家族性高胆固醇血症(FH)致病基因的研究进展

家族性高胆固醇血症(FH)致病基因的研究进展陈晨【摘要】家族性高胆固醇血症( familial hypercholesterolemia,FH)的临床特征为血总胆固醇升高,尤其是低密度脂蛋白胆固醇(low density lipoprotein cholesterol,LDL-c)升高,沉积于组织,形成皮肤或肌腱黄色瘤,导致动脉粥样硬化甚至早发冠心病.FH的发病机制为LDL受体(LDL receptor,LDLR)或apoB基因突变引起LDL受体途径功能缺陷,主要为常染色体显性遗传疾患,具有基因剂量效应；部分患者为常染色体隐性遗传,机制为LDL受体衔接蛋白1(LDL receptor adaptor protein 1,LDLRAP1)失功能型突变,导致LDL内化活性降低.罕见的人类枯草溶菌素转化酶9 (proprotein convertase subtilisin/kexin type 9,PCSK9)发生功能型突变也可引起严重的FH表型.PCSK9通过降解LDLR蛋白间接下调LDL受体途径,其失功能突变可致血浆LDL水平下降.因此PCSK9是目前降脂药物的研究热点.%Familial hypercholesterolemia (FH) is characterized by raised serum low density lipoprotein cholesterol (LDL-c) levels, which result in excess deposition of cholesterol in tissues, and then lead to atherosclerosis and premature coronary heart disease. The mutations of LDL receptor or apoB play main roles in this disease. FH results from defects in the uptake and degradation of LDL via the LDL receptor pathway. FH is primarily an autosomal dominant disorder with a gene-dosage effect. An autosomal recessive form of FH caused by loss-of-function mutations in LDL receptor adaptor protein 1 (LDLRAP1), which encodes a protein required for internalization of the LDL receptor ( LDLR). Rare gain-of-function mutations in proprotein convertase subtilisin/kexin type 9 (PCSK9)cosegregate with hypercholesterolemia, and one mutation is associated with a particularly severe FH phenotype. Expression of PCSK9 normally down-regulates the LDLR pathway by indirectly causing degradation of LDLR protein, and loss-of-function mutations in PCSK9 result in low plasma LDL levels. Thus,PCSK9 is an attractive target for hypolipidemic drugs.【期刊名称】《复旦学报（医学版）》【年(卷),期】2012(039)002【总页数】5页(P207-211)【关键词】家族性高胆固醇血症(FH);载脂蛋白B;低密度脂蛋白受体(LDLR);LDL受体衔接蛋白1(LDLRAP1);人类枯草溶菌素转化酶9【作者】陈晨【作者单位】复旦大学附属中山医院内分泌科上海200032【正文语种】中文【中图分类】R596.2家族性高胆固醇血症（familial hypercholesterolemia，FH）是一种以血浆低密脂蛋白胆固醇（low density lipoprotein cholesterol，LDL－c）升高、外周组织黄色瘤、动脉粥样硬化甚至早发冠心病为特征的遗传性疾病。

自1964年Khachadurian在黎巴嫩发现第1例FH患者以来，对其致病基因的研究一直备受学者关注。

在临床确诊的FH患者中，最常见的为低密度脂蛋白受体（LDLreceptor，LDLR）基因突变，只有20%～35%为非LDLR基因突变［1－2］。

杂合FH 人群的发病率为1／500，纯合子为1／100万［3］。

心梗存活者中，杂合子频率约为1／20。

杂合患者的LDL水平可高达350mg／dL，比正常值高出3倍，而纯合患者的LDL水平可高达400～1 000mg／dL ［4］。

本文对FH 致病基因及机制作一综述。

代谢及细胞缺陷过去人们认为FH的病因是胆固醇过度合成。

然而，人们在研究人体LDL代谢的过程中却发现，杂合FH患者并不存在LDL过度合成或高浓度LDL引起的代谢饱和问题，却存在LDL清除障碍。

直到1973年，Brown和Goldstein发现LDL受体从而明确FH真正病因，并因此获得1987年的诺贝尔医学和生理学奖。

FH患者的皮肤成纤维细胞在血浆培养基中出现胆固醇合成增加及细胞下调功能受损的情况。

然而，在培养基中直接加入LDL，患者细胞的胆固醇合成并未受影响，而加入高纯度胆固醇（可通过单纯扩散进入细胞）后合成即减少。

研究者由此推断，FH细胞缺乏摄取血浆LDL的高亲和力受体。

Brown和Goldstein详细描述了LDL受体途径。

他们利用纯化的LDL受体蛋白和特异性抗LDL受体抗体结合明确了FH的突变基因，同时发现第1个导致LDLR功能缺陷的突变位点以及各类LDLR基因突变产生的不同功能影响。

