摘要: 研究背景: 由遗传基因突变参与的凝血机制异常,有研究认为遗传基因突变多于30%的个体参与了深静脉血栓的发生发展过程。对这类基因多态现象的研究已经成为热点,特别是与人类血管性常见疾病——深静脉血栓之间的关联性已做了相当深入的研究:发现越来越多的基因多态现象参与了凝血机制的调节,并与静脉血栓的形成构成相关性。近年来已有报道PECAM-1基因与动物小鼠DVT的关系研究,并得出其与血栓严重程度相关的研究结果。血小板内皮细胞黏附分子-1(PECAM-1)已确定11个单核苷酸多态性(SNP),目前PECAM-1基因只有3个SNP被发现与疾病有关,即Leul25Val, Asn563Ser,ly670Arg。为了进一步探索PECAM-1基因与临床深静脉血栓患者的相关性,我们从基因水平研究了其多态现象对静脉血栓易感性的影响(第一部分);同时借助动物实验,进一步探索了PECAM-1在协助气体信号分子H2S抗血栓形成中的作用机制(第二部分)。本课题以临床病例为基础,利用动物实验的特别优势,采用可靠的试验方法对血栓的发生发展涉及到的PECAM-1分子机制进行了深入探讨,以期得到一些对深静脉血栓诊治具有更多帮助的研究成果,而这方面的研究目前国内外尚未见报道。 通过文献检索,PECAM-1基因Leul25Val多态性多有报道与动脉粥样硬化性疾病如冠心病、心肌梗死相关性的研究文章,但研究结果并不一致,为了从循证医学(EBM)的角度明确PECAM-1基因Leul25Val多态性与某些血管性疾病是否具有关联关系,我们对此进行了荟萃分析(第三部分),作为文献综述的补充,以期进一步了解该基因与临床已知易感疾病的范围。 第一部分PECAM-1基因Leu125Val多态性对深静脉血栓易感性影响的研究 深静脉血栓(DVT)和肺栓塞(PE)又称静脉血栓栓塞症(VTE)。深静脉血栓和肺栓塞被认为是同一疾病的两个不同阶段。深静脉血栓是一种临床常见疾病,年发病率在千分之一以上。下肢深静脉血栓如不能得到及时有效的治疗,常会演变为深静脉血栓后综合征(PTS),严重影响患者生活质量。DVT被认为是遗传、环境及行为活动共同作用的结果。有研究表明,血小板在内皮细胞的黏附是启动和促进静脉血栓形成的关键环节。当血管内膜损伤时,血小板通过快速聚集和黏附在损伤部位使受伤内膜得以修复。目前关于细胞粘附分子与深静脉血栓形成的关系机制尚未完全了解,细胞粘附分子特别是血小板内皮细胞粘附分子-1的作用正成为研究热点。 PECAM-1是分子量达130-kDa的细胞表面糖蛋白,又名CD31,属于细胞粘附分子免疫球蛋白超家族成员。PECAM-1主要功能是介导内皮细胞间及细胞与细胞外基质间的黏附;介导内皮细胞与白细胞间的黏附;介导细胞内外的信号转导、血管炎症反应以及白细胞跨内皮迁移,并与其它黏附因子之间发生受体配体反应,继而对血小板的聚集、活化与释放功能,对原发或继发血栓的形成和发展产生影响。有实验表明,PECAM-1基因敲除小鼠DVT模型显示出更大的血栓和更长的血栓消退时间,具有更高水平的血浆sPECAM-1者则出现血栓溶解的明显延迟。 目的与方法 本研究通过病例-对照设计,采用聚合酶链反应—限制性片断多态性技术同时检测了PECAM-1Leul25Val、Asn563Ser、Gly670Arg三个多态位点的组间分布,用酶联免疫吸附方法测定相应个体血浆sPECAM-1水平。结合彩超检查评分首次探讨了sPECAM-1三种基因特别是基因型Leul25Val多态性位点及其血浆sPECAM-1水平与深静脉血栓发生发展的关系,目的探索预测和防治DVT的新方法,为DVT高危个体的早期筛查提供新的遗传标记。 