膿毒癥基因多態(tài)性的研究近況

郭 君 王學(xué)敏

1.蘇州大學(xué)，江蘇 蘇州 215006；2.上海交大附屬第六人民醫(yī)院，上海 200233

1991年ACCP/SCCM聯(lián)系會(huì)第一次對(duì)膿毒癥的定義和本質(zhì)作了系統(tǒng)、明確的闡述[1]，膿毒癥（sepsis）是由感染引起的全身反應(yīng)綜合癥（SIRS），是眾多介質(zhì)參與的復(fù)雜反應(yīng)。膿毒癥進(jìn)一步發(fā)展可致重度膿毒癥，膿毒癥休克和多器官功能衰竭。其發(fā)生率每年以1.5%的速度遞增，給人類健康帶來(lái)了重大危害。

重癥監(jiān)護(hù)室的醫(yī)務(wù)人員和科學(xué)家們?cè)陂L(zhǎng)期與全身炎癥反應(yīng)、膿毒癥、多器官功能衰竭綜合征斗爭(zhēng)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)：不同個(gè)體間表現(xiàn)出高度的差異性，有的人很容易發(fā)生炎癥反應(yīng)失控，并易于發(fā)展為膿毒癥休克和MODS，有的人則不然。同樣，對(duì)于體質(zhì)相近，臨床表現(xiàn)相似，感染病原體相同膿毒癥或MODS患者采用相似的治療和護(hù)理方案，其病理生理表現(xiàn)、易患性、療效和預(yù)后可能存在巨大差異，有的很快好轉(zhuǎn)，有的則迅速惡化。這些提示我們不同個(gè)體間的差異可能與基因的多態(tài)性和遺傳有關(guān)。

1 炎癥因子基因多態(tài)性與膿毒癥

1.1.1 TNFα

TNFα是目前在膿毒癥相關(guān)研究中了解最為深入并且是具有核心作用的早期促炎介質(zhì)之一，是炎癥級(jí)聯(lián)反應(yīng)中的上游介質(zhì)，與膿毒癥的發(fā)生和轉(zhuǎn)歸有著十分密切的關(guān)系。Wi lson等首先報(bào)道了TNFα基因啟動(dòng)子區(qū)域內(nèi)轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)上游第308位（-380位點(diǎn)）的雙等位基因多態(tài)性，308位為G時(shí)定義為TNF1，308位為A時(shí)定義為TNF2，TNF1較為常見。Mira等[2]研究顯示正常對(duì)照組和膿毒癥休克病人TNF2等位基因的分布頻率顯著不同，而且研究發(fā)現(xiàn)死于膿毒癥休克的病人中TNF2等位基因的頻率明顯較高。但需要注意的是文獻(xiàn)報(bào)道并不完全一致，Stuber等[3]曾于1996年進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究，比較分析了80例嚴(yán)重膿毒癥患者和153名健康人的基因型，結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩組之間的TNF-2等位基因的頻率并無(wú)明顯差異。

1.1.2 TNFβ

TNFβ又稱淋巴毒素α，在其內(nèi)含子中含有A/G但核苷酸多態(tài)性。第1個(gè)內(nèi)含子1069位堿基是“A”為TNFβ2較為常見，稀少的等位基因型是TNFβ1，在相應(yīng)的位置含有“G”。同TNFα的TNF2等位基因型相似，TNFβ2純合子的基因型亦表現(xiàn)為高反應(yīng)基因型，其純合子與高水平TNF以及膿毒癥有一定關(guān)聯(lián)[4]。Stuüber等[5]研究了40例嚴(yán)重膿毒癥病人，發(fā)現(xiàn)病人與健康對(duì)照組所有的等位基因的分布頻率和基因型分布無(wú)差異。但是非存活者在純合子構(gòu)型中等位基因TNFβ2頻率高（80%：44%存活者，P＜0.05）。Majetschak等[6]在對(duì)110例嚴(yán)重創(chuàng)傷患者的研究中發(fā)現(xiàn)，TNFβ2純合子患者發(fā)生膿毒癥的概率和血漿TNFα的水平顯著增加。

