炎癥性腸病常見基因多態(tài)性*

周文鵬　白愛平

南昌大學(xué)第一附屬醫(yī)院消化內(nèi)科(330006)

炎癥性腸病(inflammatory bowel disease, IBD)包括潰瘍性 結(jié)腸炎(ulcerative colitis, UC)和克羅恩病(Crohn’s disease, CD)，是一組腸道慢性復(fù)發(fā)性炎癥性疾病。IBD在歐美國家白種人及其后裔中患病率較高，但近年來隨著飲食結(jié)構(gòu)和環(huán)境的改變，我國乃至整個(gè)亞洲地區(qū)的IBD患者逐年增多。由于其慢性難治性特點(diǎn)，病因研究成為IBD相關(guān)研究的主要方向。IBD的病因仍不清楚，主要有遺傳、免疫、環(huán)境、感染等因素，總結(jié)目前研究其發(fā)病機(jī)制可能為：環(huán)境因素作用于遺傳易感者，在腸道微生物的參與下，引起腸道免疫應(yīng)答異常，導(dǎo)致腸道黏膜損傷等改變，進(jìn)而引發(fā)一系列臨床表現(xiàn)。在上述因素中，遺傳易感性在IBD的起病中具有重要作用，主要表現(xiàn)為在某些具有相同遺傳背景的人群中，其發(fā)病率明顯高于一般人群。自第一個(gè)IBD易感基因NOD2/CARD15及其多態(tài)性被發(fā)現(xiàn)以來，全基因組關(guān)聯(lián)研究(genome-wide association study, GWAS)迄今已發(fā)現(xiàn)了200余個(gè)與IBD有關(guān)的易感位點(diǎn)，研究IBD相關(guān)基因及其單核苷酸多態(tài)性(single nucleotide polymorphisms, SNPs)對IBD的發(fā)病機(jī)制、臨床表型、疾病進(jìn)展以及治療相關(guān)研究具有重要意義。本文對目前研究較多以及新近發(fā)現(xiàn)的IBD相關(guān)基因及其SNPs作一綜述。

一、免疫相關(guān)基因

1. Toll樣受體(Toll-like receptors, TLRs)家族基因：TLRs家族基因編碼介導(dǎo)免疫反應(yīng)的模式識別受體，表達(dá)于巨噬細(xì)胞、樹突細(xì)胞、上皮細(xì)胞等細(xì)胞表面，是一種Ⅰ型跨膜蛋白，細(xì)胞通過TLRs可識別微生物中的各種病原體相關(guān)分子模式(pathogen-associated molecular patterns, PAMPs)，并通過TLRs相關(guān)信號通路刺激下游細(xì)胞因子釋放，進(jìn)一步調(diào)節(jié)各類炎癥因子表達(dá)，從而影響機(jī)體免疫反應(yīng)。2010年一項(xiàng)納入16項(xiàng)TLR4 Asp299Gly多態(tài)性相關(guān)研究(8 387例病例和7 013例對照)和8項(xiàng)TLR4 Thr399Ile多態(tài)性相關(guān)研究(3 881 例病例和1 861例對照)的meta分析顯示，上述兩個(gè)SNPs是高加索人群CD和UC的危險(xiǎn)因素[1]。2015年另一項(xiàng)meta分析亦顯示這兩個(gè)SNPs與高加索人群IBD易感性顯著相關(guān)，但未在亞洲人群中發(fā)現(xiàn)此種相關(guān)性[2]。在突尼斯人群中，這兩個(gè)SNPs與CD易感性無關(guān)，但攜帶Thr399Ile位點(diǎn)T等位基因與疾病早發(fā)顯著相關(guān)[3]。同時(shí)攜帶突變型TLR4、NOD2/CARD15、熱休克蛋白70-2(HSP70-2)基因的CD患者臨床表現(xiàn)更為嚴(yán)重、易發(fā)生腸道狹窄和穿孔且發(fā)病年齡更早，提示這3個(gè)基因?qū)D的影響具有協(xié)同作用[3]；NOD2 3020insC純合子突變可降低機(jī)體對脂多糖(LPS)等TLR4配體的耐受性，放大配體對TLR4的刺激作用，促進(jìn)腫瘤壞死因子-α(TNF-α)等促炎細(xì)胞因子表達(dá)，導(dǎo)致對CD的易感性增加[4]。針對其他TLRs的研究[5]發(fā)現(xiàn)一些SNPs與IBD臨床表型有關(guān)，如攜帶TLR1 R80T、TLR2 R753G雜合子的UC患者發(fā)生全結(jié)腸炎的風(fēng)險(xiǎn)增加，TLR6 S249P與直腸UC呈負(fù)相關(guān)，TLR1 S602I與回腸型CD呈負(fù)相關(guān)?？偨Y(jié)上述研究，目前發(fā)現(xiàn)的TLRs SNPs對IBD的作用在高加索人群中較為肯定，在其他人群中則尚未得到證實(shí)，其作用機(jī)制亦不甚明確，需開展更廣范圍、更深層次的研究進(jìn)行探索。