结果 通过研究分析DVT组和对照组PECAM-1Leul25Val, Asn563Ser,及Gly670Arg基因频率和等位基因频率,DVT组多态性位点Leul25Val基因型Leu/Leu、Leu/Val、Val/Val频率分别为12.2%、47.8%、40.0%,等位基因频率Leu、Val分别为36.1%、63.9%;对照组相应基因型频率为24.0%,53.9%,22.1%,相应等位基因频率为51.0%、49.0%;方差分析表明Leul25Val基因型频率与等位基因频率的多态性比较有显著不同(P<0.01);DVT组Leul25Val基因型及等位基因明显高于对照组(X2=10.25, P<0.01; X2=9.85, P<0.01)。同时,进一步研究发现与基因型Leu/Leu比较,基因型Val/Val与DVT的风险增加相关最为明显(OR=3.57;95%CI,2.47-5.16, P=0.008)。而多态性位点Asn563Ser和Gly670Arg基因型频率及等位基因频率显示在DVT组与对照组之间则无统计学意义(P>0.05)。提示PECAM-1多态位点Leul25Val基因型特别是Val/Val与DVT患病风险具有明显关联性。 通过ELISA法检测DVT组和对照组患者血浆sPECAM-1水平,发现DVT组血浆sPECAM-1水平(83.4±23.5ng/m1)明显高于对照组(60.4±19.4ng/m1)(P<0.01)。进一步分析两组Leul25Val基因型Leu/Leu、Leu/Val和Val/Val的血浆sPECAM-1水平,单因素方差分析显示,DVT组Leul25Val基因型纯合子Val/Val的血浆sPECAM-1水平及其杂合子Leu/Val血浆sPECAM-1水平显著高于基因型纯合子Leu/Leu血浆sPECAM-1水平(p<0.01)。而两组Val/Val基因型血浆sPECAM-1水平也分别高于同组Leu/Val基因型血浆sPECAM-1水平(p<0.05)。 彩超压缩试验评估患者在诊治初期及治疗后28天血栓负荷,显示Leul25Val基因型纯合子Val/Val的血栓基线得分明显高于Leu/Leu与Leu/Val基因型。DVT患者治疗28天后,Leu/Val与Val/Val基因型⊿血栓分数(血栓分数基线-第28天的血栓分数)明显低于Leu/Leu基因型,这能进一步说明等位基因Val可能引起了DVT患者血栓的延迟溶解。 结论 PECAM-1Leul25Val基因型Leu/Leu、Leu/Val和Val/Val与DVT患病风险具有关联性(p<0.05)。与等位基因125Leu比较,等位基因125Val与DVT的风险增加相关性更明显(p<0.01)。DVT患者组比健康人群具有更高的血浆sPECAM-1水平,而且Leu/Val及Val/Val基因型还表现出了血栓负荷的增加及血栓溶解的延迟。因此推断,PECAM-1基因多态性位点Leul25Val可能是DVT发生发展的关键影响因素之一。 第二部分PECAM-1基因参与H2S抗血栓作用的实验机制研究 深静脉血栓形成(DVT)是由于细胞黏附分子介导的炎症细胞聚集并黏附于血管内皮,继而激活血小板聚集引起的。血小板在内皮细胞的黏附依赖于血小板与单核细胞、中性粒细胞之间的相互作用,作为促进静脉血栓形成的关键环节,这些相互作用常依赖于众多细胞粘附分子的调控。 血小板内皮细胞黏附分子-1(PECAM-1)是一种细胞表面糖蛋白(又名CD31),又是一种具有众多生物学调控作用的信号分子。PECAM-1具有强烈的抑制血小板聚集并能引起抗血栓形成的作用;在内皮细胞中,PECAM-1还具有抗炎症反应的作用,而炎症反应则能促进血液的高凝及血管通透性的增强,导致血栓形成。实验证实,PECAM-1基因敲除小鼠显示出了更大的动静脉血栓和更长的血栓消退时间,表明了PECAM-1在抑制血栓形成中的重要地位。硫化氢(Hydrogen sulfide, H2S)也是一种具有广泛生理药理调控作用的气体信号分子。硫化氢同样具有抑制炎症反应、抑制血小板和血栓形成的作用。 研究目的 本研究通过体外血小板聚集功能试验和DVT小鼠模型旨在探索PECAM-1是否参与了硫化氢抗血小板聚集和血栓形成的作用。