膝骨性關(guān)節(jié)炎易感性與相關(guān)基因多態(tài)性研究進(jìn)展

廖林波+王小超+梁俊卿+農(nóng)峰+藍(lán)常貢

【關(guān)鍵詞】膝骨性關(guān)節(jié)炎；易感性；基因多態(tài)性

中圖分類號(hào)：R684.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：ADOI：10.3969/j.issn.1003-1383.2017.06.024

膝骨性關(guān)節(jié)炎（knee osteoarthritis，KOA）是一種常見于老年人群的骨關(guān)節(jié)疾病，主要表現(xiàn)為滑膜炎、進(jìn)行性軟骨損失、骨贅形成和軟骨下硬化為特征的慢性疾病。目前手術(shù)聯(lián)合非手術(shù)的綜合治療方式使KOA患者生活質(zhì)量有一定的改善，但因其發(fā)病緩慢且病情易反復(fù)，該病致畸率仍頗高。KOA已被認(rèn)為是一種多因素（比如：年齡、炎癥、肥胖、損傷等）和多基因型疾病，且有許多最新研究報(bào)道，其基因位點(diǎn)的多態(tài)性極有可能增加了KOA的易感性。因此了解基因多態(tài)性與KOA易感性的關(guān)系，對(duì)KOA的診斷、治療及預(yù)后將會(huì)有重要的臨床意義。筆者就此做如下綜述。

1解整合素金屬蛋白酶-12（a disintegfin and metalloprotease 12，ADAM-12）基因

ADAM-12又名鼠融合素-α，最初由Yagami等發(fā)現(xiàn)，其定位于人的10（q26.3）號(hào)染色體上。ADAM-12是一種具有細(xì)胞結(jié)合和細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)特性的活性金屬蛋白酶。研究發(fā)現(xiàn)，在KOA患者的血清中ADAM12-S蛋白高度表達(dá)，且這種升高與疾病的嚴(yán)重程度相關(guān)[1]，另有資料顯示[2～4]，ADAM-12基因的表達(dá)及其基因的突變與骨關(guān)節(jié)炎密切相關(guān)，這初步提示，該分子基因多態(tài)性很可能與KOA易感性相關(guān)。Poonpet等[5]在一項(xiàng)評(píng)估ADAM-12（rs3740199）多態(tài)性與KOA在泰國人群中的易感性之間是否存在相關(guān)性中發(fā)現(xiàn)，ADAM-12中的rs3740199位點(diǎn)多態(tài)性與泰國男性患者的KOA易感性相關(guān)，且其攜帶有CC基因型的個(gè)體罹患KOA風(fēng)險(xiǎn)最高。在基于以中國漢族人群的病例對(duì)照研究[6]發(fā)現(xiàn)，其基因位點(diǎn)rs3740199的變化能顯著影響中國漢族人群患KOA的易感性。此外有研究發(fā)現(xiàn)[7]，該分子位點(diǎn) rs1871054多態(tài)性被發(fā)現(xiàn)和中國漢族人群罹患KOA易感性顯著相關(guān)。Wang等[8]通過進(jìn)一步的研究同樣發(fā)現(xiàn)，ADAM-12基因內(nèi)的rs1871054多態(tài)性是增加骨關(guān)節(jié)炎（OA）易感性和嚴(yán)重性的風(fēng)險(xiǎn)因素。截止目前關(guān)于KOA易感性與ADAM-12基因多態(tài)性的報(bào)道和研究還尚少。