1.2 IL-1

IL-1是膿毒癥的另一主要前炎癥細(xì)胞因子之一，IL-1基因復(fù)合體編碼3種不同的蛋白：IL-1α、IL-1β和IL-1Ra（IL-1的受體拮抗劑）。IL-1Ra的多態(tài)性取決于第2內(nèi)含子上長(zhǎng)度為86bp的短串聯(lián)重復(fù)序列數(shù)目，等位基因A2包括2個(gè)短串聯(lián)重復(fù)序列（IL-1Ra A2）。健康人群IL-1Ra A2攜帶者血漿IL-1Ra濃度較高，他們的單核細(xì)胞在體外經(jīng)LPS刺激后也產(chǎn)生高水平的IL-1Ra[7]。目前報(bào)道的發(fā)生在IL-1β上的多態(tài)性都是雙等位型多態(tài)性，在5’側(cè)翼區(qū)的有C-31T和T-511C。研究表明，它們也與牙周炎、腦膜炎球菌性腦膜炎、腸炎等多種感染疾病的發(fā)生或預(yù)后有關(guān)。發(fā)生在IL-1β啟動(dòng)子區(qū)的另一個(gè)SNP（T-511C）相關(guān)報(bào)道也比較多，它與多種炎性疾病的進(jìn)展有關(guān)[8]。但是，關(guān)于IL-1β-31和-511SNP是否與SIRS或嚴(yán)重創(chuàng)傷的膿毒癥易患性或預(yù)后有關(guān)還有待進(jìn)一步的研究。IL-1α在啟動(dòng)子-889位有1個(gè)SNP（C-889G），但Fang等[9]研究表明，IL-1α基因多態(tài)性與膿毒癥的關(guān)系不大。

1.3 IL-10

IL-10是體內(nèi)重要的抗炎細(xì)胞因子，具有很強(qiáng)的抗炎和免疫抑制作用。因此在膿毒癥發(fā)生和發(fā)展中起重要作用。已發(fā)現(xiàn)人類IL-10基因啟動(dòng)子區(qū)域的存在3個(gè)單核苷酸多態(tài)性：IL-10-592（C-A）、IL-10-819（C-T）、IL-10-1082（G-A），三者間呈現(xiàn)連鎖的不平衡現(xiàn)象。有關(guān)研究[10]顯示IL-10-592多態(tài)性位點(diǎn)及與其高度連鎖的IL-10-819多態(tài)性位點(diǎn)同膿毒癥的易感性、預(yù)后相關(guān)不明顯。方向明等[11]研究顯示，IL-10基因啟動(dòng)子區(qū)域中IL-10-1082基因多態(tài)性與膿毒癥的易感性密切相關(guān)、與其預(yù)后不想關(guān)，IL-10-1082等位基因1是膿毒癥發(fā)生的高危遺傳標(biāo)志，它是否也參與了膿毒癥的發(fā)生與發(fā)展過(guò)程尚有待進(jìn)一步的研究。

《C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)》作為多數(shù)高校的通識(shí)課程，主要是面向大一學(xué)生開課，學(xué)生計(jì)算機(jī)水平參差不齊，課程抽象性和邏輯性強(qiáng)，概念繁多、語(yǔ)法規(guī)則抽象、編寫靈活，對(duì)于多數(shù)初學(xué)者來(lái)說(shuō)是相對(duì)較難的一門課程，傳統(tǒng)“教師講，學(xué)生聽”滿堂灌的單一教學(xué)方式，學(xué)生課堂吸收能力有限，必然導(dǎo)致學(xué)生知識(shí)盲點(diǎn)越來(lái)越多，從而產(chǎn)生厭學(xué)、畏學(xué)心理，打擊了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性與自主性，教學(xué)質(zhì)量難以保障。

