ficolins基因多態(tài)性與臨床疾病易感性的研究進(jìn)展

張 濤，周宏灝，2

(1.重慶醫(yī)科大學(xué)生命科學(xué)研究院，重慶 400016;2.中南大學(xué)臨床藥理研究所，湖南長(zhǎng)沙 410078)

人體抵抗外來(lái)微生物入侵依靠天然免疫和適應(yīng)性免疫來(lái)完成。補(bǔ)體激活的植物凝集素途徑是天然免疫的一種重要的防御機(jī)制，在機(jī)體免疫防御和免疫調(diào)節(jié)中起重要作用。迄今為止，發(fā)現(xiàn)能激活植物凝集素途徑的有2種蛋白:甘露聚糖結(jié)合植物凝集素和ficolins[1]。ficolins是天然免疫中一類重要分子，它能結(jié)合病原體，并經(jīng)甘露聚糖結(jié)合植物凝集素途徑激活補(bǔ)體系統(tǒng)消滅病原體[2]。近年來(lái)，ficolins的重要性日漸顯著。越來(lái)越多的研究顯示，體內(nèi)不同的Ficolin水平可能導(dǎo)致個(gè)體對(duì)某些疾病的易感性及發(fā)病嚴(yán)重程度的差異。FCN是ficolins的編碼基因，其單核苷酸多態(tài)性與多種疾病的遺傳易感性相關(guān)。目前國(guó)內(nèi)對(duì)ficolins的研究仍較少，本文就FCN基因多態(tài)性與疾病易感性的關(guān)系進(jìn)行綜述。

1 ficolins的種類及其生物學(xué)功能

ficolins最早被證實(shí)作為轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β1結(jié)合蛋白從豬子宮內(nèi)膜中分離而來(lái)[3]。迄今為止，已發(fā)現(xiàn)的人類ficolins家族成員有3種，分別為H-ficolin，L-ficolin和M-ficolin。前兩者是血清蛋白，主要存在于血清中;第3種是一種膜相關(guān)蛋白，主要存在于外周血中性粒細(xì)胞、單核細(xì)胞及肺泡Ⅱ型上皮細(xì)胞表面，血清中含量很低[4]。L-ficolin在體內(nèi)體外能結(jié)合糖蛋白、血凝素和神經(jīng)氨酸酶，并且能抑制流感病毒[5]。此外，ficolins家族成員還具有識(shí)別凋亡細(xì)胞和調(diào)理吞噬等作用，通過(guò)激活補(bǔ)體凝集素途徑在天然免疫中發(fā)揮重要作用[6]。

2 ficolins與疾病

鑒于ficolins重要的生物學(xué)作用，與其相關(guān)報(bào)道日益增多。人們發(fā)現(xiàn)，體內(nèi)不同的ficolins水平可能導(dǎo)致個(gè)體對(duì)某些疾病的易感性及發(fā)病嚴(yán)重程度的差異。Atkinson等[7]最早發(fā)現(xiàn)，反復(fù)呼吸道感染患兒的L-ficolin血清濃度比健康人低，而Cedzynski等[8]發(fā)現(xiàn)，在哮喘或過(guò)敏性鼻炎的患兒同樣擁有較低的L-ficolin血清水平，推測(cè)L-Ficolin的相對(duì)不足可能增加肺部微生物感染的機(jī)會(huì)。另外有報(bào)道稱，ficolins血清濃度與先兆子癇有關(guān)。先兆子癇是孕產(chǎn)期嚴(yán)重并發(fā)癥之一，與正常孕婦相比，先兆子癇患者血清中L-ficolin和H-ficolin濃度偏低，而在胎盤中濃度卻較高[9]。