2. 淋巴細(xì)胞抗原75(lymphocyte antigen 75, LY75)基因：LY75基因編碼的細(xì)胞內(nèi)吞受體205(endocytic receptor-205, DEC-205)是一種高表達(dá)于CD8+樹突細(xì)胞和胸腺上皮細(xì)胞胞膜的糖蛋白，屬于巨噬細(xì)胞甘露糖受體C型凝集素家族成員，表達(dá)DEC-205的CD8+樹突細(xì)胞在主要組織相容性復(fù)合物(MHC)Ⅰ類和Ⅱ類分子存在的情況下參與抗原加工和呈遞，通過白細(xì)胞介素-12(IL-12)非依賴性、CD70依賴性機(jī)制產(chǎn)生Th1型免疫應(yīng)答，在T細(xì)胞免疫功能和腸上皮免疫屏障平衡中起有重要作用[6-8]。日本一項(xiàng)納入145例IBD(CD 51例，UC 94例)和269例健康對照者的研究[8]發(fā)現(xiàn)，LY75 rs16822581多態(tài)性與CD易感性顯著相關(guān)。但目前尚無此基因與中國人群IBD易感性關(guān)系的報(bào)道，需開展相關(guān)研究加以驗(yàn)證，并進(jìn)行亞組分析以充分闡明其在不同人群中與IBD易感性的關(guān)系，其參與IBD發(fā)病的作用機(jī)制亦有待深入研究。

3. IL-23受體(IL-23R)基因：IL-23主要由活化的樹突細(xì)胞、單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞等多種細(xì)胞產(chǎn)生，是一種高活性、多功能的小分子多肽類物質(zhì)。IL-23與IL-23R結(jié)合后，通過激活記憶性T細(xì)胞，影響Th17細(xì)胞增殖和存活，在維持免疫應(yīng)答中起重要作用[9]。IL-23R異?？蓪?dǎo)致腸道免疫功能受損，從而引發(fā)IBD。一項(xiàng)對兒童IBD患者的研究[10]表明，IL-23R rs11209026(R381Q)多態(tài)性與非猶太裔兒童IBD呈顯著負(fù)相關(guān)，對CD發(fā)生起保護(hù)作用。而針對加拿大兒童CD患者的分析則顯示該SNP為CD危險(xiǎn)因素[11]。我國一項(xiàng)納入125例IBD患者(UC 78例，CD 47例)和120例健康體檢者的研究[12]顯示該SNP與中國人群IBD無明顯關(guān)聯(lián)，在日本人群中進(jìn)行的研究[13]亦未能提供該SNP與IBD有關(guān)的證據(jù)。Abdollahi等[14]進(jìn)行的綜合分析發(fā)現(xiàn)IL-23R rs11209026多態(tài)性為包括IBD在內(nèi)的多種免疫性疾病的保護(hù)因素。一項(xiàng)針對中國漢族人群、納入270例UC患者和268例健康對照者的研究[15]發(fā)現(xiàn)，IL-23R SNPs(rs7530511、rs11805303)與UC易感性顯著相關(guān)，IL-23R與IL-17A風(fēng)險(xiǎn)單倍型之間存在交互作用，可增加UC易感性。綜上，目前研究所報(bào)道的IL-23R SNPs與IBD的關(guān)系在不同人群中具有異質(zhì)性，因此需開展更多針對不同人群的研究分析IL-23R SNPs在IBD中的作用。

二、自噬相關(guān)基因

越來越多的研究表明自噬紊亂與多種慢性炎癥性疾病密切相關(guān)，在IBD發(fā)生中亦起有重要作用。一系列GWAS研究結(jié)果證實(shí)，ATG16L1、IRGM、ULK1等自噬相關(guān)基因與IBD密切相關(guān)，且與NOD2、VDR有交互作用[16]，目前對ATG16L1、IRGM研究最多。