2白介素因子基因

2.1白介素-1（interleukin-1，IL-1）基因IL-1作為一種常見的細(xì)胞因子，其包含兩種亞型，即IL-1α、IL-1β，該基因位于人2號(hào)染色體。IL-1及其傳導(dǎo)通路在KOA的發(fā)生和發(fā)展中作用不容忽視。該分子能通過不同途徑影響軟骨的分解和合成代謝，從而引發(fā)軟骨的代謝失衡，最終導(dǎo)致KOA的發(fā)生。研究表明IL-1位點(diǎn)基因多態(tài)性可增加KOA易感性[9]。有研究報(bào)道[10]，IL-1β位點(diǎn)rs16944-511C/T、rs114363+3954C/T和rs1143627-31C/T為單體型TCT和CCC時(shí)，罹患KOA風(fēng)險(xiǎn)性極大增加。另外，Na等[11]首次報(bào)道IL1R1多態(tài)性與中國西北漢族人群膝關(guān)節(jié)OA易感性相關(guān)。目前雖然對(duì)該分子易感性與KOA研究較多，但得出的結(jié)果尚存在爭議[12]，究其原因可能是KOA在不同群體、地域環(huán)境、性別及年齡等因素都會(huì)對(duì)其造成一定的影響。

2.2白介素-4（interleukin-4，IL-4）基因IL-4是一種強(qiáng)的軟骨保護(hù)性細(xì)胞因子，該基因內(nèi)的多態(tài)性可能是OA的危險(xiǎn)因素。研究顯示[13～14]，OA患者外周血中sIL-4R濃度明顯高于健康對(duì)照組，且與該病的嚴(yán)重程度成正相關(guān)。這初步表明白介素-4基因多態(tài)性與KOA易感性有關(guān)。Yigit等[15]通過調(diào)研了202名膝關(guān)節(jié)OA患者，同期抽取180名健康者做對(duì)照，通過分離基因組DNA并使用特異性引物的聚合酶鏈反應(yīng)方法，隨后進(jìn)行限制性片段長度多態(tài)性（RFLP）分析測定IL-4基因70 bp可變數(shù)量的串聯(lián)重復(fù)（VNTR）多態(tài)性。研究顯示，IL-4基因內(nèi)含子3 VNTR多態(tài)性可能是土耳其研究人群中膝關(guān)節(jié)OA的遺傳易感因素。

2.3白介素-16（interleukin-16，IL-16）基因IL-16是一種多效應(yīng)細(xì)胞因子，在炎癥性疾病的病理生理過程中起重要作用。IL-16在與膝關(guān)節(jié)OA相關(guān)的滑膜炎和軟骨破壞的發(fā)病中扮演重要作用，且該細(xì)胞因子水平的變化與疾病易感性和嚴(yán)重性有一定相關(guān)性，而其表達(dá)水平主要受細(xì)胞因子編碼基因中的單核苷酸多態(tài)性的影響。說明該分子基因多態(tài)性與膝關(guān)節(jié)OA易感性相關(guān)。Liu等[16]在檢測IL-16 三個(gè)位點(diǎn)（rs11556218、rs4778889、rs4072111）單核苷酸多態(tài)性與原發(fā)性膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎的易感性時(shí)發(fā)現(xiàn)，其攜帶有T/G基因型在rs11556218中能大大降低原發(fā)性膝關(guān)節(jié)OA的罹患風(fēng)險(xiǎn)，而含有C/T基因型在rs4072111位點(diǎn)卻增加了原發(fā)性膝關(guān)節(jié)OA的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。采用Logistic回歸分析方法發(fā)現(xiàn)在（rs4778889、rs11556218）為TTT單倍型時(shí)，增加了原發(fā)性KOA的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)，然而為GCC單倍型時(shí)，卻顯著降低了原發(fā)性KOA的風(fēng)險(xiǎn)。這與Luo等[17]研究結(jié)果大致符合。另外，關(guān)于IL-16基因多態(tài)性與其他相關(guān)疾病的關(guān)系也初步得到了證實(shí)[18～19]。