1.4 IL-6

TNF和IL-1均能刺激IL-6的產(chǎn)生，IL-6是炎癥過(guò)程中濃度速度上升最快的細(xì)胞因子。在各種細(xì)胞因子中IL-6的血漿濃度與膿毒癥的病死率關(guān)系最為密切，血漿IL-6濃度也是目前認(rèn)為判斷膿毒癥預(yù)后較為可靠的指標(biāo)。IL-6的啟動(dòng)子區(qū)域174位存在一單核苷酸多態(tài)性（G-C的改變，G-174C），C等位基因可導(dǎo)致IL-6的產(chǎn)生能力降低。Fishman等[12]的研究顯示健康人中GG純合子等位基因型者血漿IL-6濃度最高，雜合子GC等位基因型者次之，CC純合子等位基因型者血漿IL-6濃度最低。有學(xué)者對(duì)IL-6基因多態(tài)性（-174G-C）與膿毒癥發(fā)病率及預(yù)后的關(guān)系進(jìn)行了探討，結(jié)果顯示循環(huán)IL-6水平與膿毒癥患者的預(yù)后顯著相關(guān)，但其基因多態(tài)性并不影響膿毒癥的發(fā)病率[13]。

1.5 IFN-γ

IFN-γ由T細(xì)胞、自然殺傷細(xì)胞、單核細(xì)胞產(chǎn)生，參與細(xì)胞內(nèi)清除多種病原體的免疫反應(yīng)過(guò)程。人IFN-γR基因定位于第6號(hào)染色體，IFN-γ受體分布廣泛。編碼α-鏈的IFN-γ受體-1基因位于6號(hào)染色體的長(zhǎng)臂上，α鏈在大多數(shù)細(xì)胞上表達(dá)，與IFN-γ結(jié)合有關(guān)；而β鏈表達(dá)是細(xì)胞特有的，它參與IFN-γ信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，受外界刺激因素的調(diào)控。IFN-γ基因的第一內(nèi)含子存在等位基因多態(tài)性。Stasse等[14]分析了61個(gè)創(chuàng)傷評(píng)分（injury severi ty score）＞16的病人（其中30個(gè)出現(xiàn)膿毒癥）的IFN-γ基因型，結(jié)果發(fā)現(xiàn)膿毒癥病人攜帶等位基因D的頻率明顯較高，尤其是純合子（DD）基因型最為明顯。缺乏IFN-γ受體-1基因小鼠對(duì)分支桿菌攻擊的易感性增加。Davis等[15]的研究顯示IFN-γ受體-1基因上存在的微衛(wèi)星基因多態(tài)性與創(chuàng)傷后的感染易感性增加有關(guān)。

2 LPS受體與膿毒癥

在病原體相關(guān)分子模式（PAMP）引起宿主的反應(yīng)中，細(xì)菌內(nèi)毒素（即脂多糖，LPS）與LPS受體結(jié)合，進(jìn)而激活細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路。目前已發(fā)現(xiàn)4類分子家族LPS脂質(zhì)A部分結(jié)合參與炎癥信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，這4類LPS受體包括CD14、巨噬細(xì)胞清道夫受體（SR）、Toll樣受體（TLRs）和β2白細(xì)胞整合素[16]。

2.1 CD14

研究發(fā)現(xiàn)，CD14以兩種形式存在，即膜CD14（mCD14）和可溶性CD14（sCD14）。mCD14是LPS受體的重要形式，主要分布于成熟的髓源細(xì)胞膜表面。CD14的啟動(dòng)子在159位的存在一C到T的轉(zhuǎn)換導(dǎo)致單核苷酸多態(tài)性（C-159T），研究表明攜帶T等位基因者較攜帶C等位基因者有明顯較高的mCD14表達(dá)和較高的sCD14濃度。Gibot等[17]對(duì)CD14-159位點(diǎn)（C/T）的多態(tài)性進(jìn)行了探討。通過(guò)對(duì)90例膿毒癥患者和122例健康對(duì)照者分析，其發(fā)現(xiàn)CD14-159TT純合子基因型人群易發(fā)生膿毒癥，并且膿毒癥患者中該基因型的患者預(yù)后明顯較差。