發(fā)熱和中性粒細(xì)胞減少(fever and neutropenia，F(xiàn)N)是癌癥化療患者常見(jiàn)的嚴(yán)重并發(fā)癥。Schlapbach等[10]發(fā)現(xiàn)，低H-ficolin血清濃度會(huì)增加癌癥兒童患FN的風(fēng)險(xiǎn)。另外有研究表明，H-ficolin與增殖性糖尿病視網(wǎng)膜病變(proliferative diabetic retinopathy，PDR)相關(guān)[11]。PDR 是糖尿病最常見(jiàn)的眼部微血管并發(fā)癥，而PDR患者的玻璃體和血清中H-ficolin濃度增加，提示H-ficolin有可能是PDR新的治療靶點(diǎn)。國(guó)內(nèi)一項(xiàng)最新研究發(fā)現(xiàn)，丙肝患者血清中H-ficolin表達(dá)高于健康對(duì)照者，而肝硬化、肝癌患者血清H-ficolin水平低于健康對(duì)照者;正常肝細(xì)胞高表達(dá)H-ficolin，當(dāng)肝細(xì)胞硬化甚至癌變后，H-ficolin表達(dá)卻下降或不表達(dá)。認(rèn)為H-ficolin表達(dá)與丙型肝炎病程遷延、肝細(xì)胞硬化或癌變具有一定相關(guān)性[12]。

此外，最近Ameye等[13]發(fā)現(xiàn)，體內(nèi)M-ficolin水平與腫瘤化療引起的嚴(yán)重感染相關(guān)。未發(fā)生嚴(yán)重感染的化療患者M(jìn)-ficolin血清濃度中位數(shù)為0.47 mg·L－1，而在嚴(yán)重感染患者中為0.27 mg·L－1，推測(cè)低M-ficolin血清濃度可能增加化療引起嚴(yán)重感染的概率。謝易等[14]檢測(cè)到到乙肝病毒攜帶者的外周血單個(gè)核細(xì)胞的M-ficolin表達(dá)升高，而乙肝患者外周血單個(gè)核細(xì)胞的M-ficolin表達(dá)降低，認(rèn)為M-ficolin在乙肝的發(fā)生發(fā)展過(guò)程中可能扮演重要角色。

3 FCN基因多態(tài)性與臨床疾病的關(guān)系

3種人類ficolins蛋白M-ficolin，L-ficolin和H-ficolin分別由 FCN 1，F(xiàn)CN 2和 FCN 3基因編碼[15]。FCN1和FCN 2位于第9號(hào)染色體上，它們編碼的M-ficolin和L-ficolin氨基酸序列有80%的同源性，F(xiàn)CN3位于第1號(hào)染色體上，其編碼的H-ficolin與M-ficolin和L-ficolin有48%氨基酸同源[16]。近年對(duì)FCN基因研究的日益增多，人們發(fā)現(xiàn)FCN基因多態(tài)性可能影響ficolins血清濃度、結(jié)構(gòu)和功能。隨著研究的深入，大量研究證實(shí)，F(xiàn)CN基因多態(tài)性和疾病的易感性、嚴(yán)重性和疾病的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。

3.1 FCN1

FCN1啟動(dòng)子區(qū)有19個(gè)突變位點(diǎn)，編碼區(qū)有26個(gè)突變位點(diǎn)。4個(gè)外顯子突變將引起非同義氨基酸替換(Gly43Asp，Arg93Gln，Trp279Stop，Gly303Ser)[17]。2007年，Vander cruyssen等[18]通過(guò)檢測(cè)338例比利時(shí)風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎患者和595例健康志愿者，發(fā)現(xiàn)FCN1啟動(dòng)子區(qū)－1981G＞A(rs2989727)和第9外顯子7919 A＞G(rs1071583)突變位點(diǎn)與類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎的易感性有關(guān)。FCN1－1981G＞A突變位點(diǎn)的A等位基因和7919 A＞G位點(diǎn)的G等位基因型頻率在患者中增加。研究還發(fā)現(xiàn)，rs2989727和rs1071583兩個(gè)位點(diǎn)具有連鎖性，而這兩個(gè)位點(diǎn)的連鎖突變，可能增加人群患類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎的風(fēng)險(xiǎn)。