2.4其他白介素因子基因除了上述幾種白介素因子基因外，研究還發(fā)現(xiàn)白介素-6（interleukin-6，IL-6）、白介素-17（interleukin-17，IL-17）基因多態(tài)性也與膝關(guān)節(jié)OA易感性息息相關(guān)。IL-6作為白介素的一種，能夠誘導(dǎo)IL-1來影響關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞的代謝，且該分子基因的多態(tài)性在關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞降解過程中發(fā)揮的作用不容忽視[20]。OA患者中炎性因子IL-6有呈現(xiàn)高表達(dá)趨勢[21]，而IL-6的轉(zhuǎn)錄和翻譯水平又受其基因位點(diǎn)多態(tài)性的調(diào)控，提示IL-6的基因多態(tài)性與KOA相關(guān)。國外部分研究指出[22]，在分析老年人IL-6基因（SNP-572G/C）啟動(dòng)子區(qū)域-572部分的單核苷酸多態(tài)性與KOA之間的關(guān)系時(shí)，發(fā)現(xiàn)IL-6基因多態(tài)性與老年人OA的嚴(yán)重程度密切相關(guān)，并且在rs1800796位點(diǎn)GC和CC基因型的個(gè)體中IL-6血清水平顯著降低，提示其可能對(duì)KOA患者具有一定的保護(hù)作用。最近研究發(fā)現(xiàn)IL-17在炎癥和自身免疫疾病中的重要性正變得越來越明顯。另外，Han等[23]在一項(xiàng)關(guān)于IL-17A和IL-17F單核苷酸多態(tài)性與韓國人群對(duì)OA易感性的關(guān)系時(shí)發(fā)現(xiàn)，IL-17AG-197A的多態(tài)性可能與韓國人群發(fā)生OA易感性密切相關(guān)。然而，IL-17FT7488C多態(tài)性與OA易感性之間并沒有發(fā)現(xiàn)相關(guān)性。endprint

3緩激肽B2受體基因（bradykinin B2 receptor，BDKRB2）

緩激肽是一種血管擴(kuò)張劑和炎性多肽。有學(xué)者報(bào)道，在OA患者的滑膜液中能夠檢測到緩激肽，并且其表達(dá)水平與滑膜炎的嚴(yán)重程度相關(guān)[24]。此外，研究資料顯示BDKRB2存在于人體滑膜組織和滑膜細(xì)胞[25～26]且長期緩激肽刺激人類滑膜細(xì)胞能夠?qū)е翴L-6和IL-8的釋放增加[27]，從而誘發(fā)KOA的發(fā)生、發(fā)展。Chen等[28]研究發(fā)現(xiàn)，BDKRB2+9/-9多態(tài)性可以通過改變TLR-2表達(dá)來影響膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎的促炎細(xì)胞因子水平變化。進(jìn)一步的研究還發(fā)現(xiàn)[29]，BDKRB2 +9/-9bp多態(tài)性可能作為骨關(guān)節(jié)炎的遺傳調(diào)節(jié)劑，并在骨關(guān)節(jié)炎的炎癥過程中發(fā)揮重要作用。然而，目前關(guān)于BDKRB2多態(tài)性與KOA易感性的作用機(jī)制仍不十分明了。

4雌激素受體（estrogen receptor alpha，ER）基因

雌激素歸屬于類固醇類激素，ER包含兩種類型即：ER-α和ER-β。雌激素在調(diào)節(jié)關(guān)節(jié)軟骨代謝方面起著重要的作用。其發(fā)揮生物學(xué)功能主要是通過其受體所介導(dǎo)信號(hào)通路來完成。而ER表達(dá)受其基因多態(tài)性的影響，提示ER基因多態(tài)性與KOA易感性有關(guān)。Lee等[30]在研究雌激素受體-β基因多態(tài)性與韓國人群KOA的關(guān)系中發(fā)現(xiàn)，攜帶A等位基因或AA基因型的rs1256049位點(diǎn)可顯著增加KOA的罹患風(fēng)險(xiǎn)。Wang等[31]在一項(xiàng)薈萃分析中發(fā)現(xiàn)，rs2234693位點(diǎn)的多態(tài)性可增加KOA發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。另外一項(xiàng)薈萃分析還發(fā)現(xiàn)該基因位點(diǎn)rs9340799多態(tài)性極有可能與OA的罹患風(fēng)險(xiǎn)有關(guān)。以上研究結(jié)果與Da等[32]在一項(xiàng)病例-對(duì)照研究中得出結(jié)論基本相符。因此，各項(xiàng)研究結(jié)果初步提示，ER基因多態(tài)性與KOA易感性密切相關(guān)。

