全 文 :生命科学
Chinese Bulletin of Life Sciences
第22卷 第10期
2010年10月
Vol. 22, No. 10
Oce., 2010
文章编号 :1004-0374(2010)10-1000-05
收稿日期:2010-04-07;修回日期:2010-08-03
基金项目:浙江省自然基金项目(Y207388)
*通讯作者:E-mail:nijiaona@yahoo.com.cn
脑啡肽基因多态性与阿尔茨海默病的文献综合分析
徐珊瑚,舒勤奋,周育苗,倪姣娜*
(浙江医院神经内科,杭州310012)
摘 要:阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease, AD)是痴呆最常见的类型,以记忆减退、认知障碍和行为
异常为主要临床表现,可能与遗传和环境因素有关。研究认为 β 淀粉样蛋白肽(amyloid beta, Aβ)的蓄
积是AD 发病的中心环节。脑啡肽(Neprilysin, NEP)作为脑内 Aβ 的主要降解酶,是 AD 研究的热点。
现阶段关于 N E P 基因多态性和 AD 发病的关联研究颇多,但尚未证实两者间的关系,存在许多不一致
的结论。该文利用文献检索系统,对 N E P 基因多态性与 AD 临床相关性的文献进行检索分析,了解目
前研究现状,分析可能造成的原因,探索进一步的研究方案。
关键词:脑啡肽;阿尔茨海默病;基因多态性;文献分析
中图分类号:R749.16; R592.1; G353.11 文献标志码:A
The association between neprilysin polymorphisms and Alzheimer’s
disease: a literature analysis
XU Shan-hu, SHU Qin-fen, ZHOU Yu-miao, NI Jiao-na*
(Department of Neurology, Zhejiang Hospital, Hangzhou 310012, China)
Abstract:Alzheimer’s disease (AD) is the most common form of dementia. Memory impairment, cognitive
impairment and abnormal behavior are the common recognized symptoms. The cause and progression of the
disease are not well understood. Researches indicated that the deposition of amyloid beta (Aβ) peptide plays a
central role in the development of AD. As one of the main enzyme in amyloid beta degradation, Neprilysin (NEP)
is a hot candidate gene for AD. There were several genetic studies have been published about the association
of neprilysin polymorphism and AD, but with controversial results. Here, we present the recent studies world-
wide on NEP polymorphisms and AD, analyse the present condition and discuss the possible reasons for better
further research.
Key words:neprilysin; Alzheimer’s disease; gene polymorphism; literature analysis
阿尔茨海默病(Alzheimers disease, AD)是老年人
常见的神经系统变性疾病,是痴呆最常见的病因。
自1907年德国医生Alois Alzheimer首次描述该病以
来,许多科学家就 AD 的病因及发病机制进行了不
断的研究和探索,但其确切的机制尚未阐明,可能
是遗传及环境等多种因素作用的结果。目前认为 β
淀粉样蛋白肽(Aβ)的蓄积是阿尔茨海默病发病机制
的中心环节。Aβ 在体内合成和代谢的异常都会产
生异常的沉积,在散发性AD 中可能更多与Aβ的降
解减少有关。
脑啡肽(Neprilysin, NEP)作为脑内Aβ的主要降
解酶,作为散发性 AD 的易感基因存在许多理论和
体内外研究的证据。NEP 基因位于3q25.1-q25.2,
与AD可能的致病基因区间有一定的重复[1],具有广
泛的组织分布特征,脑内NEP的活性随着年龄的增
加而下调[2]。在 NEP 基因剔除或注入NEP 抑制剂的
小鼠脑内,Aβ40 和 Aβ42 水平均明显升高,并呈
现基因剂量依赖方式[3]。AD 患者脑中 NEP 表达明