1. ATG16L1基因：ATG16L1基因定位于人類染色體 2q37.1，編碼蛋白對細(xì)胞自噬小體的形成具有重要作用。ATG16L1蛋白主要表達(dá)于腸上皮細(xì)胞、淋巴細(xì)胞、巨噬細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中，與自噬蛋白ATG5、ATG12形成復(fù)合物，發(fā)揮對細(xì)胞內(nèi)細(xì)菌感染的清除作用，此種清除功能發(fā)生障礙可引起免疫反應(yīng)持續(xù)活化，導(dǎo)致腸道慢性持續(xù)性炎癥反應(yīng)，最終引發(fā)IBD[17]。GWAS研究[18]在ATG16L1編碼區(qū)鑒定出與CD相關(guān)的SNP位點(diǎn)rs2241880，該位點(diǎn)突變導(dǎo)致ATG16L1蛋白N末端第300位蘇氨酸為丙氨酸所替代(ATG16L1 T300A)，攜帶此SNP的歐洲白種人對CD的易感性顯著增加，且該SNP與NOD2基因多態(tài)性之間存在交互作用。但對日本和中國漢族人群的研究均未發(fā)現(xiàn)ATG16L1基因多態(tài)性與CD易感性有關(guān)[13,19]。

2. IRGM基因：IRGM基因定位于人類染色體5p33.1，編碼自噬誘導(dǎo)蛋白，可誘導(dǎo)細(xì)胞自噬，提高機(jī)體免疫力，在細(xì)胞內(nèi)病原體引起的先天免疫應(yīng)答中發(fā)揮重要作用。IRGM基因突變或失活可降低機(jī)體對細(xì)胞內(nèi)病原體的自噬能力，導(dǎo)致病原體持續(xù)性刺激，從而誘發(fā)IBD。有研究[20]顯示IRGM rs13361189、rs4958847多態(tài)性與意大利人群的CD易感性顯著相關(guān)，其中rs13361189多態(tài)性尚與CD臨床表型有關(guān)，可增加纖維性狹窄疾病行為、回腸疾病、肛周疾病和腸切除 風(fēng)險(xiǎn)。一項(xiàng)對韓國人群的研究[21]顯示，IRGM rs10065172、rs72553867多態(tài)性與CD易感性顯著相關(guān)，但該研究未發(fā)現(xiàn)rs4958847與CD風(fēng)險(xiǎn)有關(guān)。我國研究[19]尚未發(fā)現(xiàn)IRGM基因多態(tài)性與中國漢族人群CD易感性相關(guān)。因此需開展更多研究探討自噬相關(guān)基因多態(tài)性與不同人群IBD易感性的關(guān)系，并探索新的自噬相關(guān)基因，為IBD治療提供靶點(diǎn)。

三、代謝相關(guān)基因

1. 人胞外核苷三磷酸二磷酸水解酶-1(ectonucleoside triphosphate diphosphohydrolase-1, ENTPD1)基因：人ENTPD1基因定位于染色體10q24.1，編碼蛋白又稱CD39，是一種細(xì)胞表面定位酶，可與另一胞外酶CD73協(xié)同將具有促炎作用的ATP水解為腺苷。表達(dá)CD39、CD73分子的調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(Treg細(xì)胞)能抑制效應(yīng)T細(xì)胞產(chǎn)生干擾素-γ(IFN-γ)、IL-17，對腸道炎癥反應(yīng)起抑制作用[22]。ENTPD1 SNPs可致CD39 mRAN表達(dá)降低，從而增加對CD的易感性。研究[23]證實(shí)ENTPD1 rs10748643多態(tài)性與CD易感性增加有關(guān)，攜帶GG基因型者Treg細(xì)胞表面CD39表達(dá)較高，而AA基因型攜帶者CD39表達(dá)相對較低，從而使不同人群表現(xiàn)出對CD不同的易感性。國內(nèi)對ENTPD1基因多態(tài)性的研究尚少，可利用GWAS和傳統(tǒng)方法針對該基因進(jìn)行更多的研究，以明確其在IBD中的作用。