2.2 Tol l樣受體

Tol l受體家族是進(jìn)化保守的受體，它們與果蠅的Tol l蛋白家族在結(jié)構(gòu)上有高度同源性，通過(guò)識(shí)別表達(dá)在病原微生物上的高度保守的結(jié)構(gòu)基序—病原相關(guān)的分子模式（PAMP）啟動(dòng)機(jī)體的炎癥信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，在機(jī)體保持正常的免疫功能及炎癥反應(yīng)中處于重要地位。TLR基因位于9號(hào)染色體?；蛲蛔冃∈驝3H／HeJ和C57BL／10ScCR已證實(shí)TLR4基因的改變可明顯影響對(duì)內(nèi)毒素的反應(yīng)和導(dǎo)致對(duì)感染的易患性[18]。Michel等[19]研究發(fā)現(xiàn)，TLR4+896A／G和TLR4+1196C／T SNP與機(jī)體對(duì)脂多糖低反應(yīng)性有關(guān)。

3 核因子-κB

NF-κB是目前研究較清楚的轉(zhuǎn)錄因子。許多研究證實(shí)，NF-κB幾乎存在于所有細(xì)胞中，廣泛參與機(jī)體免疫、炎癥、應(yīng)激反應(yīng)等生理病理過(guò)程。NF-κB基因及其調(diào)節(jié)蛋白B基因均存在多態(tài)性位點(diǎn)，其中NF-κB基因的啟動(dòng)子區(qū)域內(nèi)由兩個(gè)堿基（CA）n重復(fù)單位組成的微衛(wèi)星標(biāo)記至少包含18種等位基因（A1、A2、……、A18），其中等位基因A10攜帶者為I型糖尿病的易感者；IκB基因的啟動(dòng)子區(qū)域-881、-826、-420、-297、3’-UTR位點(diǎn)存在單個(gè)核苷酸的變異引起的SNP，-297SNP接近NF-B2、3的結(jié)合位點(diǎn)，3’-UTR位點(diǎn)SNP與克隆氏病的易感性顯著相關(guān)，-881、-826SNP為完全連鎖不平衡且其單體型與沙眼的易感趨勢(shì)有關(guān)，但統(tǒng)計(jì)學(xué)上無(wú)顯著性相關(guān)。NF-κB和IκB基因多態(tài)性在膿毒癥中的作用機(jī)制還有待于進(jìn)一步的研究和闡述[19]。

4 HSP70基因多態(tài)性與膿毒癥

HSP是當(dāng)細(xì)胞受到溫度升高、感染、炎癥、缺血等應(yīng)激刺激時(shí)表達(dá)的具有保護(hù)細(xì)胞作用的進(jìn)化上比較保守的蛋白質(zhì)，被稱為“分子伴侶”，其保護(hù)細(xì)胞的作用主要體現(xiàn)在抵抗損傷和加速修復(fù)等方面。HSP一70由三個(gè)基因編碼，均在HLAⅢ基因區(qū)域內(nèi)，和TNF基因相鄰，被命名為HSP70-1、HSP70-2和HSP70-H0M。目前研究較多的是HSP70-HOMNco I限制性多態(tài)性和HSP70-2Pst I限制性多態(tài)性。前者導(dǎo)致HSP70-HOM蛋白質(zhì)肽鏈中氨基酸的改變，即蛋氨酸變?yōu)樘K氨酸，后者導(dǎo)致HSP70-2mRNA表達(dá)的變異。Schroeder等[20]進(jìn)行了HSP70-2和HSP70-HOM基因多態(tài)性與膿毒癥易感性及轉(zhuǎn)歸方面的研究，并分析了HSP70等位基因和TNF2β等位基因的連鎖情況。檢測(cè)了87例膿毒癥病人和110例健康人HSP70-2G/A和HSP70-HOMC/T的多態(tài)性情況，發(fā)現(xiàn)HSP70-2Pst I基因多態(tài)性和HSP70-HOMNco I限制性多態(tài)性不管是基因型分布還是等位基因頻率，兩組均無(wú)顯著性差異，而且在膿毒癥病人生存者和死亡者之間也無(wú)顯著性差異，但發(fā)現(xiàn)膿毒癥病人HSP70-2A純合子和TNFB2純合子之間有連鎖存在。

