白細(xì)胞介素—13基因多態(tài)性的研究進(jìn)展

王榮+覃海媚+黃華佗+陸玉蘭+王俊利+韋葉生

【關(guān)鍵詞】白細(xì)胞介素13（IL13）；基因多態(tài)性；腫瘤；哮喘；自身免疫性疾病

中圖分類號(hào)：R392.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：ADOI：10.3969/j.issn.10031383.2017.02.028

1993年，Minty和Mckenzie等克隆出人類白細(xì)胞介素13（IL13）的cDNA，并在同年舉行的Keystone細(xì)胞因子專題會(huì)議上正式命名為IL13。人類的IL13主要是由T細(xì)胞活化所產(chǎn)生的一種重要的炎性細(xì)胞因子，部分還可由CD8+T細(xì)胞、活化的單核細(xì)胞及B細(xì)胞等分泌。其主要作用是通過(guò)影響T、B淋巴細(xì)胞的發(fā)育，促進(jìn)B細(xì)胞表面CD23、MHCⅡ的表達(dá)及IgE的合成，增加嗜酸性粒細(xì)胞的生存時(shí)間，在Ⅰ型和Ⅱ型免疫反應(yīng)中均發(fā)揮著重要的作用[1]。單核苷酸多態(tài)性（SNPs）是指在基因組水平上的單個(gè)堿基改變引起DNA的序列變化?？砂l(fā)生于基因組序列的各個(gè)區(qū)域（如啟動(dòng)子區(qū)、外顯子和內(nèi)含子），SNPs處于啟動(dòng)子區(qū)可能影響基因自身的表達(dá)；外顯子的SNPs可影響其編碼的蛋白質(zhì)發(fā)生改變；內(nèi)含子處的SNPs則可影響基因序列的剪接方式等。這些SNP引起DNA序列變化可影響疾病的發(fā)病機(jī)理，所以進(jìn)行基因多態(tài)性的研究有利于進(jìn)一步認(rèn)識(shí)不同個(gè)體或種族與某些疾病的相關(guān)關(guān)系。近年來(lái)，IL13基因多態(tài)性的研究越來(lái)越受到重視，已有許多研究發(fā)現(xiàn)IL13基因存在SNPs，而且這些多態(tài)性在某些疾病的病理和生理機(jī)制中起著重要作用。因此，筆者就近年來(lái)關(guān)于IL13基因多態(tài)性與腫瘤、哮喘、自身免疫性疾病等疾病的發(fā)生、發(fā)展及預(yù)后的研究給予簡(jiǎn)要綜述。

1IL13基因的分子生物學(xué)特性

人IL13基因的長(zhǎng)度為4.6 kb，位于人類第5號(hào)染色體長(zhǎng)臂上（5q23.31），包括4個(gè)外顯子和3個(gè)內(nèi)含子，編碼132個(gè)氨基酸的蛋白質(zhì)，非糖基化的IL13分子量為12.4 ku，而糖基化后為17 ku，與小鼠IL13約有58%的同源性[2～3]。IL13與IL4、IL5、GMCSF和IL3的基因結(jié)構(gòu)比較相似，盡管它們多肽鏈的一級(jí)結(jié)構(gòu)同源性不高，但在三級(jí)結(jié)構(gòu)中都含有由4個(gè)α螺旋組成的核心[4]。IL13的生物功能主要是與IL4相似，都可通過(guò)抑制單核細(xì)胞釋放炎性因子、上調(diào)單核細(xì)胞分泌CD23以及刺激B細(xì)胞生成免疫球蛋白等。此外，IL13與IL4有著共同的信號(hào)通路，兩者可與受體結(jié)合后活化Janus蛋白酪氨酸激酶（JAK）信號(hào)轉(zhuǎn)錄方式和轉(zhuǎn)錄活化蛋白（STAT）信號(hào)通路，尤其是通過(guò)STAT6信號(hào)通路進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)調(diào)節(jié)靶基因的表達(dá)[5]。IL13還具有活化巨噬細(xì)胞的生物學(xué)功能等[6]。其基因的多態(tài)性位點(diǎn)數(shù)目龐大，目前在NCBI上已經(jīng)公布的IL13基因SNPs位點(diǎn)約340個(gè)，分別為在內(nèi)含子、啟動(dòng)子、外顯子等位置的突變。