LDLR为细胞表面糖蛋白，不成熟蛋白通过高尔基体加工，最后转运到细胞表面，与存在于细胞外液的LDL微粒内的apoB特异性结合。

在LDL受体衔接蛋白1（LDL receptor adaptor protein 1，LDLRAP1）和网格蛋白小窝共同参与下，受体复合物内吞入细胞形成早期内涵体，再逐渐转变为晚期内涵体的过程中，受体复合物在酸性环境下发生解离，LDL微粒在溶酶体内降解，受体再循环回到细胞表面。

通过水解LDL核内的胆固醇酯使SREBP（一种能促使基因表达胆固醇合成酶和LDLR的转录因子）失活，从而使聚积的游离胆固醇释放。

LDLR基因突变 LDLR由839个氨基酸残基组成，为含有5个功能结构域的成熟单链糖蛋白，在人类中该基因定位于染色体19p13．1～13．3，长度为45kb，包含18个外显子。

5个结构域从N端到C端分别为：（1）配体结合结构域；（2）表皮生长因子前体同源结构域；（3）氧连接糖结构域；（4）跨膜结构域；（5）胞质尾结构域。

目前有记载的LDLR突变多达1 000余种，75%为单个碱基替换［5］。

研究者在编码胞质蛋白位点发现了第1个点突变，这名患者蛋白受体表型正常，但不能发挥正常的内摄作用。

这一发现促进了对NPVY（LDLR网格蛋白介导的内摄序列）的研究，最终发现功能性突变均衡分布于整个LDLR基因。

每个氨基酸置换均可产生不良突变效应，包括那些表型正常但功能缺失的序列。

理想情况下，LDLR突变研究应将突变基因嵌入异种细胞，使其在体外表达，并与正常效应对比，才能确定是否为功能性突变。

过早形成终止密码或富半胱氨酸区内半胱氨酸残基置换常常产生无功能蛋白质，其后果不亚于大型基因重排［6］。

而毗邻剪接点发生的碱基置换常常影响剪接，突变也可发生在剪接分支点一直到外显子上游20～30 bp［7］。

有时，远离外显子的某内含子碱基突变会暴露隐藏的剪接位点。

但要证明异常剪接位点是否产生异常剪接的mRNA，则要通过测定患者LDLR mRNA的逆转录PCR产物来实现。

家族性apoB配体缺陷 20世纪80年代中期，Vega等［8］发现一些高胆固醇血症患者对LDL清除缓慢，但无杂合FH特征。

进一步研究证实这些患者有遗传性LDL与LDLR结合缺陷，可能为apoB缺陷或LDL脂质复合物差异影响结合亲和力［9］。

Vega等还发现了apoB第1个突变点---Arg3500 Gln（R3500Q），该突变会导致LDL区域的结合缺陷［8］。

apoB基因定位于染色体2p23～2p24，3500相邻位点突变可造成LDLR的结合结构域的空间构象改变，与LDLR的亲和力显著降低，导致LDL－c清除障碍、血浆胆固醇升高［10］。

特异性apoBArg3500G单克隆抗体可检测该突变位点。

此外，U397（人类单核细胞骨髓瘤白血病）细胞在无血清培养基内生长依赖于LDLR途径产生的胆固醇，故可用于检测LDLR与LDL的结合情况［11］。

欧洲人群中apoB突变较LDLR突变普遍：高胆固醇血症患者的apoB杂合突变率为2%～5%，外显率非100%，因而apoB突变表型没有LDLR突变严重［12－13］。

研究显示，Arg3500Gln apoB人群的发病率为1／1 000［14］。

1995年，研究者发现了第2个突变位点Arg3500Trp，这一突变在我国相对多见。

第3个突变点为Arg3531Cys（Arg3500位点被半胱氨酸替代），起初在高胆固醇血症患者中发现，然而随后被证实其发生率在普通人群和高胆固醇血症人群间的差异无统计学意义。

截至2003年，全世界已经报道apoB100基因的45种突变，该病有了其特征性的名称---家族性配体载脂蛋白B100缺陷症［15］。

常染色体隐性遗传高胆固醇血症学者首次描述FH的遗传学特征时，曾提及少数家庭存在严重的隐性遗传型高胆固醇血症，随后又有一些相似病例的报道出现，现将其称为常染色体隐性遗传型高胆固醇血症（autosomal recessive hypercholesterolemia，ARH）。

体外培养ARH患者的皮肤成纤维细胞，发现LDLR功能良好，但ARH先证者却有纯合FH的特征。

改用无限增殖的淋巴细胞培养，这类患者的LDLR蛋白产生正常，但存在内化缺陷，因而无法正常吸收LDL，同时发现LDLRAP1的隐性无效突变位点（即引起ARH）可导致“临床纯合FH”表型的高胆固醇血症。