2. 細(xì)胞外基質(zhì)蛋白1(extracellular matrix protein 1, ECM1)基因：ECM1基因定位于人類染色體1q21.2，編碼蛋白是一種表達(dá)于腸上皮細(xì)胞、與腸道基膜相互作用并可抑制基質(zhì)金屬蛋白酶-9(MMP-9)的糖蛋白，與黏膜屏障功能有關(guān)。ECM-1 SNPs可致其編碼蛋白表達(dá)降低，從而增加MMP-9對組織的破壞作用，并能激活NF-κB信號通路(IBD發(fā)生、發(fā)展中重要的促炎信號通路)，進(jìn)而引發(fā)IBD。一項(xiàng)納入94例土耳其UC患者和120例健康對照者的研究[24]發(fā)現(xiàn)，ECM1 rs3737240位點(diǎn)TT基因型可顯著增加UC易感性。歐洲人群的GWAS研究[25](905例UC患者，1 465例健康對照者)亦發(fā)現(xiàn)rs3737240為UC易感位點(diǎn)。但一項(xiàng)納入245例中國漢族UC患者和300例健康對照者的研究[26]顯示該位點(diǎn)多態(tài)性與UC無關(guān)。目前關(guān)于ECM1與UC關(guān)系的研究主要在歐洲人群中開展且結(jié)果不一，該基因及其SNPs在不同人群中與UC易感性的關(guān)系尚需進(jìn)一步研究闡明。

3. 線粒體相關(guān)基因：腸道細(xì)胞正常功能的維持對于腸道正常免疫功能具有重要作用，而前者依賴于充足的能量供應(yīng)，如細(xì)胞能量供應(yīng)出現(xiàn)異常，將導(dǎo)致異常免疫應(yīng)答。因此，線粒體功能異常在IBD發(fā)病中起一定作用。有研究[27]發(fā)現(xiàn)在小鼠結(jié)腸炎模型中，線粒體基因組中存在tRNAArg多態(tài)性的小鼠線粒體功能增強(qiáng)，導(dǎo)致腸上皮細(xì)胞ATP含量增加，從而對小鼠結(jié)腸炎癥狀產(chǎn)生保護(hù)作用，因此線粒體基因多態(tài)性可能對IBD的發(fā)生和治療有一定作用。一項(xiàng)納入1 062例德國UC患者和3 030例健康對照者的研究[28]分析了線粒體SNPs與UC的關(guān)系，結(jié)果顯示在男性中，編碼線粒體電子傳 遞鏈組分、對ATP產(chǎn)生具有關(guān)鍵作用的MT-ND4基因11719 A/G多態(tài)性與UC顯著相關(guān)，該結(jié)果在另一獨(dú)立隊(duì)列(1 625例UC，3 575例對照者)中得到驗(yàn)證。另一項(xiàng)納入488例歐洲裔美國UC患者和833例對照者的研究[29]發(fā)現(xiàn)MT-ND4L A10550G多態(tài)性可顯著增加UC風(fēng)險(xiǎn)。進(jìn)一步研究線粒體DNA并分析其與細(xì)胞核DNA之間的聯(lián)系，可能對IBD的預(yù)防和治療具有積極意義。

四、結(jié)語

IBD的病因和發(fā)病機(jī)制尚不明確，易感基因?qū)BD的發(fā)生、發(fā)展、臨床表型乃至后續(xù)治療具有重要影響，證明了遺傳因素在IBD中的重要作用。因此，對IBD易感基因及其SNPs的研究是目前IBD領(lǐng)域的主要研究方向。近年來GWAS成為IBD相關(guān)基因多態(tài)性研究的有力工具。然而由于地域、人種的差異，已發(fā)現(xiàn)的IBD相關(guān)基因?qū)Σ煌巳篒BD易感性以及對治療反應(yīng)的影響并不一致。因此，今后對IBD相關(guān)基因多態(tài)性的研究需利用最新技術(shù)，在不同地域、不同種族中進(jìn)行全面分析。并且，隨著基因研究技術(shù)的進(jìn)展，也可能會對原有基因產(chǎn)生新的認(rèn)識，或是發(fā)現(xiàn)新的易感基因/位點(diǎn)。研究[30]發(fā)現(xiàn)，在IBD患者中，TLR9 SNP-1237T/C多態(tài)性與NOD2、IL-23R基因多態(tài)性之間存在交互作用，表明單個(gè)基因在IBD遺傳易感性方面的作用可能較弱，IBD的發(fā)生是多個(gè)基因改變與環(huán)境因素等聯(lián)合作用的結(jié)果[31]。但多個(gè)基因相互作用影響IBD易感性和疾病嚴(yán)重程度的確切機(jī)制仍需進(jìn)一步研究。未來期望通過SNPs的篩查早期識別攜帶易感基因的個(gè)體，采取一系列預(yù)防措施延緩疾病發(fā)生并減輕其嚴(yán)重程度，從而對IBD的預(yù)防和治療產(chǎn)生積極影響。

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