CTSB基因多態(tài)性位點和慢性胰腺炎的相關(guān)性研究進展

唐欣穎 鄒文斌 廖專 李兆申

CTSB基因多態(tài)性位點和慢性胰腺炎的相關(guān)性研究進展

唐欣穎 鄒文斌 廖專 李兆申

慢性胰腺炎(CP)是胰腺組織慢性進行性不可逆的炎癥性疾病，最終導致胰腺組織嚴重受損。CP常導致胰腺內(nèi)外分泌功能障礙，臨床表現(xiàn)為腹痛、外分泌功能不足和糖尿病[1]。研究表明CP病程較長，且具有反復發(fā)作、逐漸加重的特征，部分患者甚至可進展為胰腺癌[2]。按照病因?qū)W分類，CP可分為化學及代謝因素導致的CP(如酒精性胰腺炎)、膽源性CP、遺傳性胰腺炎、熱帶鈣化性胰腺炎(tropical calcific pancreatitis，TCP)、特發(fā)性慢性胰腺炎(idiopathic chronic pancreatitis，ICP)和自身免疫性胰腺炎。CP發(fā)病機制與基因突變、細胞因子、免疫和細胞凋亡等密切相關(guān)[3]。近幾年，在胰腺炎遺傳易感性方面的研究取得了一系列進展，陽離子胰蛋白酶原(PRESS1)基因、絲氨酸蛋白酶抑制劑Kazal 1型(serine protease inhibitor Kazal type 1，SPINK1)基因、囊性纖維化跨膜轉(zhuǎn)導調(diào)節(jié)器基因(cystic fibrosis transmembrane conductance regulator，CFTR)、糜蛋白酶C (chymotrypsin C，CTRC)和其他潛在的易感基因，均在胰腺分泌功能和胰腺損傷中對炎癥的應答有重要作用[4]。2006年Mahurkar等[5]首次報道了組織蛋白酶B(cathepsin B,CTSB)基因多態(tài)性位點和TCP有密切關(guān)系。其后，又有多項關(guān)于該基因與其他類型CP的相關(guān)性研究。

一、 CTSB功能及基因結(jié)構(gòu)

人類CTSB是一個由339個氨基酸組成的溶酶體水解酶，屬于肽酶C1家族。正常情況下它局限在溶酶體中，參與胞內(nèi)蛋白質(zhì)的降解和更新[6]。許多關(guān)于陽性胰蛋白酶原的研究認為在胰腺炎的病理生理過程中CTSB起到重要作用[7]，它可以激活胰蛋白酶原轉(zhuǎn)變成胰蛋白酶樣產(chǎn)物[8-9]，引起胰蛋白酶的自身消化或水解，促進胰腺腺泡細胞凋亡[10]。CTSB基因位于第8號染色體上，長度為25.6 kb，含有12個外顯子，其中3個在5′非翻譯區(qū)，可以被選擇性剪切而產(chǎn)生多個轉(zhuǎn)錄本[11]。有研究表明，CP是CTSB基因突變的結(jié)果，這些突變有可能參與胰蛋白酶原的過早激活或異常定位[5]。

二、CTSB基因多態(tài)性位點

近年來，越來越多的研究針對CTSB基因多態(tài)性位點。2006年Mahurkar等[5]用聚合酶鏈反應、核酸分析及限制性片段長度多態(tài)性位點分析等方法對306例TCP患者和330例健康者進行隊列研究。對隊列Ⅰ中的51例TCP患者和25例健康對照者的CTSB基因測序后確定了23個多態(tài)性位點，所有多態(tài)性位點在Hardy-Weinberg平衡中無顯著偏差。8個新發(fā)現(xiàn)的單核苷酸多態(tài)性位點(single nucleotide polymorphisms，SNP)中只有Ser53Gly(S53G)是非同義的，且TCP組和對照組的攜帶率存在差異。Leu26Val(L26V)是已被報道過的非同義SNP位點，其突變等位基因Val26相比于對照組而言，在TCP組中更為常見，但兩組差異無統(tǒng)計學意義。對隊列Ⅱ針對性地研究了L26V、C595T、T663C和S53G這4個SNP，發(fā)現(xiàn)只有在L26V上的等位基因Val26顯示出數(shù)據(jù)上的顯著性差異。此外，累積的總隊列研究表明，僅在L26V上的等位基因Val26存在和疾病的相關(guān)性，其他3個多態(tài)性位點差異均無統(tǒng)計學意義。S53G多態(tài)性位點在SPINK1基因N34S突變攜帶者和非攜帶者上有顯著的分布差異。因此，他們認為居于CTSB前肽區(qū)域的多態(tài)性位點，例如L26V和S53G，導致了CTSB到酶原顆粒的錯誤定位，過早活化胰蛋白酶原。由于該前肽序列和胞質(zhì)內(nèi)蛋白酶的運輸相關(guān)，故出現(xiàn)在該前肽區(qū)域的多態(tài)性位點L26V和S53可能會影響CTSB蛋白的運輸，而內(nèi)含子突變位點C595T雖然與TCP不直接相關(guān)，但其可能與附近區(qū)域一些其他基因的多態(tài)性位點具有連鎖不平衡關(guān)系。同時有研究認為CTSB的S53G和C595T等突變作為激活胰蛋白酶原的觸發(fā)點可能是至關(guān)重要的，但也可能只是SPINK1蛋白表達時所必需的一個伴隨因子[12]。