5其他因子基因

KOA易感性還和其他相關(guān)因子的基因多態(tài)性密切相關(guān)，如基質(zhì)金屬蛋白酶-3（Matrix metalloproteinase，MMP-3）基因、瘦素受體（leptin receptor，LEPR）基因和生長分化因子-5（growth differentiation factor 5，GDF-5）基因?；|(zhì)金屬蛋白酶家族包括26個(gè)成員，其中MMP-3與KOA的形成有關(guān)。Honsawek等[33]通過200例KOA患者和健康對(duì)照組MMP-3的位點(diǎn)-1612 5A/6A多態(tài)性的基因型分布和等位基因頻率統(tǒng)計(jì)研究時(shí)發(fā)現(xiàn)，5A或6A基因型在KOA患者與健康組中無明顯差異，提示該位點(diǎn)的基因多態(tài)性對(duì)罹患KOA并無顯著的差異性。瘦素歸屬于蛋白質(zhì)類激素，發(fā)揮其生物學(xué)作用主要通過與其體內(nèi)LEPR結(jié)合，并能夠調(diào)節(jié)關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞代謝和參與免疫炎癥過程，進(jìn)而影響KOA的病理生理過程[34]。此外Yang等[35]研究發(fā)現(xiàn)，LEPR（rs1137101）的遺傳變異與漢族人群KOA易感性密切相關(guān)，該研究提示其可能作為確定發(fā)生KOA風(fēng)險(xiǎn)的潛在因素。GDF-5基因含有3個(gè)內(nèi)含子，位于染色體20（q11.2）上，全長跨度21.43 kb。有學(xué)者認(rèn)為，GDF-5在KOA患者疾病的發(fā)生進(jìn)展過程中的作用不容忽視?；谝豁?xiàng)病例對(duì)照研究的薈萃分析發(fā)現(xiàn)[36]，在不同種族人群研究中，GDF-5（+104T/C）基因多態(tài)性是KOA患者的保護(hù)因素。

6展望

綜上所述，膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎發(fā)病過程十分復(fù)雜，其受諸多細(xì)胞因子基因的影響，相互作用共同決定著KOA的發(fā)生發(fā)展。目前有關(guān)KOA的候選基因多態(tài)性研究雖有很多，但仍未得出一致的結(jié)論。因此，研究者仍需要進(jìn)行大樣本、多種族以及多中心的聯(lián)合調(diào)研去獲得既全面且多數(shù)研究者較為認(rèn)同的研究結(jié)論。相信隨著對(duì)KOA發(fā)病研究機(jī)制的不斷深入，未來設(shè)計(jì)出新型靶向藥物治療KOA將可能會(huì)進(jìn)入一個(gè)新平臺(tái)。

參考文獻(xiàn)

[1] Kerna I，Kisand K，Laitinen P，et al.Association of ADAM12-S protein with radiographic features of knee osteoarthritis and bone and cartilage markers[J].Rheumatol Int，2012，32（2）：519-523.

[2] Valdes AM，Hart DJ，Jones KA，et al.Association study of candidate genes for the prevalence and progression of knee osteoarthritis[J].Arthritis Rheum，2004，50（8）：2497-2507.

[3] Kerna I，Kisand K，Laitinen P，et al.Association of ADAM12-S protein with radiographic features of knee osteoarthritis and bone and cartilage markers[J].Rheumatol Int，2012，32（2）：519-523.

[4] Shin MH，Lee SJ，Kee SJ，et al.Genetic association analysis of GDF5 and ADAM12 for knee osteoarthritis[J].Joint Bone Spine，2012，79（5）：488-491.

[5] Poonpet T，Tammachote R，Tammachote N，et al.Association between ADAM12 polymorphism and knee osteoarthritis in Thai population[J].Knee，2016，23（3）：357-361.endprint

[6] 汪冉.解整合素金屬蛋白酶12基因的單核苷酸多態(tài)性與膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎易感性的關(guān)系：中國漢族人群中的病例對(duì)照研究[A].浙江省醫(yī)學(xué)會(huì)骨科學(xué)分會(huì).2015年浙江省骨科學(xué)學(xué)術(shù)年會(huì)論文匯編—基礎(chǔ)與骨病學(xué)組專題[C].浙江省醫(yī)學(xué)會(huì)骨科學(xué)分會(huì)，2015.