囊性纖維化是一種基因疾病，主要影響患者的呼吸道和消化系統(tǒng)。近90%的囊性纖維化患者會(huì)在生命中某段時(shí)間內(nèi)發(fā)生肺銅綠假單孢桿菌(PSA)定植，導(dǎo)致肺衰竭最終導(dǎo)致死亡。不同囊性纖維化患者發(fā)生肺PSA定植的時(shí)間并不一致[19]。Haerynck等[20]研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)CN1 和 FCN2 基因多態(tài)性與囊性纖維化患者早期發(fā)生PSA定植有關(guān)。早期發(fā)生肺PSA定植的患者具有更低的FCN1 rs2989727位點(diǎn)G等位基因型和rs1071583突變位點(diǎn)的A等位基因型的頻率，而FCN2－64A＞C(rs7865453)位點(diǎn)的突變型雜合子(AC)和+6424G＞T(rs7851696)位點(diǎn)的突變型雜合子(GT)可能增加囊性纖維化患者早期發(fā)生肺PSA定植的風(fēng)險(xiǎn)。

3.2 FCN2

FCN2位于9q34染色體，突變位點(diǎn)較多。目前已發(fā)現(xiàn)啟動(dòng)子區(qū)有14個(gè)突變位點(diǎn)，其中－986，－602，－4位點(diǎn)的多態(tài) 性 可 能 引 起 L-ficolin 血 清 濃 度 的 變 化[21]，當(dāng)－986/－602/－4位點(diǎn)為 G/G/A單倍型時(shí)，L-ficolin血清濃度偏低。此外FCN2編碼區(qū)22個(gè)位點(diǎn)具有多態(tài)性，其中第8外顯子上+6359位堿基C＞T突變和+6424為G＞T突變，將引起Thr236Met和Ala258Ser兩個(gè)位點(diǎn)的非同義氨基酸替換，并影響 L-ficolin與糖配基結(jié)合能力。Thr236Met野生型與糖配基結(jié)合能力強(qiáng)于突變型，而Ala258Ser突變型與糖配基結(jié)合力則更強(qiáng)[22]。

Messias-Reason等[23]研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)CN2基因多態(tài)性與慢性風(fēng)濕性心臟病(chronic rheumatic heart disease，CRHD)相關(guān)。溶釀膿鏈球菌是CRHD的病原菌，而該菌可被L-ficolin識(shí)別并通過(guò)凝集素途徑予以消滅。研究發(fā)現(xiàn)，決定L-ficolin低濃度的FCN2啟動(dòng)子－986，－602，－4位堿基G/G/A單倍體型與風(fēng)濕性疾病高度相關(guān)，而且這種單倍體型個(gè)體更容易出現(xiàn)在CRHD群體中。白塞綜合征為常見(jiàn)的風(fēng)濕性疾病之一，與HLA-B51強(qiáng)關(guān)聯(lián)[24]。一項(xiàng)有關(guān)日本人群的研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)CN2啟動(dòng)子區(qū)的－557和－64突變位點(diǎn)各基因型在HLA-B51陽(yáng)性與HLA-B51陰性的白塞綜合征患者中的頻率有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，提示L-ficolin可能在HLA-B51陽(yáng)性的白塞綜合征患者的天然免疫中扮演重要角色[25]。

此外，F(xiàn)CN2基因多態(tài)性還可能影響腹膜透析患者感染腹膜炎的概率。持續(xù)性非臥床腹膜透析(continuous ambulatory peritoneal dialysis，CAPD)是常用的一種腎替代療法，而腹膜炎是CAPD的主要并發(fā)癥，也是導(dǎo)致腹膜透析失敗重要原因。Meijvis等[26]研究報(bào)道，與未發(fā)生腹膜炎的CAPD患者相比，F(xiàn)CN2+6359 C＞T突變型在患腹膜炎的CAPD患者中顯著增加，認(rèn)為TT突變型純合子能增加CAPD患者患腹膜炎的概率，這也許與其突變位點(diǎn)可降低L-ficolin與病原微生物的結(jié)合能力有關(guān)。另有研究發(fā)現(xiàn)，腎供體的FCN2基因多態(tài)性還可影響腎移植的結(jié)果。Eikmans等[27]通過(guò)檢測(cè)大量的基因，發(fā)現(xiàn)當(dāng)供體為FCN2+6424G＞T突變型時(shí)，可降低嚴(yán)重排斥和移植失敗的概率。