1001第10期 徐珊瑚,等:脑啡肽基因多态性与阿尔茨海默病的文献综合分析
显减少,且与 Aβ 沉积存在一定的相关性[4-8]。
迄今,对NEP 基因多态性和AD 病例- 对照相
关性的研究很多,但尚未证实两者间的关系,存在
许多不一致的结论。本文利用文献检索系统,对从
2001— 2009年有关NEP基因多态性与AD临床相关
性的文献进行检索分析,了解目前研究现状,分析
可能造成的原因,探索进一步的研究方案。
通过在PubMed中,以“Alzheimer、Neprilysin
和 polymorphism”或“Alzheimer、Neprilysin和
mutation”为关键词,并限制为“English、human”
进行检索,2001—2009年9月共搜索到9篇关于脑
啡肽基因多态性与AD的病例-对照相关性研究[9-17]。
下载全部文献,按发表时间对各文献进行编号
(1~9),并着重观察文献中的研究人群特点、研究
方法、研究结果以及可重复性等几项指标。
1 文献中研究人群特点
9 篇文献发表时间从2001 — 2009 年不等,包
括来自日本、瑞典、西班牙、芬兰,而俄罗斯高
加索地区,以及中国广州等不同人群的研究对象共
2 000余例(同一地区研究人群存在重复可能,如第
7、9 号文献来自同一研究小组),其中男女比例从
1:1.15~1:3不等,入组年龄及发病年龄存在较大的
差异。除一组研究对象为尸检病理证实的 AD 外,
其余均为临床诊断,主要以美国国立神经病及语言
障碍疾病和脑卒中研究所、阿尔茨海默病及相关疾
病协会标准(NINCDS-ADRDA)和精神障碍诊断与统
计手册第四版修订版标准(DSM-IV-TR)为标准。具
体情况详见表 1。
表1 文献中的研究人群特点
编号 发表时间 作者 研究人群 诊断方法 AD 组人群特点
发病年龄(岁) 入组年龄范围(岁) 总数(男/女)
1 2001 Sodeyama N[9] 日本 病理诊断 不详 85.8 75
2 2002 Oda M[10] 日本 N I N C D S - A D R D A 不详 70.9(45~-93) 201(66/135)
3 2003 Clarimón J[11] 西班牙 NI N C D S - A D R D A 76.4 不详 118(30/88)
4 2003 Lilius L[12] 瑞典 N I N C D S - A D R D A 58.2 不详 16472.4 不详 152
5 2004 Sakai A[13] 日本 临床诊断(不详) <65 65 86(33/53)
≥65 79.4 156(34/122)
6 2004 Helisalmi S[14] 芬兰 N I N C D S - A D R D A 72 不详 390(117/273)
(probable AD)
7 2005 Shi JJ[15] 中国南方 NIN C D S- A D RD A 73.3 76.7(58~-98) 257(104/153)
(probable AD)
8 2007 Wood LS[16] 高加索 DSM-IV criteria 72.6 72.6(50~-89.9) 298(138/160)
(probable AD)
9 2009 Fu Y[17] 中国南方 NI N C D S - A D R D A 不详 81.9(56~-103) 236(67/169)
注:NI NC DS -A DR DA:美国国立神经病及语言障碍疾病和脑卒中研究所、阿尔茨海默病及相关疾病协会标准; D SM -I V
criteria:精神障碍诊断与统计手册第四版修订版标准
2 文献中研究方法及结果
各研究小组,通过对组织或外周血 DN A 的聚
合酶链式反应(PCR)后,采用 DNA 直接测序法(5
篇)、限制性片段长度多态性(RFLP)(3篇)、变性高
效液相色谱(DHPLC)(1篇)和Taqman探针法(1篇)等
对 NEP 基因的多态性进行了研究。
在研究位点上,有7篇文献对NEP基因5启动
子区域的多态性进行了分析,2篇文献对3端非编
码序列的多态性进行了研究,1 篇文献对该基因的
4 个重复序列多态性进行研究,另各有1 篇文献对
多个内含子区域、外显子区域的单核苷酸多态性做
了研究。
在某些单独的研究中发现NEP基因某些位点的
多态性与AD 具有统计学的相关性。如在≤75 岁的
AD 患者中,3 区的 159C/C 基因型可增加发病率;
晚发性AD患者(≥65岁),可能与(GT)n重复相关;
rs989692 的 C/T、rs3736187 的 G/A、-204G/C、
IVS17-294C/T、IVS22+36C/A、rs1836915 的 T/C、
1002 生命科学 第22卷
rs6776185的G/A等多个位点的多态性可能与散发的
A D 相关。但是这些位点均未被其他研究小组证
实。具体情况详见表 2 。
3 对文献的分析与展望
单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphisms,
SNP)主要是指在基因组水平上由于单核苷酸的位点
或长度的变异所引起的DNA序列多态性。作为第三