5 絲裂原活化抑制因子（PAI-1）基因多態(tài)性與膿毒癥

纖溶酶原激活物抑制劑（plasminogen activator inhibitor，PAI）有4種類型：內(nèi)皮細(xì)胞型PAI（PAI-1）、胎盤型PAI（PAI-2）、尿型PAI（PAI-3）和protease-nexin（PAI-4）。迄今，研究比較機(jī)制比較明確的是PAI-1。有關(guān)研究表明高濃度的血漿Ⅰ型纖溶酶原激活物抑制因子（PAI-1）與膿毒癥病人的不良預(yù)后相關(guān)，在PAI-1基因啟動(dòng)子區(qū)域存在一單堿基的缺失或插入（4G/5G），等位基因4G與血漿中較高水平的PAI-1相關(guān)。荷蘭學(xué)者Westendorp等[21]研究發(fā)現(xiàn)，攜帶4G／4G基因型的患者發(fā)展成感染性休克的風(fēng)險(xiǎn)是攜帶其他基因型患者的5倍，而第一直系親屬攜帶該基因型的患者發(fā)展成感染性休克的風(fēng)險(xiǎn)是第一直系親屬攜帶其他基因型患者的6倍。

6 問題與展望

雖然膿毒癥遺傳學(xué)研究得到快速的發(fā)展，但是在其早期診斷和防治上并未取得重要突破，而且不同學(xué)者的研究結(jié)果有時(shí)甚至是矛盾的。分析其主要原因可歸納為以下幾點(diǎn)：（1）膿毒癥病理生理的復(fù)雜性和涉及的炎癥因子的眾多性。（2）大多數(shù)研究多局限于基因多態(tài)性發(fā)生頻率與疾病易患性的相關(guān)性分析上。（3）在研究方法上，多數(shù)實(shí)驗(yàn)室采用較為傳統(tǒng)簡(jiǎn)便的限制性內(nèi)切酶片段長(zhǎng)度多態(tài)性（RFLP）檢測(cè)法。（4）研究病例數(shù)量較少或由于人種、地域、研究方法差異等種種因素，對(duì)實(shí)驗(yàn)也造成了一定的局限性。

目前基因多態(tài)性與膿毒癥之間關(guān)系的研究剛剛起步，尚有大量臨床及流行病學(xué)工作有待完成（如，對(duì)于信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)基因多態(tài)性的研究、新的易感基因的尋找、基因間的相互作用的闡明及臨床藥物對(duì)基因表達(dá)產(chǎn)物的影響等等）。從基因組層次上大規(guī)模分析基因多態(tài)性與疾病的關(guān)系，使我們更加科學(xué)地認(rèn)識(shí)膿毒癥的發(fā)病機(jī)制，探索疾病臨床表型多樣性產(chǎn)生的本質(zhì)，為發(fā)展更具個(gè)體化的臨床治療措施（如，針對(duì)性的細(xì)胞因子導(dǎo)人治療和基因干預(yù)治療等）、早期診斷和預(yù)后開辟一個(gè)全新的領(lǐng)域。

[1]1Bone RC，Balk RA，Cerra FB．et a1．Definitions for sepsis and organ failure guidelines for the use of innovative therapies in sepsis．Chest，1992，101（6）：1644－1655.

[2]Mira JP，Cariou A，Gral l F，et al. Association of TNF2，a TNF-alpha promoter polymorphism，with septic shock susceptibi l ity and mortality：A mul ticenter study.JAMA，1999，282（6）：561－568.

[3]Stuber F，Udalova IA，Book M，et al.2308 tumor necrosis factor（TNF） polymorphism is not associated with survival in severe sepsis and is unrelated to lipopolysaccharide inducibil ity of the human TNF promoter.J Inf lamm，1996，46（1）：42－50.

[4]Child NJ，Yang IA，Pul letz Mc，et a1．Polymorphisms in Tol l—like receptor 4 and the systemic inf lammatory response syndrome．Biochem Soc Trans，2003，31（Pt3）：652－653．

[5]Stuüber F，Petersen M，Bokelmann F，et al. A genomic polymorphism within the tumor necrosis factor locus inf luences plasma tumor necrosis factor-[alpha]concentrations and outcome of patients with severe sepsis[J]．Crit Care Med，1996，24：381－384.