应用一氧化氮(nitric oxide,NO)合酶抑制剂左旋硝基精氨酸甲酯(L-NAME)探明这些作用是否依赖于一氧化氮信号通路;同时,为了研究硫化氢对PECAM-1的调控作用,通过小干扰RNA (Small interfering RNA, siRNA)的帮助,进一步探寻PECAM-1在硫化氢抗血小板聚集及血栓形成中所扮演的角色。这些实验研究可为提高血栓性疾病的临床诊治水平提供理论支持。 实验方法 1.血小板聚集实验 对应用多板(Multiplate)阻抗集合度测定法(impedance aggregometry)实施血小板聚集实验。采集的人新鲜全血经洗涤、计数后,与硫化氢供体硫氢化钠(sodium hydrogensulfide, NaHS)在37℃孵育5分钟并不停搅拌。加入不同的诱导剂进行血小板聚集实验,如花生四烯酸(arachidonic acid, AA,0.5mmol/L),凝血酶受体活化肽(thrombin receptor-activating peptide, TRAP,32μmol/L),腺苷二磷酸(ADP,6.5μmol/L),或胶原(collagen,3.2μg/mL)。加NaHS的同时加入L-NAME (10μmol/L),观察NaHS的作用是否是一氧化氮依赖性的。 2.流式细胞仪检测纤维蛋白原(fibrinogen)结合力 NaHS处理的全血与异硫氰酸荧光素(fluorescein isothiocyanate, FITC)标记的纤维蛋白原抗体孵育20分钟,流式参数由FACSCalibur装置获取,数据采集自5000个细胞,由CellQuest专业软件(Version3.3; BD Biosciences)进行分析。 3.动物血栓模型的建立 60只C57BL/6小鼠随机分为3组,分别给予生理盐水(对照组),NaHS (10mmol/kg body weight), NaHS+L-NAME (100mg/kg body weight).用蚊式血管钳分三段各钳夹股静脉1次,每次持续3秒。造模后48小时后切开皮肤,观察股静脉血栓是否形成,严重程度以及是否消退。取出股静脉内的血栓并称重。切去股静脉及其属支,用生理盐水冲洗后置液氮冷冻。 4. Western blot分析 解冻的血管内皮或人全血用冷PBS缓冲液洗涤,裂解蛋白并定量,经10%SDS-PAGE电泳并转移至PVDF膜上。封闭后加入1:1000稀释的一抗(兔抗小鼠eNOS,iNOS和PEC AM-1抗体,小鼠抗人PEC AM-1和Phospho (Ser473) AKT抗体),β-actin作为内参照,室温孵育1h,经TBST洗涤后再加入相应的1:1000稀释的二抗(辣根过氧化物酶标记的抗兔或抗小鼠IgG),室温孵育1h,洗涤后进行化学发光显色、曝光。胶片扫描后,经Image J图像分析软件进行灰度分析 5.小干扰RNA(siRNA) 针对PEC AM-1基因设计一个特异性的siRNA,应用脂质体转染HUVECs细胞。转染后48小时,Western blot分析PEC AM-1蛋白含量,观察基因抑制效果。 6.血小板粘附活性试验 人脐静脉内皮细胞HUVECs细胞用来研究经硫化氢处理的血小板的粘附能力。细胞接种于涂有明胶的盖玻片上,并生长铺满。经洗涤过的ADP活化的人血小板悬液滴于盖玻片并孵育。用PBS溶液洗去未结合的血小板,3.7%多聚甲醛固定后结晶紫染色,在光学显微镜下观察、拍照。视野下计数粘附有血小板的HUVECs细胞,并计算其与总HUVECs细胞数的比例。 结果 1.硫化氢抑制血小板功能 NaHS能以浓度依赖方式,分别抑制由花生四烯酸,凝血酶受体活化肽,腺苷二磷酸和胶原诱导的血小板聚集。L-NAME能显著减弱NaHS对ADP诱导的血小板聚集的抑制作用。NaHS能以浓度依赖方式降低ADP刺激的纤维蛋白原结合力。 2.硫化氢显示抗血栓活性 与对照组DVT小鼠相比相比,NaHS组的静脉血栓发展更慢,在钳夹后48小时血栓体积显著小于对照组。 摘要译文