克羅恩病相關(guān)基因的研究進展

鄧 歡，劉穎慧，曹 攀，董衛(wèi)國

武漢大學(xué)人民醫(yī)院消化內(nèi)科，湖北 武漢 430060

克羅恩病(Crohn’s disease, CD)是一種胃腸道慢性炎性肉芽腫性疾病，其病變多位于回腸末端和鄰近結(jié)腸，也可累及各段消化道，呈節(jié)段性分布。CD的發(fā)病率正在逐年上升，臨床治療主要是免疫治療，且治療可能帶來腫瘤風(fēng)險[1]，但其病因和發(fā)病機制仍然不明確，呈多因素的傾向，包括遺傳因素、免疫因素、微生物因素、環(huán)境因素等。近年來，CD相關(guān)基因的研究不斷更新，主要包括NOD2/CARD15、ATG16L1、IRGM、IL-23信號通路、PTGER4、IBD5基因位點、PTPN2等[2]，本文就CD相關(guān)的基因近年來的研究作一概述。

1 CD相關(guān)基因

1.1NOD2/CARD15基因NOD2/CARD15(Nucleotide-binding oligomerization domain 2)蛋白是NOD樣受體家族得到成員。NOD2蛋白是一種細胞內(nèi)模式識別受體，在單核細胞中表達，功能是對細菌的肽聚糖的胞內(nèi)傳感器，它能夠被一種肽聚糖微小的生物活性元件胞壁酰二肽(MDP)激活，從而激活NF-κB和絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase, MAPK)信號通路從而在固有免疫中發(fā)揮作用。

NOD2是最早發(fā)現(xiàn)與CD相關(guān)的基因[3]，后改名為CARD15。文獻[4]報道其中有3個NOD2的單核苷酸多態(tài)性(SNP)Arg702Trp、Gly908Arg、Leu1007fsinsC與CD的易感性相關(guān)。關(guān)于NOD2與CD的發(fā)病機制的研究，最近文獻[5]總結(jié)了兩種NOD2功能障礙導(dǎo)致CD易感性的理論：一種理論支持NOD2缺陷的小鼠的α-干擾素的表達減少，導(dǎo)致腸道抗菌能力缺陷，從而導(dǎo)致腸道炎癥；另一種理論則支持在正常的回腸末端MDP通過樹突細胞激活NOD2，而NOD2抑制toll樣受體(toll-like receptor, TLR)的天然過度反應(yīng)從而維持腸道穩(wěn)態(tài)，存在于炎癥反應(yīng)末端回腸的NOD2失去這個抑制作用，導(dǎo)致促炎細胞因子IL-12的過度產(chǎn)生及腸道失穩(wěn)態(tài)，從而導(dǎo)致腸道炎癥反應(yīng)。WEHKAMP等[5]發(fā)現(xiàn)，存在NOD2突變的CD患者中α-防御素的表達顯著降低，這使得宿主對腸道細菌的防御能力減弱。而另一文獻[6]表明，α-防御素是獨立于NOD2基因突變，報道顯示，炎癥過程即表面上皮細胞丟失和潘式細胞減少是繼發(fā)事件而不是主要的致病事件，SHANAHAN等[7]也在文獻中報道這一結(jié)論。這表明，NOD2突變導(dǎo)致α-干擾素減少是CD的發(fā)病機制。另一部分研究支持NOD2突變導(dǎo)致CD的發(fā)病機制是由于NOD2失去對TLR的抑制從而導(dǎo)致腸道失穩(wěn)態(tài)。WATANABE等[8]在研究NOD2缺陷的小鼠中報道，NOD2缺陷導(dǎo)致的腸道炎癥反應(yīng)是由于TLR在對腸黏膜細菌表達抗原應(yīng)答的增加。NOD2導(dǎo)致CD發(fā)病機制至今仍無一個公認的定論，需要更進一步的研究進行闡述。