2IL13基因多態(tài)性與哮喘的關(guān)系

哮喘是一種主要以嗜酸性粒細(xì)胞浸潤(rùn)引起的氣道炎癥性反應(yīng)和氣道高反應(yīng)性為特點(diǎn)的疾病，其發(fā)病危險(xiǎn)因素包括宿主因素（即遺傳因素）和環(huán)境因素兩個(gè)方面，其中遺傳因素可表現(xiàn)為反復(fù)咳嗽、喘息或過(guò)敏性疾?。ㄟ^(guò)敏性鼻炎、特應(yīng)性皮炎）等。目前已有研究表明基因遺傳多態(tài)性在哮喘的發(fā)病過(guò)程中可能有著重要作用[7]，特別是IL13基因多態(tài)性與哮喘發(fā)病的相關(guān)關(guān)系成為學(xué)者關(guān)注的焦點(diǎn)問(wèn)題。IL13及IgE等蛋白水平的升高是哮喘炎癥表現(xiàn)的重要指標(biāo)，且哮喘患者TSLP水平與IL13及IgE水平呈正相關(guān)[8]。Dixit P等人采用病例對(duì)照法對(duì)500名印度受試者進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)攜帶IL13基因rs1800925位點(diǎn)顯性模型可增加哮喘風(fēng)險(xiǎn)達(dá)到1.49倍，首次發(fā)現(xiàn)IL13基因rs1800925位點(diǎn)和IL4R基因rs1805010存在基因間相互作用的關(guān)系，存在這兩個(gè)位點(diǎn)的突變雜合型（AG和CT）的個(gè)體可使哮喘患病風(fēng)險(xiǎn)增加達(dá)2倍，而野生純合型（CC/AA）起保護(hù)作用[9]。意大利學(xué)者Accordini S等人對(duì)IL13基因rs20541C/T和rs848T/G多態(tài)性與哮喘嚴(yán)重程度的相關(guān)性開(kāi)展了探究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)rs848位點(diǎn)G等位基因的攜帶者可增加哮喘的嚴(yán)重程度，同一基因區(qū)域的rs20541與哮喘嚴(yán)重程度無(wú)關(guān)；進(jìn)行連鎖不平衡分析時(shí)，這兩位點(diǎn)呈強(qiáng)烈連鎖不平衡關(guān)系且處于同一單倍體域，目前還有待進(jìn)一步研究其單倍型與哮喘病情的相關(guān)關(guān)系[10]。Liu Q等[11]研究了IL13基因rs1800925、C1923T、rs20541及RANTES基因G28C與哮喘的關(guān)系，其中rs20541位點(diǎn)的AA基因型在哮喘組和對(duì)照組的頻率分別為13.0%和5.5%，兩者存在顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，AA基因型可增加哮喘的危險(xiǎn)性。同時(shí)，他們首次證實(shí)了IL13基因和RANTES基因的多態(tài)性可共同影響哮喘發(fā)生，但具體的發(fā)病機(jī)理有待進(jìn)一步研究。

Tsai CH等[12]對(duì)中國(guó)臺(tái)灣3577名兒童進(jìn)行研究，經(jīng)Logistic回歸分析后獲得IL13基因rs1800925、rs20541和rs848均與哮喘發(fā)病有關(guān)，攜帶這三個(gè)位點(diǎn)的h1011單倍型的個(gè)體接觸地毯會(huì)加重哮喘的喘息，且嚴(yán)重程度有劑量效應(yīng)關(guān)系，提出種族差異可能影響基因與環(huán)境的相互作用。Liang W等采用SNaPshot法分析位于IL13基因5側(cè)翼序列的rs2158177位點(diǎn)和內(nèi)含子區(qū)的rs1295687位點(diǎn)的基因型、等位基因與哮喘的關(guān)系，結(jié)果顯示rs2158177位點(diǎn)的GG基因型降低哮喘的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)，可作為哮喘的一個(gè)保護(hù)性因子[13]。廣州的王紅利用瓊脂糖凝膠電泳和免疫化學(xué)發(fā)光法分別檢測(cè)IL13基因第3內(nèi)含子中的+1923位點(diǎn)多態(tài)性和血漿中的IgE水平，發(fā)現(xiàn)+1923位點(diǎn)多態(tài)性與哮喘有關(guān)，T等位基因攜帶者血漿中的IgE水平顯著增高[14]。新疆的周廣花等[15]用聚合酶鏈法（PCR）和基因測(cè)序法對(duì)IL13基因的rs20541進(jìn)行SNP分型，同時(shí)用酶聯(lián)免疫吸附法（ELISA）測(cè)定個(gè)體血清中IL13水平，結(jié)果發(fā)現(xiàn)IL13基因rs20541位點(diǎn)的多態(tài)性與血清IL13水平不具有相關(guān)性，并推測(cè)該基因多態(tài)性與維吾爾族兒童的哮喘發(fā)病無(wú)相關(guān)性。目前關(guān)于IL13基因多態(tài)性和哮喘的相關(guān)關(guān)系還存在很多爭(zhēng)議，還需要進(jìn)行大量的研究。

