強(qiáng)直性脊柱炎遺傳病因機(jī)制研究進(jìn)展

沈玉娥，施海玲

強(qiáng)直性脊柱炎(ankylosing spondylitis，AS)是一種累及中軸關(guān)節(jié)和肌腱韌帶骨附著點(diǎn)并且具有共同的遺傳背景及臨床特征的炎性風(fēng)濕性疾病。家族聚集性是該疾病的重要特征，由此表明遺傳因素在發(fā)病機(jī)制中的重要作用[1］。在20世紀(jì)70年代初首次報(bào)道了人類細(xì)胞抗原(homologous leucocytic antigen，HLA-B27)與AS發(fā)病相關(guān)，超過90%AS白種人患者HLA-B27為陽性。在白種正常人群中，約有6% ～8%的人HLA-B27為陽性，其中最終發(fā)展為 AS者不到5%[2］，HLA-B27 遺傳貢獻(xiàn)約 20% ～50%[3］。芬蘭有關(guān)雙生子與AS的研究中發(fā)現(xiàn)，同卵雙生子之間的患病一致率為50%，異卵雙生子為15%，HLA-B27陽性的異卵雙生子之間為20%[4］，在同卵和異卵雙生子之間患病一致率的差異一方面表明遺傳因素，特別是HLA-B27基因，在AS易感性中具有重要作用，同時(shí)也表明除HLA-B27基因外，尚有其他遺傳因素參與。本文就AS遺傳病因作一簡(jiǎn)要綜述。

1 HLA基因

HLA-B27是迄今為止發(fā)現(xiàn)與AS關(guān)聯(lián)性最強(qiáng)的基因，位于人6號(hào)染色體短臂上HLA-I類分子B位點(diǎn)上的等位基因，由8個(gè)外顯子和7個(gè)內(nèi)含子組成，編碼相對(duì)分子質(zhì)量為4300的糖蛋白。2009年WHO正式命名的HLA-B27等位基因已達(dá)44個(gè)(B2701-B2721，B2723-B2745)，各亞型間只有1～7個(gè)氨基酸的差別。HLA-B27等位基因分布具有明顯的種族差異。B2705是高加索人的優(yōu)勢(shì)等位基因，其他亞型可能是由B2705突變而來;HLA-B2701主要見于意大利和土耳其人;B2702主要見于白種中東猶太人和北非人[5］;B2704主要見在于東方人和波利尼亞人，但B2704的分布頻率在東方各民族間又存在一定差異[6］。據(jù)報(bào)道韓國(guó)人以B2705為主[7］，中國(guó)、日本等亞洲其他國(guó)家報(bào)道以B2704為主。B2706主要分布于印度尼西亞，B2709主要分布于東南亞及撒丁島及意大利[8］。

全球性的人群 HLA-B27基因頻率研究顯示，B2701、B2702、B2704、B2705、B2707、B2708、B2710、B2714、B2715、B2719與AS成正相關(guān)性，其中 HLA-B2702、B2704、B2705與AS強(qiáng)相關(guān);B2701、B2703與AS的相關(guān)性尚存爭(zhēng)議。HLAB2706，B2709與AS呈負(fù)相關(guān)，但近年來不斷有報(bào)道發(fā)現(xiàn)HLA-B2706，B2709 陽性 AS 患者[9］。

HLA-B27在AS發(fā)病機(jī)制中的作用在動(dòng)物模型中得到證實(shí)，HLA-B2704/05轉(zhuǎn)基因鼠可出現(xiàn)自發(fā)性關(guān)節(jié)炎;HLA-B27轉(zhuǎn)基因鼠敲除β2微球蛋白基因亦可發(fā)生關(guān)節(jié)炎，提示關(guān)節(jié)炎的發(fā)生和B27尤其是B27的重鏈有關(guān)。針對(duì)HLA-B27在AS發(fā)病中的作用已提出多種假說，其中較受關(guān)注的有:(1)關(guān)節(jié)源性致病肽及分子模擬假說[10］。該假說認(rèn)為HLA-B27識(shí)別微生物肽抗原表位并遞呈給毒性T淋巴細(xì)胞。某些自身抗原與微生物分子有相似或同源抗原表位，致使部分毒性T淋巴細(xì)胞發(fā)生交叉免疫反應(yīng)，導(dǎo)致自體免疫組織損傷和炎癥。這一假說強(qiáng)調(diào)肽及其在AS發(fā)病中的免疫識(shí)別作用。(2)錯(cuò)誤折疊假說[11］。該假說是基于HLA-B27的重鏈折疊緩慢且有發(fā)生錯(cuò)誤折疊，并在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)聚集的傾向，致使部分重鏈形成共價(jià)二聚體和多聚體并發(fā)生累積，這種累積會(huì)導(dǎo)致質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，激活未折疊蛋白和發(fā)生超載反應(yīng)，導(dǎo)致核因子-κB活化和誘導(dǎo)促炎性細(xì)胞因子產(chǎn)生。這一假說是基于對(duì)HLA-B27的內(nèi)在折疊特征，淡化了其抗原遞呈作用。(3)表面二聚體假說[12］。這一假說基于共價(jià)鍵結(jié)合的HLA-B27的重鏈同型二聚體在細(xì)胞表面表達(dá)，并可被白細(xì)胞受體識(shí)別，上調(diào)HLA-I介導(dǎo)的抗原遞呈功能，發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用。(4)β2微球蛋白沉積假說[13］，主要是基于沉積滑膜內(nèi)的β2微球蛋白有致炎的能力。這些假說最重要的貢獻(xiàn)也許在于提供了多種不同但互補(bǔ)的研究思路，以便更加全面地了解HLAB27的生化和免疫學(xué)作用，以探索AS的病理。