1.2ATG16L1基因自噬相關(guān)基因16L(autophagy related gene 16 like 1,ATG16L1)可通過自身的多聚化，與ATG5和ATG12等蛋白相互作用，在誘導(dǎo)自噬過程中能招募LC3蛋白。研究[9]顯示，自噬在免疫中有廣泛的功能，從細胞自主防御到復(fù)雜多細胞免疫反應(yīng)的協(xié)調(diào)等。

GLAS等[10]在研究中發(fā)現(xiàn)，ATG16L1的9個遺傳變異體rs13412102、rs12471449、rs6431660、rs1441090、rs2289472、rs2241880、rs2241879、rs3792106、rs4663396與CD密切相關(guān)。HAMPE等[11]發(fā)現(xiàn)，ATG16L1基因的其中一種單核苷酸多態(tài)性(SNP)突變位點rs2241880 (T300A)與CD高度相關(guān)，該突變使ATG16L1基因N端第300位上的蘇氨酸(Thr)變?yōu)楸彼?Ala)，且其發(fā)生在進化高度保守的WD重復(fù)區(qū)，這提示其可能有重要的功能。ATGL161突變體能影響CD患者腸道菌群的數(shù)目、潘式細胞功能、細菌清除等。SADAGHIAN等[12]通過炎癥和非炎癥活組織的配對研究發(fā)現(xiàn)，ATG16L1的突變體影響CD患者腸道菌群的數(shù)量，如存在ATG16L1保護等位基因純合子的CD患者的炎癥腸道組織中發(fā)現(xiàn)擬桿菌科、腸桿菌科和梭桿菌科的數(shù)量減少，而ATG16L1危險等位基因的炎癥腸道組織中這些細菌的數(shù)目保持大致相同。報道[13]顯示，ATG16L1的T300A純合子的患者使得潘式細胞和杯狀細胞分泌防御素減少導(dǎo)致CD患者腸道失穩(wěn)態(tài)。MURTHY等[14]研究表明，T300A突變體在CD發(fā)病機理可能是腸道的炎癥環(huán)境引起細胞凋亡蛋白酶活化，增加細胞凋亡蛋白酶3介導(dǎo)的ATG16L1突變體T300A裂解，誘導(dǎo)自噬和通過異體吞噬的細菌清除的缺陷，從而導(dǎo)致疾病進展。這些文獻均表明，ATG16L1基因與CD的遺傳易感性相關(guān)，這為CD患者的治療提供了一個基因靶點。

1.3IRGM基因IRGM(immunity-related GTPase family M protein)基因是干擾素誘導(dǎo)的GTPase家族成員之一，其編碼的蛋白質(zhì)稱免疫相關(guān)鳥苷三磷酸酶。免疫相關(guān)鳥苷三磷酸酶通過調(diào)節(jié)對胞內(nèi)抗原的自噬從而在天然免疫中發(fā)揮重要作用。

PARKES等[15]通過全基因組分析首次發(fā)現(xiàn)，IRGM的單核苷酸多態(tài)性rs13361189和rs4958847與CD易感性相關(guān)。RUFINI等[16]通過病例對照關(guān)聯(lián)研究、亞型相關(guān)性和單倍體型分析，共分析了263例CD患者，206例UC患者及245名健康對照者，也顯示了這一相關(guān)性，與另一文獻[17]結(jié)論一致。IRGM能夠影響CD患者的臨床特點，SEHGAL等[18]在研究表明，IRGM基因的單核苷酸多態(tài)性rs4958847與回腸結(jié)腸的CD的患者接受手術(shù)頻率密切相關(guān)，這表示IRGM可能作為一個CD的嚴重程度和手術(shù)切除后復(fù)發(fā)的標志，并可能協(xié)助外科手術(shù)和醫(yī)療決策。文獻報道[16]IRGM能夠影響CD的臨床特點，包括腸道狹窄、回盲瓣炎癥局部化、肛周疾病、腸段切除等。這些文獻表明，IRGM基因與CD的遺傳易感性相關(guān)并能影響CD的手術(shù)特點，這提示IRGM可以作為CD早期診斷的分子標志物。但IRGM與CD發(fā)病機制并不清楚，仍需進一步的研究。

