8—羥基鳥嘌呤糖苷酶1、環氧合酶2基因多態性與阿爾茨海默病的關係
綜述
作者：肖明躍 王建平
[摘要] 阿爾茨海默病是一種慢性進行性神經退行性疾病，為老年癡呆最普遍的一種。目前研究認為遺傳因素、環境因素和免疫因素等均參與了AD的病理生理過程。家族性AD多呈常染色體顯性遺傳，與澱粉樣前體蛋白（APP）、早老素1（PS1）、早老素2（PS2）基因突變有關。晚發性AD（LOAD）以及散發性AD（SAD）最主要的遺傳危險因子是ApoEε4等位基因，但它隻與50%的AD有相關，存在其他遺傳危險因子。本文就8-羥基鳥嘌呤糖苷酶1基因、環氧合酶2基因多態性與AD的關係的研究現狀及進展做一簡要綜述。
[關鍵詞] 8-羥基鳥嘌呤糖苷酶1；環氧合酶2；阿爾茨海默病；單核苷酸多態性
[中圖分類號] R749.16 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673-9701（2013）14-0023-03
阿爾茨海默病為老年癡呆患者中最普遍的一種進行性的神經退行性疾病。Alzheimer’s病的病因迄今為止不明，人們一般認為AD是一種複雜的異質性的疾病，有多種因素及機製均可能參與了AD病理生理的改變的過程，如遺傳因素、環境因素和免疫因素等。最新的研究結果認為，在眾多的有關發病機製假說中，基因及遺傳的異常可能構成AD的最初機製，而膽堿能神經遞質減少、神經原纖維纏結、神經元細胞死亡、突觸毀損等則可能構成了AD發病機製中的末端環節[1]。我們目前已經明確的與AD疾病相關的基因有早老基因1、早老基因2、β-澱粉樣前體蛋白和載脂蛋白E等。AD分為家族性AD和散發性AD。其中家族性AD多呈常染色體顯性遺傳，與澱粉樣前體蛋白（APP）、早老素1（PS1）、早老素2（PS2）基因突變有關。散發性AD占病人總數的的60%以上，ApoEε4等位基因為晚發性AD（LOAD）以及散發性AD（SAD）的最主要的遺傳危險因子[2]，但它隻與50%的AD有相關性，不能構成其充分必要條件，存在其他遺傳危險因子。流行病學及基因組學的研究表明某些基因的多態性可能和遲發型AD有關。近些年來我們從基因多態性的角度審視本病，已經發現了許多和AD相關基因，如OGG1基因的326位多態位點、COX-2基因的幾個潛在功能區的多態位點（765和1195）等。
1 OGG1
1.1 OGG1概述
8-羥基鳥嘌呤糖苷酶（hOGG1）是涉及DNA氧化損傷修複的重要基因，參與堿基切除修複過程，維持機體內環境的穩定。hOGG1基因存在於人體染色體3p26區域，它的產物和酵母yOGG1蛋白有38%同源性，全部基因由7個外顯子及6個內含子組成，起始子（ATG）、終止子（TAG）序列分別位於第1及第7外顯子中。hOGG1的基因序列中無TATA盒及CAATA盒，證明其屬於管家基因。hOGG1基因mRNA初級轉錄產物在經過不同剪接後形成了兩個開放式閱讀框（ORFS），進而產生兩種不同的mRNA，α-hOGGI和β-hOGGI。我們發現α-hOGGI主要存在於細胞核中，其參與細胞核中DNA的8-oxoG的修複，β-hOGGI主要存在於線粒體中，其參與線粒體氧化損傷的修複。我們發現人類T細胞中OGG1存在七種亞型：OGG1（1a、1b），OGG1（2a， 2b，2c，2d和2e）。我們發現在人體組織，尤其是腦組織中，存在大量的OGG1，其mRNA具體為OGG1-1a、2a，但OGG1的7種亞型中，OGG1-1a， 1b， 2a， 2d和2e這五種都是8-oxo2dG切除修複DNA所必需的[3]。
1.2 OGG1基因與AD
位於hOGG1基因第7個外顯子的1245位的C/G多態性，能使第326位的密碼子形成絲氨酸及半胱氨酸，最終形成Hogg1-Cys326、Hogg1-Ser326兩種蛋白，體外研究發現Cys等位基因比Ser等位基因的修複能力低近7倍，提示我們攜帶326Cys等位基因的個體可能會有修複能力低下或缺陷[4-6]。8-oxoG是DNA氧化損傷的生物標誌物，其最特征、最具生物學意義的危害是：DNA合成和修複時，堿基C和A可與DNA中的8-oxoG以相同效率配對，導致基因鏈中G：C至A：T互換，該突變與機體的細胞老化以及腫瘤的形成等有密切關係。這種突變不斷累積，可造成染色體基因組DNA的不穩定性，該種DNA氧化損傷導致的基因組不穩定性是哺乳動物細胞衰老的機理之一。體內特異識別8-oxoG並將其切除修複的酶被稱為8-羥基鳥嘌呤DNA糖苷酶，簡稱OGG1。我們發現MTH（8-oxo-dG三磷酸酶同源蛋白）以及 hOGGl（8-羥基鳥嘌呤DNA糖苷酶1）這些抗DNA氧化修複酶在阿爾茨海默病患者的腦組織含量明顯減少[7-8]，表明AD的發病機製可能與機體腦組織神經元細胞核DNA中氧化損傷程度的上升、DNA氧化抑製缺陷有聯係。