HLA-B40或許是較早被發(fā)現(xiàn)的僅次于HLA-B27的獨(dú)立AS易感基因。有研究發(fā)現(xiàn)HLA-B40與B27陰性的AS患者相關(guān)[14］，HLA-B40的主要亞型B60和B61在B27陰性臺(tái)灣患者中顯著增加[15］，并與無論B27陽性還是B27陰性的高加索患者的易感性相關(guān)[16］。HLA-B60抗原肽結(jié)合模體與HLAB27抗原顯著不同，然而，HAL-B60和B61與HLA-B27卻有著類似的T細(xì)胞表位，該現(xiàn)象似乎間接支持了分子模擬機(jī)制。

目前發(fā)現(xiàn)HAL-DR基因共有15個(gè)亞型，不同亞型與不同種族分布不同，如丁景春等[17］在小樣本中國(guó)人研究中發(fā)現(xiàn)，HAL-DR基因15個(gè)亞型中檢出10個(gè)亞型，檢出率最高者為 DR12(20%)和 DR15(18%)，其次為 DR07(11%)、DR01(9%)、DR04(9%)和DR08(5%);HLA-B27陽性的AS病例DR亞型中DR01、DR07和DR08檢出率顯著高于非病例組。不同亞型與AS的易感性、發(fā)病程度、臨床表現(xiàn)等也有不同程度的相關(guān)。如 HAL-DRB1與 AS易感性相關(guān)[18］，DRB1與B27陽性患者的低齡發(fā)病及葡萄膜炎相關(guān)[19－20］，但與AS易感性有較弱的相關(guān)[21］。

2 非HLA基因

除HLA區(qū)域基因外，眾多學(xué)者對(duì)非HLA區(qū)域基因與AS的相關(guān)性也做了大量探討，發(fā)現(xiàn)IL-1、IL-23R、ARTS1等基因與AS存在強(qiáng)相關(guān)。

有關(guān)IL-1與AS關(guān)聯(lián)的研究目前較多。IL-1位于2q13區(qū)域，長(zhǎng)約360 kb。IL-1α和IL-1β編碼前炎癥細(xì)胞因子，主要由單核細(xì)胞/巨噬細(xì)胞產(chǎn)生，刺激包括前列腺素，基質(zhì)金屬蛋白酶等細(xì)胞因子以及各種黏附因子的表達(dá)和釋放。IL-1RN編碼內(nèi)源性IL-1受體拮抗劑，競(jìng)爭(zhēng)性地阻斷IL-1α和IL-1β與受體結(jié)合，從而拮抗這些細(xì)胞因子的功能。其余6個(gè)成員分別與IL-1A/IL-1B或IL-1RN具有同源結(jié)構(gòu)。雖然早期的小型研究表明AS與編碼IL-1Ra的IL-1RN基因相關(guān)[22－23］，可隨后更大規(guī)模的進(jìn)一步研究未能證實(shí)該相關(guān)[24－26］。然而，最近一些小型研究和薈萃分析顯示，與對(duì)照組相比，IL-1RN基因內(nèi)含子2中一個(gè)可變數(shù)目核苷酸串聯(lián)重復(fù)序列(基因 VNTR)在 AS 患者中攜帶率較高[22－23，27］。此外，IL-1RN基因外顯子6的2個(gè)單個(gè)核苷酸多態(tài)性(single nucleotide polymorphism，SNP)也與AS相關(guān)[27］。IL-1基因簇中的其他基因，包括IL-1A和IL-1B共14基因的SNP與AS顯著相關(guān)[26，28］，對(duì) AS 的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)約為 4% ～ 6%[29］。這些SNP中，IL-1A SNP rs3783526和 IL-1B SNP rs1143627與 AS呈現(xiàn)極強(qiáng)相關(guān)[26］。此外，在 IL-1A基因的 SNP rs2856836，rs17561 及 rs1894399，也表現(xiàn)出強(qiáng)相關(guān)[28］。