1.4IL-23/TH17信號通路相關(guān)基因IL-23R/TH17信號通路是通過全基因關(guān)聯(lián)研究進行薈萃分析發(fā)現(xiàn)的與CD相關(guān)的信號通路[19]，其中IL-23R/TH17信號通路中多個基因的變異均與CD相關(guān)，如IL-23、IL-23R、IL-12B、STAT3和JAK2等。IL-23R的信號通路指IL-23與表達IL-23R細胞表面的IL-23R結(jié)合后，使得JAK2激活，從而導(dǎo)致JAK2自身磷酸化及IL-23R的磷酸化，通過STAT3的募集、磷酸化、同源二聚化及核轉(zhuǎn)移使得STAT3活化，與此同時STAT1、STAT4和STAT5也被活化，而其中STAT3和STAT4在TH17細胞和TH1細胞的分化中起關(guān)鍵作用[20]。

在CD發(fā)病機制研究中發(fā)現(xiàn)，IL-23/TH17信號通路能夠使腸道細胞因子分泌改變、巨噬細胞功能異常、固有淋巴細胞不同表型累積等導(dǎo)致CD的遺傳易感性。研究表明，CD的發(fā)病中TH17細胞和TH1細胞起了重要作用[21]，TH17在產(chǎn)生IL-22等細胞因子的腸上皮屏障中有重要的抗菌免疫功能，且IL-22的分泌水平被IL-23R基因多態(tài)性調(diào)節(jié)[22]，因此臨床醫(yī)師可以通過檢測腸道內(nèi)的IL-22等TH17細胞等產(chǎn)生的細胞因子的表達水平來判斷CD的活動性。腸道巨噬細胞在調(diào)節(jié)對共生菌的免疫中起核心作用，正常情況下腸道巨噬細胞缺乏CD14免疫受體的表達而不會產(chǎn)生促炎細胞因子來對抗共生菌，文獻[23]顯示，CD患者腸道巨噬細胞異常分化使得CD14+的巨噬細胞數(shù)量增加，且這些細胞產(chǎn)生大量的IL-23和TNF-α對抗共生細菌，從而導(dǎo)致CD患者的腸道慢性炎癥。GEREMIA等[24]研究表明，CD患者的腸道炎癥與選擇性累積不同表型即表達不同炎癥細胞因子的固有免疫細胞相關(guān)，而固有淋巴細胞可能通過細胞因子的表達、淋巴細胞的募集及炎癥組織的組織來促進腸道炎癥，這提示IL-23應(yīng)答的固有淋巴細胞可以作為一個新的組織靶標。在CD治療的研究中，F(xiàn)EAGAN等[25-26]使用對IL-12的P40亞基和IL-23的一種單克隆抗體(優(yōu)特克單抗)以及安慰劑對照治療活動性CD，結(jié)果顯示優(yōu)特克單抗對疾病有更高的反應(yīng)速率；同樣選擇性IL-23抑制劑在不同嚴重程度的CD患者的誘導(dǎo)臨床緩解期中比安慰劑更有效，這提示IL-23R可能作為CD患者的臨床治療靶點?？傊琁L-23/TH17信號通路相關(guān)基因多態(tài)性能增加CD的遺傳易感性，且基因相關(guān)抗體為臨床治療CD提供靶點。因此，CD的發(fā)病機制及臨床治療的研究，仍需要進行IL-23/TH17信號通路相關(guān)基因的進一步研究。

1.5PTGER4基因前列腺素E受體4(prostaglandin E receptor 4，PTGER4)基因被定位在5p13.1，PTGER4在血壓的調(diào)節(jié)、急性炎癥、腫瘤的發(fā)生中起重要作用。