FCN2與疾病易感性的關(guān)聯(lián)不僅受單個(gè)核苷酸改變的影響，多篇文獻(xiàn)報(bào)道FCN2 －98，－602，－4和+6424這4個(gè)堿基位點(diǎn)的單倍型還與疾病易感性相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)這4個(gè)堿基位點(diǎn)的GGAG單倍型是血吸蟲(chóng)病的保護(hù)性因素[28]。而Hoang等[29]研究發(fā)現(xiàn)，與乙型肝炎患者相比，健康對(duì)照組有更高的AGGG單倍型頻率。認(rèn)為AGGG單倍型是乙型肝炎的保護(hù)性因素，而AAAG單倍型患者血液中有更高的病毒載量。另外還有研究發(fā)現(xiàn)，4個(gè)位點(diǎn)的AGAG單倍型頻率在麻風(fēng)患者中顯著降低[30]。

3.3 FCN3

FCN3突變位點(diǎn)相對(duì)于FCN1和FCN2較少，僅發(fā)現(xiàn)少數(shù)突變，且頻率較低。最近的研究發(fā)現(xiàn)，在其第5外顯子上有一罕見(jiàn)的FCN3基因多態(tài)性，這個(gè)因基因移碼突變而形成的delC+1637(rs28357092)多態(tài)性越來(lái)越受到重視。研究表明，這種移碼突變可引起人體內(nèi)H-ficolin的幾乎完全缺乏[31]。野生型純合子人群 H-ficolin血清濃度中位值為27.5 mg·L－1，而雜合子人群血清濃度中位值為14.1 mg·L－1，幾乎降低了50%，而突變純合子的H-ficolin血清濃度幾乎檢測(cè)不到。Munthe-Fog等[31]在1282例受試者中檢測(cè)到1個(gè)純合子，這名32歲的中年男子一生中反復(fù)發(fā)生細(xì)菌感染，包括下呼吸道感染、溶釀膿性鏈球菌感染導(dǎo)致的腦膿腫、細(xì)菌性肺炎等。研究認(rèn)為這可能與FCN3 delC+1637(rs28357092)的純合子突變有關(guān)，突變導(dǎo)致其體內(nèi)H-ficolin血清濃度降低，從而影響其正常免疫功能。

另外有研究稱，F(xiàn)CN3/CD164L2與中國(guó)人原發(fā)性高血壓相關(guān)[32]。FCN3編碼的H-ficolin是補(bǔ)體途徑的主要識(shí)別分子，能激活補(bǔ)體成分3，而后者是高血壓的危險(xiǎn)因子。報(bào)道稱，rs2504778突變位點(diǎn)與高血壓相關(guān)。rs2504778突變位于FCN3的上游，是CD164L2的內(nèi)含子，研究者認(rèn)為，目前尚未證實(shí)CD164L2與高血壓相關(guān)，推測(cè)該突變位點(diǎn)很可能通過(guò)影響FCN3的轉(zhuǎn)錄而影響高血壓。

4 問(wèn)題與展望

ficolins作為一種新的能激活補(bǔ)體系統(tǒng)的蛋白質(zhì)，是補(bǔ)體活化植物凝集素途徑的重大發(fā)現(xiàn)。血清中的ficolins能識(shí)別并結(jié)合特異的病原微生物，并作為免疫遺傳基因參與調(diào)節(jié)有關(guān)疾病的發(fā)生和發(fā)展。雖然近年來(lái)國(guó)內(nèi)外關(guān)于FCN與相關(guān)疾病易感性的研究取得了較大的進(jìn)展，但FCN基因多態(tài)性與疾病易感性的研究尚處于起步階段，有待今后的進(jìn)一步研究和深入。總之，明確某些特殊的FCN基因型與臨床疾病易感性的關(guān)系，一方面有助于了解疾病的易感基因與保護(hù)基因，從而進(jìn)一步應(yīng)用于疾病的診斷和預(yù)后判斷，另一方面有助于闡明疾病的發(fā)病機(jī)制，并可能為疾病的診斷、治療提供新的思路與方法。

[1]Holmskov U，Thiel S，Jensenius JC.Collections and ficolins:humoral lectins of the innate immune defense[J].Annu Rev Immunol，2003，21:547-578.