代遗传标记,人类基因多态性在阐明人体对疾病、
毒物的易感性与耐受性、疾病临床表现的多样性以
及对药物治疗的反应性上都起着重要的作用,其中
SNP 的关联研究对研究多基因疾病发病原理意义重
大。NEP 是 AD 的易感基因,其多态性与 AD 发病
的关联研究是目前研究的热点。
根据本文的检索,已在国际上发表的NEP多态
性与AD的相关文献共9篇,包括了6个不同国家和
地区的研究小组。在研究方法和多态性位点选择上
各研究小组基本趋于一致。目前仍以 PCR-DNA 测
序和PCR-RFLP 为主要检测手段;除一篇文献涉及
外显子区域[15],其余文献均以内含子(尤其是启动
子区域)位点和长度的多态性研究为主。这可能与
表2 文献中的研究方法与结论
编号 研究位点 研究手段 结论
1 5区(GT)n 组织DNA PCR- 测序 阴性
2 5区(AC)n (TG)n; 外周血 D N A 阴性
3 号内含子(CA)n; PCR- 测序
22号内含子(TG)n
3 5(CA)n 、(GT)n 外周血 D N A 阴性
启动子内480 bp的片段 PCR- 测序
4 3区159C/T 外周血 D N A ≤75 岁的AD 患者中,159C/C 基因型与其相关
PCR-RFLP 不受ApoE ε4 基因型影响
5 5(GT)n 外周血 D N A 晚发性AD(≥65 岁),与(GT)n 重复有关
–1075A>G 、–1284G>C PCR- 测序/RFLP ApoE å4- 的早发性AD,可能也与(GT)n 有关
6 1 、4 、9 、1 1 、1 8 、 外周血 D N A rs989692 的 TT 基因型、rs3736187 的 AA 基因型
19 号内含子共7个多态位点 PCR- 测序 可能与AD 有关,不受ApoE ε4 基因型影响
7 5启动子内2个多态位点 外周血 D N A -204G → C、IVS17-294C → T、IVS22+36C → A
各个外显子(包含一定数目的内含子) PCR-DHPLC/RFLP 与 AD 发病有关,不受ApoE ε4 基因型影响
单体型研究 (尤其是其中的单体型GTA)
8 5(GT)n、5启动子区3个位点 外周血 D N A rs1836915 的 CC、rs6776185 的 AA 基因型
3区3个多态位点 Taqman-PCR 与 AD 发病有关,不受Ap oE ε4 基因型影响
1 、3 、8 、1 0 、1 4 、1 6 、1 8 、 SNPlex基因分析系统 未发现(GT)n、159C/T、rs989692、rs3736187
23号内含子内15个位点 的阳性结果
9 5区-204G/C 外周血 D N A 阴性
3区159C/T PCR-RFLP
注:PCR: 聚合酶链式反应; RFLP: 限制性片段长度多态性; DHPLC: 变性高效液相色谱
外显子区域的核苷酸多态性多为同义突变,很少影
响基因的转录和翻译有关。而从研究结果上看,目
前虽有5 篇文献提示NEP 某些位点的基因多态性与
AD的发病相关[11,13-16],但并未取得重复验证结果[9,
10,12,16,17],甚至在同一研究小组对同一区域的人群进
行验证时仍存在矛盾结果[17]。除地区和种族人群的
基因遗传异质性外,可能还存在如下原因:
首先,关于研究中 AD 的诊断标准。NINCDS-
ADRDA 和 DSM-IV-TR 是目前研究中比较常用的诊
断标准,而这些标准多以临床症状为依据,容易产
生选择偏倚,诊断的特异性不高。有研究显示,其
被神经病理金标准证实的准确率在 5%~96% 之间,
对其他痴呆的区分准确率只有23%~88%[18]。2007
年国际上对 NINCDS-ADRDA 标准进行了修订,增
加了通过结构MRI、分子神经影像PET 和脑脊液分
析获得可靠的 AD 特异性生物标记,但在临床上的
应用仍有一定的困难。本文所获得的9 篇文献研究
跨越了新旧 NINCDS-ADRDA 标准,而且在早期对
AD 临床诊断存在可能和很可能两种不同的诊断标
准,故各研究小组对于 AD 患者的选择上存在较大
的差别。虽然有作者对病理证实的 AD 患者进行研
1003第10期 徐珊瑚,等:脑啡肽基因多态性与阿尔茨海默病的文献综合分析
究分析,但仅 75 例的病例数量过少[9]。
其次,对于 SNP 病例对照的分子流行病学研
究,不仅需要尽可能大的样本量,而且需要结合相
关的危险因素。AD 的发病与年龄密切相关,目前
多以65 岁为界,分为早发性和晚发性AD。基于年
龄分组的研究中提示,NEP 的多态性可能与某年龄
段发病的 AD 呈一定相关性。但各研究中各样本内
部及样本之间存在较大的年龄不均一性。除此,许
多 AD 患者多同时并存高血压、糖尿病等心脑血管
疾病及精神类疾病,存在交叉作用的可能,目前已
发现糖尿病与 AD 存在相同的脑部病理学改变[19],
但在本研究中并未发现各文献对于危险因素的考
虑。随着越来越多 AD 相关因素被发现,如何合理
选择进行分层分析是NEP基因多态性研究中不可忽
视的步骤。
最后,对 NEP 基因 SNP 位点的遴选。虽然理
论上希望涵盖所有的SNP,但在实际工作中存在一
定的困难。从本文搜索结果分析,对NEP 基因SNP