The Wellcome Trust Case-Control Consortium(WTCCC)最近確定了與AS密切相關(guān)的2個(gè)新基因位點(diǎn)，IL-23R和ARTS1[30－31］，并進(jìn)一步被英國(guó)牛津大學(xué)等機(jī)構(gòu)所證實(shí)[32］。IL-23R蛋白基因位于1號(hào)染色體上。IL-23還是一種強(qiáng)力促炎癥細(xì)胞因子，刺激Th17細(xì)胞分化以及腫瘤死因子-α、IL-6、IL-17和IL-22等細(xì)胞因子的分泌。IL-23R與AS、銀屑病關(guān)節(jié)炎及炎性腸病(IBD)易感性相關(guān)[33］。在WTCCC對(duì)1000例AS患者和1500例對(duì)照研究中發(fā)現(xiàn)，IL-23R 8個(gè)SNP中有7個(gè)與AS顯示出相關(guān)，其中，SNPrs11209032，rs11209026和rs10489629 顯示著極強(qiáng)關(guān)聯(lián)[31－34］。2008 年 Rueda 等[35］在西班牙人群中亦發(fā)現(xiàn)了IL-23R基因的2個(gè)SNP位點(diǎn)(rsl1209026、rs1343151)與 AS 存在關(guān)聯(lián)。但 Davidson 等[36］研究發(fā)現(xiàn)與白種人群AS強(qiáng)相關(guān)的IL-23R基因的1個(gè)SNP位點(diǎn)(rs11209026)在中國(guó)人群中不具多態(tài)性，IL-23R的下游轉(zhuǎn)錄因子Stat3(signal activator of transcription 3，Stat3)卻與漢族人AS強(qiáng)相關(guān)[37］。這些結(jié)果表明不同種族間同一疾病可能存在不同的易感基因。IL-23R的人群歸因危險(xiǎn)度約為 9%[30－31］。

ARTS1或ERAP1基因增加AS發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)是最近幾年最重要的發(fā)現(xiàn)之一。ARTS1是一種位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)的氨肽酶，主要有2個(gè)作用。一是從細(xì)胞表面裂解IL-1、IL-6和TNF等細(xì)胞因子受體，因此ARTS1功能的喪失可能會(huì)誘發(fā)促炎作用。二是ARTS1在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)于N-端裂解前體肽，從而確保了肽分子最終長(zhǎng)度適于 HLA-I類分子的遞呈。編碼ARTS1的3個(gè)基因位于5號(hào)染色體。在WTCCC及后來的研究中，發(fā)現(xiàn)包括 rs27044，rs30187，rs17482078，rs10050860 和 rs2287987在內(nèi)的5個(gè)SNP均與AS發(fā)病相關(guān)，但與克羅恩病、潰瘍性結(jié)腸炎無相關(guān)[31］。ARTS1基因?qū)?AS發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)約占26%[30－31］。以往主要發(fā)現(xiàn)于高加索人中，但 Davidson 等[36］在中國(guó)漢族人群中進(jìn)一步證實(shí)了該相關(guān)。

3 未經(jīng)證實(shí)與AS相關(guān)的其他基因

如上所述，IL-1基因簇、IL-23R和ARTS1基因已被大量研究所證實(shí)，但也有些研究表明尚有其他基因與AS相關(guān)。有研究顯示位于22號(hào)染色體上細(xì)胞色素P4502D6(CYP2D6)的等位基因與AS具有相對(duì)弱的相關(guān)[38］。有些研究發(fā)現(xiàn)NOD2/CARD15基因突變與克羅恩病相關(guān)，但與AS不相關(guān)[39］。有些研究發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β，ANKH及Toll樣受體4(TLR4)等基因與AS相關(guān)[40-42］，但這些研究結(jié)果多數(shù)尚不能為其他研究所進(jìn)一步證實(shí)。

AS是一種遺傳因素為主導(dǎo)的多基因疾病，除HLA-B27外，尚有其他HLA基因及非HLA基因參與。進(jìn)行多人種、大樣本的全基因組掃描，積極尋找新的AS易感基因，不斷發(fā)現(xiàn)新的標(biāo)記位點(diǎn)，逐步闡明AS可能的發(fā)病機(jī)制，將為AS的診斷、預(yù)防和有效治療提供新的方法和手段。

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