血方面,mg组和mg组均优于依诺肝素组[32]。
图2凝血因子Ⅺ-ASO作用机制示意图,凝血因子Ⅺ-ASO(ISIS)是凝血因子Ⅺ的第二代反义寡核苷酸,其碱基顺序排列与凝血因子Ⅺ信使RNA序列互补,进入肝脏细胞后可按照Watson-Crick碱基互补配对的原则结合凝血因子Ⅺ信使RNA形成双链结构,抑制凝血因子Ⅺ蛋白合成,减少循环中凝血因子Ⅺ水平
三、单核苷酸多态性相互作用
疾病的关联分析是指群体中某疾病与某个特定等位基因的频率有关。通常是比较患者与对照的突变率,若一个遗传标记的频率在患者组明显超过对照组时,即表明该标记与疾病关联。然而在通常情况下,单核苷酸多态性并不单独发挥作用,而是与其他的单核苷酸多态性相互作用从而表现出临床症状。因而,研究不同单核苷酸多态性之间的相互作用同样具有重要的临床意义。
(一)凝血因子Ⅴ与凝血因子Ⅺ单核苷酸多态性作用
凝血因子Ⅴrs与凝血因子Ⅺrs的多态性存在明显的冗余效应,这说明了由于这些多态性的存在而引起凝血级联反应平衡的打破。凝血因子Ⅴrs位点的多态性可引起凝血因子Ⅴ的活化,而凝血因子Ⅺrs位点的多态性可引起凝血因子Ⅺ血浆浓度水平升高[26]。活化的凝血因子Ⅴ可直接促进凝血酶原向凝血酶的转化,而处于凝血级联反应上游的凝血因子Ⅺ可进一步促进这一转化过程,因为凝血酶对凝血因子Ⅺ存在正反馈作用。当凝血因子Ⅴrs位点上多态性存在时,凝血酶原向凝血酶转化的过程会出现明显的瓶颈效应。凝血因子Ⅴrs位点上多态性引起凝血因子Ⅴ长期过度活化,使得凝血酶原最大水平的转化为凝血酶。若同时存在凝血因子Ⅺrs位点的多态性时,该多态性促进凝血因子Ⅴ活化的作用便不能充分发挥。因而,凝血因子Ⅴrs与凝血因子Ⅺrs的多态性并存时,与凝血因子Ⅴrs位点多态性单独存在相比,这一最大转化水平差别不明显。在过量活化凝血因子Ⅴ的作用下,大量凝血酶原转化为凝血酶,产生的过量凝血酶对凝血因子Ⅺ有正反馈作用,引起活化凝血因子Ⅺ水平升高,这种凝血因子Ⅴrs位点多态性的间接作用盖过凝血因子Ⅺrs位点多态性的直接作用。凝血因子Ⅴrs与凝血因子Ⅺrs的多态性可以独立促进深静脉血栓形成,但两个多态性并存时,凝血因子Ⅴrs会明显影响凝血因子Ⅺrs的多态性生理功能的发挥[29]。
(二)ABO与凝血因子Ⅺ单核苷酸多态性
BruzeliusM等[30]关于ABOrs位点和凝血因子Ⅺrs位点间联合作用的影响的研究发现,由于ABO血型系统(O型除外)引起凝血因子Ⅷ水平升高,进而促进凝血酶生成,而大量的凝血酶可以反馈激活凝血因子Ⅺ活化为凝血因子Ⅺa,而活化的凝血因子Ⅺa又促使凝血酶的大量生成,从而使凝血级联反应放大,最终促进血栓的形成[33]。
四、总结与展望
DVT形成的影响因素复杂,是基因-基因、基因-环境的相互作用。虽然目前发现了多个位点的单核苷酸多态性与DVT形成相关,但未发现多态性的OR1.3的位点[25],并且单核苷酸多态性对深静脉血栓发生发展的机制依然十分模糊[29],未来需要继续寻找与深静脉血栓形成相关联的单核苷酸多态性。同时,我们也需要更加深入的研究这些多态性与血栓形成的相关机制。目前发现的单个单核苷酸多态性在个体水平上与血栓形成相关性较低,但由于风险等位基因的高发生率,单核苷酸多态性对于深静脉血栓形成作用巨大[26]。相信通过对深静脉血栓形成单核苷酸多态性的进一步研究,可以制定与深静脉血栓形成相关的风险评估与预防策略,通过基因芯片的筛查决定预防深静脉血栓形成的个体化预防措施,降低出血等发生率。
参考文献略
宋枬赞赏
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