的分析多集中于启动子或增强子区域,可能该区域
基因多态性的改变可间接影响基因转录翻译及蛋白
的表达。也有证据提示低分子相对质量的 NE P 与
p300的低波幅和精神疾病的增加有关[20],故多个研
究小组,尤其对5启动子区GT重复序列做了重要
分析[9,10,12,13,16],但研究位点过于集中,势必导致对
其他位点的遗漏,如内含子区域可能与剪切有关的
位点研究。相对于单基因遗传性疾病,AD 的发病
是多个基因共同作用的结果,目前研究提示NEP基
因的表达需要NEP启动子区与淀粉样前体蛋白细胞
内结构域(AICD)相作用[21],故除了从NEP基因本身
着手外,还需要考虑基因间的相互作用,与之共同
筛选候选 SNP。同时,对 NEP 基因 SNP 的功能研
究,不仅能进一步验证该位点与疾病的关系,而且
能提示该基因可能的致病机制。
总之,不同种族的遗传异质性、AD 诊断标准
的差异、样本数量的限制、基因与危险因素的相互
关系、基因与基因间的相互作用、NEP 多态位点的
选择等众多原因均影响着研究结果,因而如何更科
学更合理地开展NEP多态性与AD相关性的研究是目
前的重点。希望通过对NEP基因多态性的研究能为
AD 的诊断提供一个好的生物标志。
[参 考 文 献]
[1] Tanzi RE, Kovacs DM, Kim TW, et al. The gene defects
responsible for familial Alzheimer’s disease. Neurobiol Dis,
1996, 3(3): 159-68
[2] Hellstrom-Lindahl ER, Nordberg RA. Age-dependent de-
cline of neprilysin in Alzheimer’s disease and normal brain:
i n v e r s e c o r r e l a t i o n w i t h A β levels. Neurobiol Aging, 2008,
29(2): 210-21
[3] Iwata N, Tsubuki S, Takaki Y, et al. Metabolic regulation of
brain A β by neprilysin. Science, 2001, 292(5521): 1550-2
[4] Yasojima K, Akiyama H, McGeer EG, et al. Reduced
neprilysin in high plaque areas of Alzheimer brain: a pos-
sible relationship to deficient degradation of β-amyloid
peptide. Neurosci Lett, 2001, 297(2): 97-100
[5] Yasojima K, McGeer EG, McGeer PL. Relationship be-
tween β amyloid peptide generating molecules and neprilysin
in Alzheimer disease and normal brain. Brain Res, 2001, 919
(1): 115-21
[6] Carpentier M, Robitaille Y, DesGroseillers L, et al. Declin-
ing expression of neprilysin in Alzheimer disease vasculature:
possible involvement in cerebral amyloid angiopathy. J
Neuropathol Exp Neurol, 2002, 61(10): 849-56
[7] Wang DS, Lipton RB, Katz MJ, et al. Decreased neprilysin
immunoreactivity in Alzheimer disease, but not in patho-
logical aging. J Neuropathol Exp Neurol, 2005, 64(5): 378-
85
[8] Miners JS, Van Helmond Z, Chalmers K, et al. Decreased
expression and activity of neprilysin in Alzheimer disease
are associated with cerebral amyloid angiopathy. J
Neuropathol Exp Neurol, 2006, 65(10): 1012-21
[9] Sodeyama N, Mizusawa H, Yamada M, et al. Lack of asso-
ciation of neprilysin polymorphism with Alzheimer’s dis-
ease and Alzheimer’s disease-type neuropathological changes.
