脸红基因ALDH2调控主动脉夹层-瘤新机制与影响国人急性冠脉综合征发病机制.docx

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1、脸红基因ALDH2调控主动脉夹层/瘤新机制主动脉夹层/主动脉瘤是一类极为凶险、致死率极高的心血管急危重症，如果不及时干预，死亡率高达80%以上。患者常以剧烈胸痛为首发症状来急诊科就诊，是胸痛中心重点关注的高危病种之一。目前，针对主动脉夹层/瘤尚缺乏有效的药物治疗手段，寻找有针对性的防治靶点一直是医学界关注的重要课题。近日，欧洲心脏杂志(EUroPeanHeartJoUrnaI)(最新IF:24.9)发表了乙醛脱氢酶2(ALDH2)通过抑制血管平滑肌细胞表型转化预防主动脉夹层/瘤发展的重要文章。该研究成果首次报告了ALDH2突变有效预防主动脉夹层/瘤发生的新机制，并为主动脉夹层/瘤的干预提供了新

2、的潜在分子靶点。ALDH2,即我们常说的脸红基因，是人体内酒精(乙醇)代谢通路和多种内外源性毒性醛类物质代谢的关键酶。ALDH2基因突变广泛存在于中日韩等东亚人群，突变率高达30%50%,与酒精相关性疾病(肝炎、肝硬化等)、心肌梗死、肺动脉高压、脑卒中等疾病密切相关。一、ALDH2基因突变降低主动脉夹层/瘤发病风险在该项研究中，研究人员首先在医院开展了前瞻性的病例对照研究，在校正了包括高血压、年龄、性别、吸烟、冠心病、高脂血症等常规危险因素后，发现与ALDH2基因野生型(GG)相比，ALDH2基因突变型(GA/AA)携带者主动脉夹层/瘤发病风险显著降低(OR=0.496,95%ClO.2560

3、.958,P=O.037)。之后研究者开展了另一项独立的病例对照研究，发现与ALDH2基因野生型(GG)相比，ALDH2基因突变型(GA/AA)携带者主动脉夹层/瘤发病风险显著降低43.5%(OR=0.565,95%CI0.3460.919,P=(Io25)。这些结果显示，ALDH2基因突变可显著降低主动脉夹层/瘤的发病风险。表1.两项独立病例对照研究中ALDH2Glu5041ys多态性与主动脉夹层/瘤患病风险的关系GroupGenotypeAADgroup,n(%)Controlgroup,n(%)LogisticregressionOR(S%CI)P-valueShindongGG172(

4、4.7)154(75.9)I(Rd)GA/AA31(15.3)49(24.1)0.4%(0l254-0.958)0.037GJ74(92.1)354(87.2)I(Rd)A32(7.9)52(1L8)0.582(366-O.926)0.021GgngdongGG66(63.S)97(495)I(ReQGA/AA38(26.5)99(505)0.56S(0346),919)0.025G162(77.9)273(69.6)I(Ref)A(221)119(30.4)0.651(a4(M),%4)0.031OR伊5%CQandPvalueswereobcarvdUsmgthelogstreycssna

5、nd2tests;AU90UPSZreInHaniyWonbcrgebbnum(PO05表1.两项独立病例对照研究中ALDH2Glu5041ys多态性与主动脉夹层/瘤患病风险的关系二、ALDH2调控主动脉夹层/瘤的机制研究人员分别利用小鼠主动脉瘤和主动脉夹层动物模型，在动物水平证实，抑制ALDH2活性可以降低小鼠主动脉夹层/瘤发病风险、主动脉扩张程度及血管病理变化的出现。随后利用高通量RNA测序与生物信息学等研究手段，进一步发现在主动脉夹层/瘤发生发展过程中，主动脉血管中的心肌素(myocardin)和平滑肌细胞收缩表型标志物表达显著下调，而ALDH2基因突变可以上调心肌素表达水平，进而维持平