[7] Lou S，Zhao Z，Qian J，et al.Association of single nucleotide polymorphisms in ADAM12 gene with susceptibility to knee osteoarthritis：a case-control study in a Chinese Han population[J].Int J Clin Exp Pathol，2014，7（8）：5154-5159.

[8] Wang L，Guo L，Tian F，et al.Analysis of single nucleotide polymorphisms within ADAM12 and risk of knee osteoarthritis in a Chinese Han population[J].Biomed Res Int，2015（2015）：518643.

[9] Akagi R，Akatsu Y，F(xiàn)isch KM，et al.Dysregulated circadian rhythm pathway in human osteoarthritis：NR1D1 and BMAL1 suppression alters TGF-Β and IL-1Β signaling in chondrocytes[J].Osteoarthritis Cartilage.2017，25（6）：943-951.

[10] 申成凱，呂成昱，王英振，等.白介素-1β基因多態(tài)性與晚期膝骨關(guān)節(jié)炎易感性的關(guān)聯(lián)性研究[J].中華關(guān)節(jié)外科雜志（電子版），2013，7（3）：378-385.

[11] Na Y，Bai R，Zhao Z，et al.IL1R1 gene polymorphisms are associated with knee osteoarthritis risk in the Chinese Han population[J].Oncotarget，2017，8（3）：4228.

[12] Kaarvatn MH，Jotanovic Z，Mihelic R，et al.Associations of the in Terleukin-1 gene locus polymorphisms with risk to hip and knee osteoarthritis：gender and subpopulation differences[J].Scandinavian J Immunol，2013，77（2）：151-161.

[13] 陳文革，楊朝暉，劉清高，等.骨關(guān)節(jié)炎嚴(yán)重程度與血清IL-4和sIL-4R水平的相關(guān)性研究[J].解放軍醫(yī)學(xué)雜志，2015，40（1）：63-65.

[14] 楊磊，杜剛，勞山.骨關(guān)節(jié)炎中的炎性因子與骨關(guān)節(jié)嚴(yán)重程度相關(guān)性分析[J].基因組學(xué)與應(yīng)用生物學(xué)，2016，35（10）：2561-2566.

[15] Yigit S，Inanir A，Tekcan A，et al.Significant association of interleukin-4 gene intron 3 VNTR polymorphism with susceptibility to knee osteoarthritis[J].Gene，2014，537（1）：6-9.

[16] Liu Z，Ma L，Qiu S，et al.Genetic polymorphisms of interleukin-16 are associated with susceptibility to primary knee osteoarthritis[J].Int J Clin Exp Med，2015，8（1）：1401-1405.

[17] Luo SX，Li S，Zhang XH，et al.Genetic polymorphisms of interleukin-16 and risk of knee osteoarthritis[J].PLoS One，2015，10（5）：e0123442.

[18] 劉珍，吳圣豪，鄭翠蘋.多發(fā)性骨髓瘤患者血清IL-16水平的檢測和意義[J].臨床血液學(xué)雜志，2015，28（7）：594-596.

[19] 黃娟，李丹青，孟健，何躍東.白細(xì)胞介素16基因多態(tài)性與卵巢癌的相關(guān)性[J].中國優(yōu)生與遺傳雜志，2015，23（1）：14-15，63.

[20] Haseeb A，Leigh D，Haqqi TM.A small molecule harpagoside inhibits IL-1beta-induced expression of IL-6 by blocking the expression of C-FOS in primary human osteoarthritis chondrocytes[J].Osteoarthritis Cartilage，2015（23）：A155-A156.

[21] 陳亮，楊曉凌.骨關(guān)節(jié)炎患者血清中炎性因子IL-1β、IL-6和COX-2的表達(dá)[J].中國臨床醫(yī)學(xué)，2016，23（1）：61-62.