[2]Matsushita M，F(xiàn)ujita T.Ficolins and the lectin complement pathway[J].Immunol Rev，2001，180:78-85.

[3]Matsushita M，F(xiàn)ujita T.The role of ficolins in innate immunity[J].Immunobiology，2002，205(4-5):490-497.

[4]Munthe-Fog L，Hummelsh?j T，Ma YJ，Hansen BE，Koch C，Madsen HO，et al.Characterization of a polymorphism in the coding sequence of FCN3 resulting in a Ficolin-3(Hakata antigen)deficiency state[J].Mol Immunol，2008，45(9):2660-2666.

[5]Ma YG，Cho MY，Zhao M，Park JW，Matsushita M，F(xiàn)ujita T，et al.Human mannose-binding lectin and L-ficolin function as specific pattern recognition proteins in the lectin activation pathway of complement[J].J Biol Chem，2004，279(24):25307-25312.

[6]Garlatti V，Belloy N，Martin L，Lacroix M，Matsushita M，Endo Y，et al.Structural insights into the innate immune recognition specificities of L-and H-ficolins[J].EMBO J，2007，26(2):623-633.

[7]Atkinson AP，Cedzynski M，Szemraj J，St Swierzko A，Bak-Romaniszyn L，Banasik M，et al.L-ficolin in children with recurrent respiratory infections[J].Clin Exp Immunol，2004，138(3):517-520.

[8]Cedzynski M，Atkinson AP，St Swierzko A，MacDonald SL，Szala A，Zeman K，et al.L-ficolin(ficolin-2)insufficiency is associated with combined allergic and infectious respiratory disease in children[J].Mol Immunol，2009，47(2-3):415-419.

[9]Wang CC，Yim KW，Poon TC，Choy KW，Chu CY，Lui WT，et al.Innate immune response by ficolin binding in apoptotic placenta is associated with the clinical syndrome of preeclampsia[J].Clin Chem，2007，53(1):42-52.

[10]Schlapbach LJ， Aebi C， Hansen AG， Hirt A，Jensenius JC，Ammann RA.H-ficolin serum concentration and susceptibility to fever and neutropenia in paediatric cancer patients[J].Clin Exp Immunol，2009，157(1):83-89.

[11]Zheng B，Li T，Chen H，Xu X，Zheng Z.Correlation between ficolin-3 and vascular endothelial growth factor-to-pigment epitheliumderived factor ratio in the vitreous of eyes with proliferative diabetic retinopathy[J].Am J Ophthalmol，2011，152(6):1039-1043.

[12]Lei DS.Relationship between H-ficolin and HCV infection in the course of liver disease[J].Acta Med Univ Sci Technol Huazhong〔華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)(醫(yī)學(xué)版)〕，2012，41(3):345-347.

[13]Ameye L，Paesmans M，Thiel S，Jensenius JC，Aoun M.M-ficolin levels are associated with the occurrence of severe infections in patients with haematological cancer undergoing chemotherapy[J].Clin Exp Immunol，2012，167(2):303-308.

[14]Xie Y， Cou P， Wang YB. The expression of M-ficolin in the peripheral blood mononuclear cell of ASC and the hepatitis B patients[J].J Xianning Univ(Med Sci)，〔咸寧學(xué)院學(xué)報(bào)(醫(yī)學(xué)版)〕，2010，24(2):111-114.

[15]Garred P，Honoré C，Ma YJ，R?rvig S，Cowland J，Borregaard N，et al.The genetics of ficolins[J].J Innate Immun，2010，2(1):3-16.

[16]Matsushita M，Hamasaki N.Structure and function of the Ficolin family[J].Tanpakushitsu Kakusan Koso，2000，45(5):664-670.

[17]Hummelsh?j T，Munthe-Fog L，Madsen HO，Garred P.Functional SNPs in the human ficolin(FCN)genes reveal distinct geographical patterns[J].Mol Immunol，2008，45(9):2508-2520.

