整合素-焦点黏附-细胞骨架信号轴的变异与SCD-CAD的遗传易感性

《Forensic Science International》：Integrin-Focal Adhesion-Cytoskeleton Signaling Axis Variations and Genetic Susceptibility to SCD-CAD

　　

蔡梦琪|何燕|孟海亮|罗斌|高玉珍

中国苏州大学苏州医学院法医学系

摘要

猝死（SCD）是全球主要的死亡原因之一，其中冠状动脉疾病（CAD）是其主要原因。血管平滑肌细胞（VSMC）的迁移和增殖受到肌动蛋白细胞骨架动态的调控，这对CAD的发病机制至关重要。整合素-焦点粘附-细胞骨架信号轴调节这些过程；然而，它在SCD-CAD中的遗传作用仍不完全清楚。在这项针对中国南方汉族人群的病例对照研究中（239例SCD-CAD病例；594例健康对照组），我们调查了该轴上八个关键基因中的10个插入缺失（indel）多态性。通过多重荧光PCR和毛细管电泳（CE），随后进行逻辑回归和单倍型分析，我们发现了三个具有保护作用的变异：rs10599004（OR = 0.78，p = 0.018）、rs143263543（OR = 0.70，p = 0.024）和rs58213835（OR = 0.80，p = 0.046）。此外，在BCAR1基因中还发现了一个显著的风险单倍型（ins-rs149617239-ins-rs58213835，p = 0.007）。孟德尔随机化（MR）分析进一步支持了遗传预测的BCAR1、CRK和DOCKER1表达在心血管风险中的作用。这些发现强调了这一信号轴在SCD-CAD易感性中的作用，并表明这些遗传标记可能用于心血管风险评估以及法医分子尸检。需要通过大规模队列研究和功能检测进一步验证，以完全阐明潜在的分子机制。

引言

猝死（SCD）是指由心血管因素引起的自然、意外的致命事件，发生在症状出现后一小时内，患者表面上健康或其潜在疾病的严重程度并未预见到这种突然的结果[1],[2]。SCD占西方社会所有死亡的15-20%，其中与冠状动脉疾病（CAD）相关的SCD（SCD-CAD）是主要病因[3],[4],[5]。根据中国的死因监测数据集，2013年心血管疾病死亡率占所有死因的21.81%，到2021年上升至25.45%[6],[7]。中国四个不同地区人群的SCD总发病率为每10万人41.8例[8]，但由于院外死亡导致的漏诊，实际发病率可能更高[9]。作为一种多因素疾病，SCD-CAD在中国和全球范围内都带来了巨大的医疗负担。CAD的特点是冠状动脉粥样硬化，这是一个复杂的过程，涉及内皮细胞损伤、脂质沉积、炎症细胞浸润以及血管平滑肌细胞（VSMC）的迁移和增殖[5],[10]。CAD患者表现出显著的个体差异：一些患有严重狭窄的患者长期保持稳定，而一些仅有轻微病变的患者却会发生SCD，这突显了遗传机制在传统风险因素之外的关键作用[11]。SCD-CD由三个相互关联的机械敏感性机制驱动：斑块机械稳定性、心肌电重构阈值和瘢痕致心律失常性[12],[13],[14]。重要的是，这些看似不同的过程都依赖于细胞对机械信号的感知和对异常机械应激的反应。细胞对这些机械信号的感知和适应对于维持心脏功能稳定或引发灾难性故障至关重要。

整合素-焦点粘附-细胞骨架信号轴是主要的机械转导途径，使细胞能够感知和响应细胞外基质（ECM）。这一轴将机械信号与生化信号级联反应联系起来，调节细胞迁移、增殖、分化和组织重塑。在CAD和SCD的背景下，这一信号网络在维持血管完整性和调节心脏节律方面发挥着双重作用[15]。这一轴的结构衰竭——特别是焦点粘附激酶（FAK）信号通路的丧失——可导致血管平滑肌细胞的脱离和死亡（anoikis），进而使纤维帽变薄并最终导致斑块破裂[16],[17]。同时，整合素介导的信号传导对于心脏离子通道（如Nav1.5和Connexin43）的正常功能和定位是必需的；其中断会促进电不稳定性和致命性心律失常[18],[19]。这一轴组成部分内的遗传变异也显著增加了SCD的风险。整合素基因（包括ITGB3和ITGA2）的多态性与血小板反应性增强和冠状动脉血栓形成的高发病率有关[20],[21],[22]。此外，编码细胞骨架蛋白talin-1的TLN1基因突变与自发性冠状动脉夹层有关，这突显了细胞骨架完整性在血管健康中的重要性[23]。了解这些遗传因素有助于深入理解SCD-CAD的分子机制，并可能有助于识别高风险个体。

在本研究中，我们系统地调查了整合素-焦点粘附-细胞骨架信号轴上八个核心基因中的10个插入缺失（indel）多态性与SCD-CAD风险之间的关联。利用高通量多重PCR和毛细管电泳（CE）基因分型平台，我们描述了这些变异在中国南方汉族人群中的遗传特征。此外，我们将这项基于人群的关联研究与双样本孟德尔随机化（MR）方法相结合，首次量化了关键通路基因对心血管疾病风险的因果影响。

章节片段

伦理声明

本研究遵循伦理指南，并获得了苏州大学伦理委员会的批准（伦理批准号ME82471918）。在研究开始前，已从所有参与者的法定继承人处获得了书面知情同意。本研究中使用的基因组范围关联研究（GWAS）汇总统计数据来自IEU GWAS数据库（https://gwas.mrcieu.ac.uk/，访问日期为2025年2月24日），这是一个公开可用的数据库

候选indel的选择

研究设计见图1。从GTEx数据库中提取了ITGB5, BCAR1, RAC3, CRK, ITGA1, DOCK1, ITGB1, ITGAV和RAC基因的eQTL数据。随后通过过滤去除了重复变异，并排除了等位基因长度差异≤2 bp或无差异（单态indel）的变异。根据GTEx门户数据，进一步剔除了MAF ≤ 0.1的变异。最终选出了10个具有代表性的indel变异

讨论

本研究是首次全面探讨整合素-焦点粘附-细胞骨架信号轴内遗传变异与中国南方汉族人群SCD-CAD易感性之间关联的研究。通过分析八个候选基因中的十个indel多态性，我们发现了三个具有保护作用的变异：CRK中的rs10599004、DOCKER1中的rs143263543和BCAR1中的rs58213835。此外，还确定了一个特定的风险单倍型

结论

总之，我们的研究表明，整合素-焦点粘附-细胞骨架信号轴内的遗传变异——特别是BCAR1、CRK和DOCKER1基因——与SCD-CAD的风险显著相关。鉴定出三个具有保护作用的indel变异和一个特定的风险单倍型，为高风险个体的风险分层和早期筛查提供了潜在的遗传生物标志物。这些发现强调了肌动蛋白的重要性

CRediT作者贡献声明

孟海亮：数据可视化、验证、方法学、研究、正式分析、数据整理。罗斌：写作——审阅与编辑、监督、资源获取、概念构思。高玉珍：写作——审阅与编辑、监督、项目管理、资金申请、概念构思。蔡梦琪：写作——初稿撰写、验证、方法学、研究。何燕：数据可视化、软件使用、研究、正式分析、数据整理。

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。

致谢

本研究由中国国家自然科学基金（编号82471918）和江苏省高等教育机构重点学术发展计划资助。