寻找家族性高胆固醇血症的病因

布朗和戈尔茨坦（图4-1）年轻时曾一起在美国麻省总医院实习（1966～1968年）和国立卫生研究院研习（1968～1970年），从而结下了深厚的友谊。由于布朗攻读生物化学以及戈尔茨坦攻读遗传学而短暂分离之后（1970～1972年），他们又在美国达拉斯的德克萨斯大学医学中心西南医学院再次相聚，并同时对一种遗传性疾病——家族性高胆固醇血症（FH）展开了深入研究。

图4-1　戈尔茨坦（左）和布朗（右）

最早描述FH的是挪威奥斯陆大众医院一位叫Carl Müller的临床医生。1939年，Müller报道了几例早发心肌梗死的年轻患者，其体内胆固醇水平均显著高于同龄人。他预见性地推断，这类患者体内的高胆固醇水平是由先天性的胆固醇代谢基因突变缺陷所导致的，并且这种基因突变缺陷遵循常染色体显性遗传。

1960年，美国科学家Avedis K.Khachadurian进一步发现，FH实际上存在两种遗传类型，即杂合子型和纯合子型（图4-2）。不同的FH遗传类型源于患者从父母双亲中所获得的LDL受体突变基因拷贝数量的不同。杂合子型FH患者通过遗传获取了双亲中任意一方的单拷贝突变基因，即包含一个突变基因和一个正常基因，而纯合子型FH患者获取了父母双方的双拷贝突变基因。相对而言，杂合子型更为常见，其人群中出现的基因频率是1/500，而纯合子型仅为1/100万。但前者的血浆LDL-C水平并不十分增高，仅是正常人的2～3倍，而后者可较正常人群高出6～10倍，故后者的临床表现更为严重。FH患者出生后血浆LDL-C便显著升高，该类患者即使不合并其他危险因素，也可能在儿童时期就出现冠心病甚至因此夭折。这一事实说明，LDL升高可导致动脉粥样硬化。同时，也进一步提示，以FH患者尤其是纯合子型FH患者作为研究对象，能够最大限度地减少甚至避免其他危险因素干扰，有利于研究LDL致动脉粥样硬化的机制。

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图4-2　纯合子型家族性高胆固醇血症患儿

该患儿虽仅6岁，但手背和膝关节均可见黄色瘤。此类患者血胆固醇水平远远高于正常人，常在青少年甚至儿童时期就发生冠心病而夭折。

布朗和戈尔茨坦敏锐地发现并领悟了有关FH的上述信息，全力研究和寻找FH的病因。基于伦理等现实因素，虽然当时人们已经认识到胆固醇代谢主要是在肝脏中进行，但不能直接在FH患者肝脏中进行任何有实质性意义的活体实验。所以，布朗和戈尔茨坦只能从该类患者身上提取能严格表达其突变基因表型的活体细胞进行体外实验，而他们正确地选择了皮肤成纤维细胞。

成纤维细胞的培养技术当时已相对较为成熟。有科学家采取半乳糖血症和莱-萘二氏综合征患者的成纤维细胞进行体外实验，发现了相关代谢酶的遗传性缺陷。另外，通过细胞进行体外实验可以用于研究胆固醇代谢。例如，Rothblat和Bailey发现，小鼠淋巴母细胞和淋巴细胞均能体外合成胆固醇，且其胆固醇合成均受血清脂蛋白的负反馈调节。因此，布朗和戈尔茨坦推测，体外培养的成纤维细胞也可用于胆固醇代谢的研究，用其进行FH的体外研究是可行的。

任何一项伟大科学成果的取得都不是空中楼阁，而是建立在前人工作的积累之上。布朗和戈尔茨坦深知这一点，所以并没有完全摒弃前人的成果和观点，而是选择了其中的两项作为研究背景和基础：一是Müller认为FH源于一种单基因突变；二是“酶学”观点，即绝大部分遗传性疾病都是由于关键代谢酶的基因突变所致。因此，研究遗传性疾病的最为便捷的途径之一就是寻找“罪犯酶”的“罪犯基因”。