三、CTSB基因多態(tài)性位點和CP

1．CTSB基因多態(tài)性和TCP：TCP是一種青少年類型的慢性鈣化性非酒精性胰腺炎，幾乎只發(fā)生在熱帶地區(qū)的發(fā)展中國家[13]。它經(jīng)常被稱為是一種兒童期疼痛、青春期糖尿病、成年期死亡的疾病。由于TCP顯著的家族聚集性，科學家們對其遺傳學病因展開了研究[14]。他們認為，SPINK1、CTSB、CTRC和其他不確定的基因突變與TCP的發(fā)生有關(guān)[15-17]。雖然Mahurkar等[5]說明了CTSB基因多態(tài)性位點和TCP的相關(guān)性，但最近一項來自北印度的包含150例TCP和150例對照的中等樣本量的研究[18]，應用PCR限制性片段長度多態(tài)性位點分析加上測序，結(jié)果顯示L26V在TCP組的突變率為4.6%，在對照組的突變率為0.66%，差異無統(tǒng)計學意義。該研究報道的對照組等位基因突變率為0.33%，遠低于之前報道的30%，讓人們對結(jié)果的真實性產(chǎn)生了懷疑，也對CTSB基因與胰腺炎的相關(guān)性提出了質(zhì)疑。

2．CTSB基因多態(tài)性位點和ICP：ICP是通過病史采集、B超、CT、MRCP檢查后仍難以確定病因但反復發(fā)作的CP，占CP總數(shù)的10%～25%，在女性和兒童中比例更高[19]。ICP也具有一定的遺傳學發(fā)病基礎(chǔ)，它與CP相關(guān)的基因突變及拷貝數(shù)變異有關(guān)，主要是PRSS1、SPINK1、CFTR 3個基因的某些位點突變以及PRSS1的拷貝數(shù)變異[20-22]。根據(jù)Mahurkar等[5]的研究，CTSB基因L26V突變的發(fā)生率在SPINK1的N34S突變病例和SPINK1野生型病例之間差異無統(tǒng)計學意義，意味著CTSB基因突變獨立參與了胰腺炎發(fā)病機制。由于發(fā)生在西方國家的ICP和發(fā)生在印度的TCP同時都有著很高的SPINK1突變的發(fā)生率，Weiss等[23]對歐洲ICP和CTSB基因L26V突變的關(guān)系展開了研究。他們研究了德國64例ICP和100例健康對照者，結(jié)果提示隊列中高頻的Val26僅僅代表了一個多態(tài)性位點等位基因的突變，而不能作為ICP的易感因素，認為CTSB基因多態(tài)性位點Val26和歐洲患者的ICP沒有相關(guān)性。Mahurkar等的研究如果不能說明病例組和對照組中種族背景差異，可解釋為CTSB基因可能在TCP而非ICP中發(fā)揮作用。若要更好地闡明CTSB在更多更普遍類型的胰腺炎和各個不同的種族群體中的作用，還需要更多的相關(guān)研究。

3．CTSB基因多態(tài)性位點和其他類型CP：CP是一種多因素的復雜疾病，有多種分型。酒精性胰腺炎是CP的一種主要類型，其遺傳易感性與CTRC、CFTR、SPINK1、PRSS1-PRSS2、CLDN2等有一定相關(guān)性[24-27]。遺傳性胰腺炎的發(fā)生與遺傳水平上PRSS1的功能獲得性錯義突變及拷貝數(shù)變異、SPINK1和CTRC的功能缺失性突變、CFTR和鈣敏感受體基因(calcium sensing receptor gene，CASR)等有關(guān)[28-29]。目前仍無CTSB基因多態(tài)性位點與酒精性胰腺炎和遺傳性胰腺炎的相關(guān)性報道。

綜上所述，溶酶體水解酶CTSB在CP的病理生理過程中起重要作用，國內(nèi)外學者對其多態(tài)性位點與不同類型CP易感性研究結(jié)果不盡一致。其原因可能為參與CP進程的上游因素的相關(guān)基因很多且相互作用，或是研究對象種族之間潛在的差異，或是環(huán)境因素也影響疾病的發(fā)生發(fā)展。未來需要更多的研究結(jié)果以闡明CTSB在胰腺炎和各個不同的種族群體中的作用，而更多的全基因組關(guān)聯(lián)研究(genome-wide association studies，GWAS)和基于高通量測序平臺的外顯子組測序?qū)⒂脕斫忉屧S多未確定的胰腺炎的易感性位點。對CP的病因?qū)W因素和易感性單核苷酸多態(tài)性位點關(guān)系的理解將有助于人們對胰腺炎的早期診斷和治療。

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(本文編輯：屠振興)

10.3760/cma.j.issn.1674-1935.2017.04.020

國家自然科學基金(81270541、81422010、81470884)；上海市教育委員會、教育發(fā)展基金會曙光計劃項目(15SG33)

200433 上海，第二軍醫(yī)大學長海醫(yī)院消化內(nèi)科 上海市胰腺疾病研究所

廖專，Email: liaozhuan@smmu.edu.cn

2016-06-08)