[18]Vander Cruyssen B，Nuytinck L，Boullart L，Elewaut D，Waegeman W，Van Thielen M，et al.Polymorphisms in the ficolin 1 gene(FCN1)are associated with susceptibility to the development of rheumatoid arthritis[J].Rheumatology(Oxford)，2007，46(12):1792-1795.

[19]Kerem E，Corey M，Gold R，Levison H.Pulmonary function and clinical course in patients with cystic fibrosis after pulmonary colonization with Pseudomonas aeruginosa[J].J Pediatr，1990，116(5):714-719.

[20]Haerynck F，Van Steen K，Cattaert T，Loeys B，Van Daele S，Schelstraete P，et al.Polymorphisms in the lectin pathway genes as a possible cause of early chronic Pseudomonas aeruginosa colonization in cystic fibrosis patients[J].Hum Immunol，2012，73(11):1175-1183.

[21]Munthe-Fog L，Hummelsh?j T，Hansen BE，Koch C，Madsen HO，Skj?dt K，et al.The impact of FCN2 polymorphisms and haplotypes on the Ficolin-2 serum levels[J].Scand J Immunol，2007，65(4):383-392.

[22]Hummelshoj T，Munthe-Fog L，Madsen HO，F(xiàn)ujita T，Matsushita M，Garred P.Polymorphisms in the FCN2 gene determine serum variation and function of Ficolin-2[J].Hum Mol Genet，2005，14(12):1651-1658.

[23]Messias-Reason IJ，Schafranski MD，Kremsner PG，Kun JF.Ficolin 2(FCN2)functional polymorphisms and the risk of rheumatic fever and rheumatic heart disease[J].Clin Exp Immunol，2009，157(3):395-399.

[24]Mizuki N，Ota M，Katsuyama Y，Yabuki K，Ando H，Shiina T，et al.HLA-B*51 allele analysis by the PCR-SBT method and a strong association of HLA-B*5101 with Japanese patients with Beh?et's disease[J].Tissue Antigens，2001，58(3):181-184.

[25]Chen X，Katoh Y，Nakamura K，Oyama N，Kaneko F，Endo Y，et al.Single nucleotide polymorphisms of Ficolin 2 gene in Beh?et's disease[J].J Dermatol Sci，2006，43(3):201-205.

[26]Meijvis SC，Herpers BL，Endeman H，de Jong B，van Hannen E，van Velzen-Blad H，et al.Mannose-binding lectin(MBL2)and ficolin-2(FCN2)polymorphisms in patients on peritoneal dialysis with staphylococcal peritonitis[J].Nephrol Dial Transplant，2011，26(3):1042-1045.

[27]Eikmans M，de Canck I，van der Pol P，Baan CC，Haasnoot GW，Mallat MJ，et al.The functional polymorphism Ala258Ser in the innate receptor gene ficolin-2 in the donor predicts improved renal transplant outcome[J].Transplantation，2012，94(5):478-485.

[28]Ouf EA， Ojurongbe O， Akindele AA， Sina-Agbaje OR，Van Tong H，Adeyeba AO，et al.Ficolin-2 levels and FCN2 genetic polymorphisms as a susceptibility factor in schistosomiasis[J].J Infect Dis，2012，206(4):562-570.

[29]Hoang TV，Toan NL，Song le H，Ouf EA，Bock CT，Kremsner PG，et al.Ficolin-2 levels and FCN2 haplotypes influence hepatitis B infection outcome in Vietnamese patients[J].PLoS One，2011，6(11):e28113.

[30]de Messias-Reason I，Kremsner PG，Kun JF.Functional haplotypes that produce normal ficolin-2 levels protect against clinical leprosy[J].J Infect Dis，2009，199(6):801-804.

[31]Munthe-Fog L，Hummelsh?j T，Honoré C，Madsen HO，Permin H，Garred P.Immunodeficiency associated with FCN3 mutation and ficolin-3 deficiency[J].N Engl J Med，2009，360(25):2637-2644.

[32]Lu J，Li M，Zhang R，Hu C，Wang C，Jiang F，et al.A common genetic variant of FCN3/CD164L2 is associated with essential hypertension in a Chinese population[J].Clin Exp Hypertens，2012，34(5):377-382.