研究發現AD患者多處腦組織中線粒體及細胞核的OGG1表達減少。Iida等發現AD患者伴隨著神經原纖維纏結形成、軸索失調及膠質細胞活化，腦回及內嗅皮層hOGG1-2a表達減少[8]。Copani等證實同LAD患者額、顳葉區及MCI病人顳葉區的變化，AD患者中顳葉區的線粒體OGG1表達也減少[9]。Shao等也發現LAD、MCI患者額、頂、顳葉的細胞核中OGG1均低水平表達[10]；Mao等證實AD患者中由於基因突變，該酶的表達減少，進一步導致DNA鳥嘌呤氧化，增加AD發病率[11]。Kohno等發現DNA鳥嘌呤氧化很可能與OGG1基因的多態性有關[12]。
hOGG1基因存在遺傳多態性，其中最重要的是Ser326 Cys。OGG1基因Ser326Cys多態性在不同的種族中有所不同，發現對於G/G純合子（Cys/Cys），日本人和韓國人群中更常見（25%～26%）[13、14]，而白種人中分布較少（5%～22%）[15]，目前漢族人群中還沒有類似研究。
2 COX-2
2.1 COX-2概述
環氧合酶（cyclooxygenase，cox）又稱為前列腺素合成酶，它在花生四烯酸轉變為前列腺素的過程中的關鍵酶，我們目前發現有三種COX同工酶：COX-1、COX-2和COX-3。COX-1是結構型酶，其穩定表達於多數影響前列腺素合成的正常組織中，起著維持機體正常生理功能的作用；COX-2是誘導型酶，一般很少表達或不表達於正常組織中，而是參與炎症或腫瘤等生理病理過程，當受到各種刺激因素後開始表達，如促癌劑、內毒素、癌基因、生長因子、細胞因子等刺激。COX-3是COX-1的遺傳變異而來，它包括原有因子及突變因子，故又稱為COX-1B或者COX-1V（COX-1變異）。
近來研究表明，環氧合酶2（Cyclooxygenase-2，COX-2）的高表達與多種神經變性疾病的發生有關，其在AD病程發展中起重要的作用。流行病學和基因組學研究表明某些基因多態性可能與遲發型AD有關[16-18]，目前關於COX-2基因多態性與AD之間的關係尚存在較大爭議[19、20]。對於COX-2與AD發生的關係，已有研究表明COX-2與AD患者腦部的炎症反應有關[17]。AD患者腦組織中COX-2誘導酶有廣泛表達，而且其表達水平與Aβ密度、NFT相關[18]。
COX-2主要存在於神經細胞中，在疾病發展特定階段也可存在其他腦細胞中。在AD患者腦組織中，COX-2表達上調，應用COX-2選擇性抑製劑，能阻止大腦皮層神經細胞中Aβ介導的細胞凋亡[21、22]。腦組織中COX-2基因的表達增加可能與炎症相關轉化因子（NFκB）有關。目前流行病學研究表明長期服用NSAIDs（包括COX-2 抑製劑）可減少AD發病率[23、24]。
2.2 COX-2基因與AD
COX-2啟動子區一些SNPs可能調節其轉錄。體外實驗發現-765CC基因型導致COX-2活性降低近30%，並且與血清中炎症因子（如C反應蛋白）降低有關[25]。有研究表明-765C等位基因能降低COX-2的表達，因為該變異處於轉錄因子SPl結合位點，G>C突變使SPl不能與該位點結合[26]。既往關於COX-2-765G/C基因多態性研究結果有爭議。近來，Abdullah及Florinda等先後報道了-765G/C SNP在AD病例組與對照組中分布顯著不同，G等位基因在對照組表達少，AD組表達多；C等位基因在高加索人群中有保護作用[27、28]。任美峰等對廣州漢族人群研究也發現-765G/C與AD發生有關，但Ma等及Tang等研究發現漢族人群中AD-765G/C SNP無統計學意義[29、30]。