6、滑肌细胞收缩表型，预防主动脉夹层/瘤的发生。该团队利用基因芯片和生物信息学技术分析发现，miR-31-5p是ALDH2调控主动脉夹层/瘤的重要媒介。系列动物和细胞实验研究证实，过表达miR-31-5p可降低平滑肌细胞中心肌素的表达，促进平滑肌细胞表型转化，增加主动脉夹层/瘤的发生风险，而上述过程可以被ALDH2基因突变所逆转。接着，该团队又探究了ALDH2基因突变下调miR-31-5p的可能调控机制。利用荧光素酶报告实验和小干扰RNA等实验发现，ALDH2基因突变可上调转录因子MaX表达，负性调节miR-31-5p表达，最终对主动脉夹层/瘤发挥保护作用。StreSSStressContnct

7、SMCsSynthetic SMCtContractito SMCsSyntMtic SMCsMAorticaneurysmanddissection图LALDH2基因突变抑制主动脉夹层/瘤的机制三、该项研究的重要意义该研究首次描述了ALDH2与主动脉夹层/瘤的关系，并确定ALDH2及下游miR-31-5p可作为主动脉夹层/瘤的防治靶点，为主动脉夹层/瘤的相关药物开发提供了重要科学思路。此外，该研究进一步扩展了ALDH2在心血管系统中的作用，证实ALDH2基因突变虽然导致冠心病及消化系统疾病的发病风险升高，但也可能对主动脉夹层/瘤起到一定的保护作用，为30%50%的亚洲人群，约7.5亿人携带A

8、LDH2基因突变数千年这一现象提供了可能的理论解释。同时，该研究表明，组织特异性地调控ALDH2及其下游通路是下一步急危重心血管疾病防治药物开发的重要方向，可能最大限度地提高心血管疾病患者的健康效益。“红脸基因”影响国人急性冠脉综合征发病机制临床研究表明，人类最常见的单点突变ALDH2(醛脱氢酶2)rs671突变是动脉粥样硬化性心血管疾病发展和预后不良的危险因素，但其潜在机制尚不清楚。凋亡细胞在动脉粥样硬化期间被巨噬细胞胞吐作用吞噬和消除，动脉巨噬细胞胞吐作用的增强可减少动脉粥样硬化的发展。研究论文揭示了ALDH2促进巨噬细胞胞葬进而抑制动脉粥样硬化发生发展的非酶作用新机制，为急性冠脉综合征(

9、acutecoronarysyndrome,ACS)的药物研发提供了新的靶点，特别是对携带ALDH2基因rs671变异的3O%-5O%的国人群体降低ACS发病率意义重大。ACS是急诊医学领域的常见高危疾病，严重威胁着人类生命健康，是我国的重点防治病种，其病理学基础是动脉粥样硬化斑块不稳定。ALDH2rs671是我国人群中最为常见的功能性基因变异位点，该位点变异后ALDH2酶活性显著下降，带来一系列影响，最广为人知的是其乙醛代谢能力下降，易导致饮酒后面红,因此也被通俗的称为“红脸基因”。教授团队长期致力于这一常见基因变异在国人急危重心血管病中的作用及其机制的研究，以期助力该类疾病的精准防治，为国

10、人提供更为个体化的预防和治疗策略。该团队前期的数个临床研究发现，ALDH2基因变异可导致ACS发病风险和预后不良显著增加（JCMM2011,2018）,但其具体作用机制尚未完全阐明。探明ALDH2基因变异促进ACS发生的内在机制，对于促进该类疾病早期预防及降低其发病率具有重要的临床价值和社会意义。首先,研究者使用骨髓移植的方法将APOE-/-ALDH2-/.和APOE-/-小鼠骨髓移植入APOE，-小鼠中，发现APOE-/-ALDH2-骨髓受体鼠与APOE-/-骨髓受体鼠相比，动脉粥样硬化斑块面积明显增大，斑块处脂质堆积和巨噬细胞浸润明显增加，胶原含量降低，坏死核心明显增大，表明巨噬细胞ALD