3IL13基因多態(tài)性與腫瘤發(fā)生發(fā)展

腫瘤是一直困擾醫(yī)學(xué)界的難題，也是學(xué)者研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。細(xì)胞因子與相關(guān)的腫瘤間的關(guān)系一直倍受關(guān)注，其中IL13基因多態(tài)性與腫瘤的發(fā)病及預(yù)后關(guān)系成為近年來(lái)研究的焦點(diǎn)。

已有很多研究發(fā)現(xiàn)，IL13基因多態(tài)性和部分腫瘤的發(fā)生、發(fā)展有關(guān)（神經(jīng)膠質(zhì)瘤、肝癌等）。學(xué)者Shamran HA 對(duì)IL13基因的rs20541位點(diǎn)進(jìn)行擴(kuò)增后測(cè)序，發(fā)現(xiàn)此位點(diǎn)的A等位基因頻率在對(duì)照組顯著高于病例組，頻率分別為36.25%、5.73%，兩者有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，提示IL13基因rs20541位點(diǎn)的A等位基因可以作為神經(jīng)膠質(zhì)瘤的保護(hù)因子[16]。DengY等人在398例HBV陽(yáng)性患者（192例肝癌、206例慢性肝炎）與192例正常人的對(duì)照研究中發(fā)現(xiàn)，IL13基因的rs20541位點(diǎn)的GA基因型也可減少肝癌的患病風(fēng)險(xiǎn)[17]。此外，IL13基因多態(tài)性還與腫瘤的預(yù)后存在相關(guān)性（如乳腺癌、膀胱癌）。Murray JL等人建立Cox生存模型分析IL13基因多態(tài)性與乳腺癌的預(yù)后之間是否有關(guān)。通過(guò)調(diào)整年齡、病情分期、治療情況等因素后，發(fā)現(xiàn)IL13基因rs1800925位點(diǎn)可作為乳腺癌短時(shí)間復(fù)發(fā)的預(yù)測(cè)因子[18]。Chu H等[19]關(guān)于吸煙、基因多態(tài)性與膀胱癌的研究發(fā)現(xiàn)，與非吸煙者相比，吸煙者攜帶IL13基因rs1800925位點(diǎn)的T等位基因可增加膀胱癌風(fēng)險(xiǎn)2.57倍。進(jìn)一步采用多因子降維（MDR）的統(tǒng)計(jì)學(xué)方法分析得到IL13、IL4及IL4R三者基因突變的交互作用能增加膀胱癌患病風(fēng)險(xiǎn)，這提示基因突變可共同交互作用于疾病。但Xiao L等[20]研究了IL13基因啟動(dòng)子區(qū)rs1800925位點(diǎn)與直腸癌的預(yù)后及新輔助治療反應(yīng)的預(yù)測(cè)關(guān)系，其采集了58例患者的直腸活檢組織，進(jìn)行DNA提取和測(cè)序分析，發(fā)現(xiàn)IL13基因的rs1800925位點(diǎn)多態(tài)性與中國(guó)漢族人群局部直腸癌的預(yù)后和預(yù)測(cè)新輔助放化療后反應(yīng)無(wú)相關(guān)性。由此可見(jiàn)，今后仍需進(jìn)一步擴(kuò)大樣本量或控制其他影響因素的研究，尋找IL13基因多態(tài)性與腫瘤的發(fā)病及預(yù)后相關(guān)的作用機(jī)制。