[6]Majetschak M，Ober taeke U，Schade FU，et a1．Tumor necrosis factor gene polymorphisms，leukocyte function and sepsis susceptibi l ity in blunt trauma patients．Clin Diagn lab Immunol，2002，9（6）：1205－1211．

[7]Hurme M，Santtila A.IL-1 receptor antagonist（IL-1 RA）plasma levels are coordinately regulated by both IL-1 RA and IL-1[beta]genes[J]．Eur J Immunol，1998，28：2598－2602.

[8]Chen H，Wi1kins LM，Aziz N，et a1．Single nucleotide polymorphisms in the human inter leukin一1B gene af fect transcription according to haplotype context．Human Molecular Genetics，2006，15（4）：519－529．

[9]Fang XM，Schr?der S，Hoef t A，et a1．Comparison of two polymorphisms of the inter leukin-1 receptor antagonist polymorphism gontributers to susceptibi l ity to severe sepsis．Crit Care Med，1999，27（7）：1330－1334．

[10]Hajeer AH，Lazarus M，Turner D，et al.IL-10 gene promoter polymerphisms in rheumatoid ar thritis.Scand J Rheumatol，1998，27（2）：142－145．

[11]方向明，舒強(qiáng)，唐明山，等．白介素-10 基因多態(tài)性與術(shù)后膿毒癥發(fā)生發(fā)展的相關(guān)研究[J]．中國(guó)危重病急救醫(yī)學(xué)，2001，13（5）：265－268．

[12]Fishman D，F(xiàn)aulds G，Jef fery R，et al. The ef fect of novel polymorphisms in the inter leukin-6（IL-6）gene on IL-6 transcription and plasma IL-6 levels，and an association with systemic-onset juvenile chronic arthritis.J Cl in Invest，1998，102（7）：1369－1376.

[13]Endler G，Marsik C，Joukhadar C，et a1．The inter leukin-6 G（-174）C promoter polymorphism does not determine plasma inter leukin-6 concentrations in experimental endotoxemia in humans．Clin Chem，2004，50（1）：195－200．

[14]Stassen NA，Leslie-Nor f leet LA，Rober tson AM，et al.Interferongamma gene polymorphisms and the development of sepsis in patients with trauma.Surgery，2002，132（2）：289－292．

[15]Davis EG，Eichenberger MR，Grant BS，et al.Mic rosatel l ite marker of Interferon-gamma receptor 1 gene correlates with infection fol lowing major t rauma.Surgery，2000，128（2）：301－305．

[16]鄢小建，姚詠明．細(xì)菌內(nèi)毒素受體研究新進(jìn)展[J]．中國(guó)危重病急救醫(yī)學(xué)，2002：14（6）：375－378．

[17]Gibot S，Cariou A，Drouet L，et a1．Association between a genomic po1ymorphism within the CD14 locus and septic shock susceptibility and mor tal ity rate．Crit Care Med，20o2，3O（5）：969－973．

[18]Michel O，Levan TD，Stem D，et a1．Systemic responsiveness to lipopolysapcharide and polymorphisms in the tol l—like receptor 4 gene in human beings．J Al lergy Clin Immunol，2003，l12（5）：923－929．

[19]潘曙明，陳德昌，楊興易．核因子-KB研究與膿毒癥[J]．中華急診醫(yī)學(xué)雜志，2002，l1（1）：62－63．

[20]Klein W，Tromm A，F(xiàn)olwaczny C，et al.A polymorphism of the NFkB IA gene is associated with Crohn’s disease patients lacking a predisposing al lele of the CARD15 gene. Int J ColorectalDis，2004，19（2）：153－156.

[21]Westendrop DG，Hottenga JJ，Slagboom PE．Variation in plasminogen-activatorinhibitor-1 gene and risk of meningococcal septic shock．Lancet，1999，354（9178）：561－563．