11、H2基因敲除促进动脉粥样硬化进展。随后，研究者探讨了髓系细胞ALDH2基因敲除增大斑块坏死核心的机制，发现斑块中坏死细胞堆积是由于凋亡细胞清除（胞葬作用）减少所致，而不是凋亡细胞生成增多。接下来的免疫荧光、RNA测序分析和流式细胞术检测也验证了ALDH2基因敲除对胞葬的抑制作用。进一步，研究者通过生物信息学分析，发现在ALDH2调控的26个胞葬相关基因中，RaC2表达水平的变化最显著。进一步蛋白质组学分析和验证实验显示Rac2与ALDH2存在相互作用，且巨噬细胞中ALDH2基因敲除可以抑制Rac2表达及活化。然后，研究者通过体内体外实验，发现胞葬作用的实现依赖于Rac2蛋白的上调，抑制巨噬细胞

12、Rac2表达可以抑制胞葬作用，而过表达Rac2可挽救原本因ALDH2基因敲除导致受损的胞葬作用。这表明ALDH2抑制巨噬细胞胞葬作用的原因就是Rac2蛋白的降低。由于蛋白质谱分析结果提示ALDH2蛋白和Rac2蛋白可能存在结合，研究者利用免疫荧光和激光共聚焦，发现ALDH2与Rac2存在明显共定位现象。内源结合、外源结合和体外结合实验均证明ALDH2蛋白和Rac2蛋白直接结合，通过构建Rac2截断体，研究者发现ALDH2与Rac2的结合区域是Rac2蛋白的1-136氨基酸。为了探讨ALDH2或rs671变异体对Rac2稳定性的影响，研究者用蛋白合成酶抑制剂环己酰亚胺（CHX）处理巨噬细胞，发现

13、与APOE-/-巨噬细胞相比，APOE-/-ALDH2-/-巨噬细胞中Rac2的降解显著增加，并证实了Rac2蛋白主要通过蛋白酶体途径降解，而不是溶酶体途径。研究者进一步探究了ALDH2影响Rac2蛋白降解的内在机制，发现ALDH2WT可以直接与Rac2相互作用，并通过抑制后者在其第123位赖氨酸的K48位的多聚泛素化抑制Rac2降解，增加RaC2蛋白的稳定性。最后，研究者从健康志愿者中提取PBMCs,在人体样本中验证上述结果，发现，ALDH2rs671变异的PBMCS与野生型的PBMCS相比，胞葬能力明显降低，原因是rs671变异抑制Rac2蛋白的表达，而在ALDH2rs671变异的PBMC

14、s中回补野生型ALDH2则可以挽救其受损的胞葬作用。综上，本研究通过骨髓移植等方法构建髓系细胞ALDH2特异性敲除小鼠，并通过高通量mRNA测序与生物信息学分析等研究手段，结合大量体内体外实验发现，ALDH2野生型基因表达的蛋白可通过直接与Rac2蛋白结合，抑制Rac2蛋白K123位点上K48连接形式的多聚泛素化修饰，从而抑制Rac2降解，增强RaC2稳定性，进而增强巨噬细胞胞葬作用，抑制动脉粥样硬化发生发展；然而,rs671变异基因所表达的蛋白则丧失了这一保护功能，从而促进了ACS的发生。本研究成果为ACS的精准防治提供了新的靶点，对携带rs671变异的30%-50%的国人群体降低ACS发病

15、风险的意义尤为重大。本研究还进一步丰富了ALDH2的非酶活性作用谱，完善了ALDH2在不同急危重心血管疾病中的“双刃剑”作用理论，为未来开发基于ALDH2的组织特异性治疗提供了更多科学依据。Stable plaqueLess lipid accmulLess inflammatory cells infiltration SmaH necrotic reMore inflammatory cells infiltration Large necrotic core注：ALDH2野生型和变异型基因所表达的蛋白影响胞葬作用的机制示意图ATVB杂志同期配发了欧洲血管生物学学会秘书长JudithC.Sluimer教授对本文的专题评述文章，称“该研究解决了动脉粥样硬化病理过程中坏死细胞清除机制的一个难题”，“考虑到东亚人ALDH2rs671变异的广泛性，该研窕有着深远的影响