4IL13基因多態(tài)性與自身免疫性疾病

目前有些研究者對(duì)IL13基因多態(tài)性與自身免疫性疾病的關(guān)系做了相關(guān)性的探討，這為研究IL13基因多態(tài)性與疾病的關(guān)系開(kāi)辟了新方向。比如巴西學(xué)者Léa Campos de Oliveira等[21]采用限制性片段多態(tài)性檢驗(yàn)方法對(duì)IL13基因rs20541位點(diǎn)進(jìn)行基因分型，在117名自身免疫性肝炎患者和227名健康人對(duì)比的結(jié)果顯示，IL13基因rs20541位點(diǎn)的A等位基因純合子可通過(guò)增加IL13配體與受體的親和力影響I型自身免疫性肝炎的發(fā)病，隨后經(jīng)調(diào)整影響因素后依然得到相同的結(jié)論，充分證實(shí)了兩者的相關(guān)關(guān)系；他們進(jìn)一步研究還發(fā)現(xiàn)IL13基因的這種多態(tài)性可使IgE的表達(dá)水平增加。Seyfizadeh N等[22]對(duì)IL13基因的rs1800925、rs1881457和rs20541三個(gè)位點(diǎn)的研究發(fā)現(xiàn)，rs1800925位點(diǎn)的CC基因型及C等位基因、rs1881457的CC基因型及C等位基因、rs20541位點(diǎn)的AA基因型及A等位基因與硬化癥密切相關(guān)。但是，西班牙學(xué)者Broen JC在2488例硬化癥患者和2246例健康人的研究結(jié)果顯示，rs20541位點(diǎn)和rs1800925位點(diǎn)的多態(tài)性和硬化癥發(fā)病無(wú)關(guān)[23]。關(guān)于IL13基因多態(tài)性和類風(fēng)濕的關(guān)系研究，Wang MJ等人運(yùn)用SNPscanTMkit技術(shù)對(duì)615名類風(fēng)濕病人和839名健康人進(jìn)行基因分型，IL13基因的rs1800925位點(diǎn)的 CT基因型和C等位基因攜帶者增加了紅細(xì)胞沉降率小于25 mm/h患者的風(fēng)險(xiǎn)[24]。Pavkova Goldbergova M等人對(duì)IL13基因rs1800925多態(tài)性與類風(fēng)濕進(jìn)行了研究，采取影像學(xué)指標(biāo)TSS/month判斷其多態(tài)性與類風(fēng)濕病情發(fā)展關(guān)系，結(jié)果發(fā)現(xiàn)rs180925位點(diǎn)的T等位基因在類風(fēng)濕的病情發(fā)展較快組中分布頻率高，提出此位點(diǎn)與類風(fēng)濕的病情活動(dòng)性存在相關(guān)性[25]。除了上述疾病外，IL13基因多態(tài)性還與過(guò)敏性鼻炎[26]、艾滋病人失眠癥[27]等相關(guān)。所以，研究IL13基因多態(tài)性與疾病的關(guān)系有廣闊的前景和重要的意義。

5小結(jié)與展望

IL13基因多態(tài)性與疾病發(fā)生、發(fā)展及預(yù)后的研究有助于人們深入認(rèn)識(shí)疾病發(fā)病機(jī)制。IL13在炎癥反應(yīng)方面起到的作用受到了廣大研究者的關(guān)注，針對(duì)IL13的生物學(xué)功能、信號(hào)通路及與疾病的病理生理機(jī)制的研究逐步增多，但是關(guān)于IL13基因多態(tài)性和疾病的相關(guān)性研究還比較少?，F(xiàn)關(guān)于IL13基因多態(tài)性的研究主要集中在rs20541、rs1800925和rs848這些位點(diǎn)，其中rs20541位點(diǎn)是編碼IL13基因的第4個(gè)外顯子中的2044位堿基G突變?yōu)锳，致使130位的精氨酸被替換為谷氨酸；rs1800925位點(diǎn)則是位于IL13基因轉(zhuǎn)錄的啟動(dòng)子區(qū)，其可以調(diào)控基因的表達(dá)；而rs848位點(diǎn)在IL13第4外顯子，可影響蛋白質(zhì)表達(dá)。因此，這些位點(diǎn)可作為我們?cè)趯?duì)IL13基因多態(tài)性與其他疾病的關(guān)系研究時(shí)的優(yōu)先考慮對(duì)象。近年來(lái)關(guān)于IL13基因多態(tài)性和疾病的關(guān)系的探究中，不同國(guó)家乃至同一國(guó)家的不同區(qū)域研究獲得的結(jié)論并不一致?？紤]其可能有著多方面的原因：（1）部分疾病是多基因影響的遺傳性疾?。唬?）不同的研究者選取的研究個(gè)體存在差異；（3）不同的地區(qū)人群有其自身的遺傳特點(diǎn)等。這也正體現(xiàn)了腫瘤、哮喘等疾病受遺傳和生活環(huán)境等多種因素的作用。因此，在今后的研究中，我們應(yīng)當(dāng)注意增加研究的樣本量，考慮種族間差異，實(shí)施多地區(qū)的重復(fù)研究，探討多基因之間的交互影響，這些成果將促進(jìn)臨床疾病的預(yù)防和治療。

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（收稿日期：2016-12-02修回日期：2017-04-07）

（編輯：梁明佩）

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金（81260234；81560552）

作者簡(jiǎn)介：王榮，男，在讀碩士研究生，研究方向：臨床免疫學(xué)及分子生物學(xué)檢驗(yàn)。Email：rongwang50@163.com

▲通信作者：韋葉生。Email：867084863@qq.com