J Neurol Neurosurg Psychiatry, 2001, 71(6): 817-8
[10] Oda M, Morino H, Maruyama H, et al. Dinucleotide repeat
polymorphisms in the neprilysin gene are not associated
with sporadic Alzheimer’s disease. Neurosci Lett, 2002, 320
(1-2): 105-7
[11] Clarimón J, Munoz FJ, Boada M, et al. Possible increased risk
for Alzheimer’s disease associated with neprilysin gene. J
Neural Transm, 2003, 110(6): 651-7
[12] Lilius L, Forsell C, Axelman K, et al. No association be-
tween polymorphisms in the neprilysin promoter region
and Swedish Alzheimer’s disease patients. Neurosci Lett,
2003, 337(2): 111-3
[13] Sakai A, Ujike H, Nakata K, et al. Association of the
Neprilysin gene with susceptibility to late-onset Alzheimer’s
disease. Dement Geriatr Cogn Disord, 2004, 17(3): 164-9
[14] Helisalmi S, Hiltunen M, Vepsalainen S, et al. Polymor-
phisms in neprilysin gene affect the risk of Alzheimer’s dis-
ease in Finnish patients. J Neurol Neurosurg Psychiatry,
2004, 75(12): 1746-8
[15] Shi J, Zhang M, Tang, et al. Mutation screening and associa-
tion study of the neprilysin gene in sporadic Alzheimer’s
disease in Chinese persons. J Gerontol A: Biol Sci Med Sci,
2005, 60(3): 301-6
[16] Wood LS, Pickering EH, McHale D, et al. Association be-
tween neprilysin polymorphisms and sporadic Alzheimer’s
disease. Neurosci Lett, 2007, 427(2): 103-6
[17] Fu Y, Li AF, Shi JJ, et al. Lack of association of neprilysin
1004 生命科学 第22卷
gene polymorphisms with Alzheimer’s disease in a southern
Chinese community. Int Psychogeriatr, 2009, 21(2): 354-8
[18] Dubois B, Feldman HH, Jacova C, et al. Research criteria for
the diagnosis of Alzheimer’s disease: revising the NINCDS-
ADRDA criteria. Lancet Neurol, 2007, 6(8): 734-46
[19] Zhao WQ, Townsend M. Insulin resistance and
amyloidogenesis as common molecular foundation for type
2 diabetes and Alzheimer’s disease. Biochim Biophys Acta,
2009, 1792(5): 482-96
[20] Comings DE, Dietz G, Johnson JP, et al. Association of the
enkephalinase gene with low amplitude P300 waves.
Neuroreport, 1999, 10(11): 2283-5
[21] Belyaev ND, Nalivaeva NN, Makova NZ, et al. Neprilysin
gene expression requires binding of the amyloid precursor
protein intracellular domain to its promoter: implications
for Alzheimer disease. EMBO Rep, 2009, 10(1): 94-100