[22] Fernandes MT，F(xiàn)ernandes KB，Marquez AS，et al.Association of interleukin-6 gene polymorphism （rs1800796） with severity and functional status of osteoarthritis in elderly individuals[J].Cytokine，2015，75（2）：316-320.endprint

[23] Han L，Lee HS，Yoon JH，et al.Association of IL-17A and IL-17F single nucleotide polymorphisms with susceptibility to osteoarthritis in a Korean population[J].Gene，2014，533（1）：119-122.

[24] Bellucci F，Meini S，Cucchi P，et al.Synovial fluid levels of bradykinin correlate with biochemical markers for cartilage degradation and inflammation in knee osteoarthritis[J].Osteoarthritis Cartilage，2013，21（11）：1774-1780.

[25] Bathon JM，Manning DC，Goldman DW，et al.Characterization of kinin receptors on human synovial cells and upregulation of receptor number by interleukin-1[J].J Pharmacol Exp Ther，1992，260（1）：384-392.

[26] Cassim B，Naidoo S，Ramsaroop R.Immunolocalization of bradykinin receptors on human synovial tissue[J].Immunopharmacology，1997，36（2-3）：121-125.

[27] Bellucci F，Cucchi P，Catalani C，et al.Novel effects mediated by bradykinin and pharmacological characterization of bradykinin b2 receptor antagonism in human synovial fibroblasts[J].Br J Pharmacol，2009，158（8）：1996-2004.

[28] Chen S，Zhang L，Xu R，et al.The BDKRB2 +9/-9 Polymorphisms Influence Pro-Inflammatory Cytokine Levels in Knee Osteoarthritis by Altering TLR-2 Expression：Clinical and in Vitro Studies[J].Cell Physiol Biochem，2016，38（3）：1245-1256.

[29] Chen S，Zhang L，Xu R，et al.BDKRB2 +9/-9 bp polymorphisms influence BDKRB2 expression levels and NO production in knee osteoarthritis[J].Exp Biol Med （Maywood），2017，242（4）：422.

[30] Lee SW，Song JH，Choi WS，et al.The single nucleotide polymorphism （SNP） of the estrogen receptor-β gene，rs1256049，is associated with knee osteoarthritis in Korean population[J].Knee，2014，21（1）：242-246.

[31] Wang Q，Yan XB，Sun QQ，et al.Genetic polymorphism of the estrogen receptor alpha gene and susceptibility to osteoarthritis：evidence based on 15，022 subjects[J].Curr Med Res Opin，2015，31（6）：1047-1055.

[32] Dai X，Wang C，Dai J，et al.Association of Single Nucleotide Polymorphisms in Estrogen Receptor Alpha Gene with Susceptibility to Knee Osteoarthritis：A Case-Control Study in a Chinese Han Population[J].Biomed Research International，2014，2014：151457.

[33] Honsawek S，Malila S，Yuktanandana P，et al.Association of MMP-3 （-1612 5A/6A） polymorphism with knee osteoarthritis in Thai population[J].Rheumatol Int，2013，33（2）：435-439.

[34] 馬曉軍，郭浩輝，郝紹文，等.寧夏回族原發(fā)性膝骨性關(guān)節(jié)炎與瘦素受體基因多態(tài)性的相關(guān)性[J].遺傳，2013，35（3）：359-364.

[35] Yang J，Du H，Lv J，et al.Association of rs1137101 polymorphism in LEPR and susceptibility to knee osteoarthritis in a Northwest Chinese Han population[J].BMC Musculoskelet Disord，2016，17 （1）：311.

[36] Jiang D，Hao Z，F(xiàn)an D，et al.J Orthop Surg Res.Association between GDF5+104T/C polymorphism and knee osteoarthritis in Caucasian and Asian populations：a meta-analysis based on case-control studies[J].J Orthop Surg Res，2016，11（1）：104.

（收稿日期：2017-01-16修回日期：2017-02-08）

（編輯：梁明佩）-±s）endprint