LIBIOULLE等[27]首次發(fā)現(xiàn)，PTGER4 基因是CD的易感基因。在一項德國的研究中，GLAS等[28]發(fā)現(xiàn)，PTGER4基因單核苷酸多態(tài)性包括rs4495224和rs7720838均影響CD的易感性，且這兩個單核苷酸多態(tài)性作為NF-κB和XBP1結(jié)合位點的一部分起作用。該報道顯示，具有PTGER4危險等位基因的CD中結(jié)合率更高，這可能是PTGER4表達增加的原因，而是否由于PTGER4的表達改變導(dǎo)致的CD易感性仍需進一步研究。PTGER4基因?qū)Y(jié)腸炎有保護作用：在基因敲除的小鼠中的研究中，報道[29]顯示，PTGER4基因缺陷小鼠對葡聚糖硫酸鈉(dextran sodium sulphate,DSS)誘導(dǎo)的結(jié)腸炎易感性增加；在治療結(jié)腸炎的研究中，報道[30]了選擇性EP4受體激活劑的治療能通過增加上皮細胞的生存和再生改善結(jié)腸炎。PTGER4基因能影響CD的臨床特點，PRAGER等[31]報道顯示，PTGER4的單核苷酸多態(tài)性rs7720838與CD的遺傳易感性相關(guān)，有增加疾病中腸道狹窄的風(fēng)險。目前，關(guān)于PTGER4與CD遺傳易感性的相關(guān)性研究并不深入，仍需進一步的實驗證據(jù)支持，但PTGER4是潛在的CD的分子生物標記及治療靶點。

1.6IBD5位點相關(guān)基因CHUA等[32]報道位于5q31的位點IBD5與CD相連鎖。據(jù)報道[33]，IBD5這一位點的SLC22A4和SLC22A5基因內(nèi)有兩個新的多態(tài)性，其中SLC22A4和SLC22A5基因分別編碼有機陽離子轉(zhuǎn)運體OCTN1(organic cation/carnitine transporter 1)和OCTN2(organic cation/carnitine transporter 2),在西班牙人群中的研究表明，這兩個多態(tài)性與CD的遺傳易感性相關(guān)。報道均支持OCTN1/OCTN2等基因與CD遺傳相關(guān)性：HUFF等[34]在報道中闡述了OCTN1和IRF1作為IBD5位點其中的單核苷酸多態(tài)性與CD的相關(guān)性；RUSSELL等[35]也在研究中證明了CD的易感性與IBD5位點內(nèi)OCTN2的相關(guān)性。然而，最近JUNG等[36]報道在朝鮮族人的研究中OCTN1的功能啟動子與CD并無遺傳易感相關(guān)性，而是能影響CD患者的表型。這一結(jié)果的差異可能與研究的人群不同相關(guān)，需要進一步的研究進行闡述。

1.7PTPN2基因PTPN2是編碼蛋白酪氨酸磷酸酶非2型受體的基因，這個蛋白是酪氨酸激酶信號分子，這些信號分子參與和調(diào)節(jié)各種細胞過程如：生長、分化、有絲分裂周期、致癌轉(zhuǎn)化等[37]。

2 問題與展望

CD的發(fā)生、發(fā)展是由多個相關(guān)基因參與，這些基因的單核苷酸多態(tài)性與CD的遺傳易感性相關(guān)。目前除了本文綜述的基因還有很多已經(jīng)通過全基因組相關(guān)性分析篩選出來的可能與CD的遺傳易感性相關(guān)的基因。今后研究也可以通過分子生物技術(shù)從CD患者的腸道組織與正常腸道組織篩選出差異的DNA片段，從而發(fā)現(xiàn)與CD相關(guān)的新基因。本文綜述了近年來文獻報道的CD相關(guān)基因的研究進展，有助于CD今后發(fā)病機制的研究，及為相關(guān)基因的靶向治療奠定了理論基礎(chǔ)。相信隨著今后CD發(fā)病機制研究的逐漸深入，基因治療技術(shù)的不斷提高，將會更加清楚地了解這些基因與CD的關(guān)系。

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