基因突变和体细胞疾病

除了利用患者的体细胞培养物进行遗传性疾病的病理学研究之外，医学分子遗传学研究的另一个重要内容是研究由于体细胞的基因突变所引起的体细胞疾病的分子病理学。恶性肿瘤是最突出的体细胞疾病，将在第8章深入讨论。这里以动脉粥样硬化为例，介绍因体细胞的调控基因突变引起的疾病。

动脉粥样硬化是指动脉内膜有胆固醇、胆固醇酯和磷脂等脂质沉淀，并伴有平滑肌细胞和纤维成分的增生，逐渐发展成局限性斑块，导致动脉管壁增厚，管道变窄和所在器官缺血和缺氧的一种严重心血管疾病。关于动脉粥样硬化的发病机制存在多种不同的学说，目前公认的看法是：造成动脉粥样硬化的重要原因之一是血浆中富含胆固醇的低密度脂蛋白（LDL）及其前体富含甘油三酯的极低密度脂蛋白（VLDL）水平的增高和高密度脂蛋白（HDL）水平的下降。

在通常情况下，细胞会合成内源性胆固醇供生长和增殖之需。当血浆中LDL和细胞表面的LDL受体结合而进入细胞时，内源性胆固醇合成则会受抑。细胞转而利用非内源LDL水解产生的胆固醇，还可将多余的胆固醇酯化后以胆固醇酯的形式储存在细胞内。当LDL与LDL受体的复合物持续不断地进入细胞时，细胞中外源性胆固醇越来越多，这时不仅内源性胆固醇合成停止，还会使细胞表面LDL受体数目减少，以防止细胞内胆固醇的过度积聚。所以“LDL-LDL受体”系统是调节胆固醇的摄取、合成和储存的一个重要途径。

细胞病理学和细胞化学的研究表明，动脉粥样硬化壁斑是由一群胆固醇合成调节严重失控的细胞聚集而成的，这些细胞在LDL过量的情况下，继续进行内源性胆固醇的合成。1973年，本迪特（E.P.Benditt）等用生化遗传学方法，证实的确有部分动脉硬化壁斑是起源于发生了导致胆固醇合成失控的基因突变的细胞及其衍生克隆形成的。从“LDL-LDL受体”系统来分析，这个突变很可能会造成LDL受体结构变异或LDL受体在细胞表面的数量和分布改变，也可能与受体作用系统的某种间介物质有关。

为了获得细胞实验模型，辛讷斯基（M.Sinensky）等筛选了胆固醇合成调节突变型细胞。他在众多的胆固醇结构类似物中，找到了非常特殊的25-羟胆固醇，它与胆固醇之间的结构差异使它虽然不能满足细胞在分裂时对胆固醇特异性参入细胞质膜的生理需要，而它和胆固醇的结构相似，又足以使它在过量时能通过反馈而阻断胆固醇的生物合成。辛讷斯基把经过诱变剂处理的体细胞群体，接种于不含胆固醇而含过量的25-羟胆固醇的培养基上。在这样的条件下，只有能进行内源性胆固醇合成的细胞才能生长和增殖。然而，过量的25-羟胆固醇会阻断调控系统正常的细胞中胆固醇的生物合成，使之濒临死亡而不能增生；相反，调控失常的突变型细胞却能不受培养基中过量的25-羟胆固醇的阻遏而继续合成胆固醇，最终形成突变型细胞克隆。生物学研究证实这些细胞在胆固醇合成调控的某个阶段是有遗传性缺陷的。毫无疑问，这项研究为深入研究胆固醇生物合成调控，提供了非常有价值的细胞实验模型。类似的研究方法还可应用于其他调控突变引起的体细胞疾病的实验病理研究。

体细胞疾病的突变研究还告诉我们，一个作用于单个体细胞的突变要引起临床意义上的体细胞疾病，必须通过突变型细胞增殖而放大突变的效应，并且使由突变型细胞衍生而来的克隆足以导致宏观的病理变化。大量的研究还表明多种严重的免疫系统疾病，也是由体细胞突变所造成的。