ADAM33與兒童支氣管哮喘關(guān)聯(lián)性研究進(jìn)展

嚴(yán)磊，朱曉萍

1.貴州醫(yī)科大學(xué)，貴州 貴陽(yáng) 550004；

2.貴州醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院貴州省兒童醫(yī)學(xué)中心，貴州 貴陽(yáng) 550004

支氣管哮喘是兒童時(shí)期最常見(jiàn)的慢性氣道疾病，通常出現(xiàn)廣泛而多變的可逆性呼氣氣流受限，導(dǎo)致反復(fù)發(fā)作的喘息、氣促、胸悶和(或)咳嗽等癥狀。哮喘可在任何年齡發(fā)病，大多始發(fā)于4~5歲以前，如不能及時(shí)診治，隨病程的延長(zhǎng)還可以導(dǎo)致氣道不可逆性縮窄和氣道重塑。在“精準(zhǔn)醫(yī)療”飛速發(fā)展的今天，從更微觀的水平探究疾病發(fā)生的原因與機(jī)制已成為醫(yī)學(xué)研究的主要趨勢(shì)。解整合素-金屬蛋白酶(a disintegrin and metalloprotese，ADAM33)基因已被證實(shí)為兒童哮喘易感性的遺傳危險(xiǎn)因素，為哮喘的臨床診治提供了新的思路。本文就ADAM33基因與兒童哮喘的相關(guān)研究進(jìn)行綜述。

1 遺傳是兒童支氣管哮喘發(fā)生的重要因素

支氣管哮喘是一種以氣道慢性炎癥為特征的異質(zhì)性疾病，其慢性炎癥與氣道高反應(yīng)性相關(guān)，由嗜酸性粒細(xì)胞、肥大細(xì)胞、T淋巴細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、氣道上皮細(xì)胞等多種細(xì)胞以及細(xì)胞組分參與[1]。該病的發(fā)病機(jī)制涉及環(huán)境、遺傳、免疫、神經(jīng)等諸多方面，但目前大多數(shù)的學(xué)者認(rèn)為，遺傳為導(dǎo)致哮喘的最為重要的因素[2]。張克昌等[3]通過(guò)哮喘患兒與健康兒童的對(duì)比發(fā)現(xiàn)，CTLA-4基因與兒童哮喘易感性的增加有關(guān)。游海星等[4]的研究發(fā)現(xiàn)，TRPV1基因rs4790521和rs4790522兩個(gè)位點(diǎn)的突變可通過(guò)誘導(dǎo)相應(yīng)miRNA結(jié)合位點(diǎn)的改變而導(dǎo)致哮喘的發(fā)生。梁卓政等[5]通過(guò)對(duì)1 241例哮喘患者的研究發(fā)現(xiàn)，TIM-3-574 G>T基因多態(tài)性與漢族人群的支氣管哮喘易感性密切相關(guān)，攜帶突變T基因者患支氣管哮喘的風(fēng)險(xiǎn)將大大增加。從遺傳學(xué)水平對(duì)哮喘的發(fā)病原因進(jìn)行探究，為哮喘的治療提供了大量的新的研究思路。例如在HEKKING等[6]對(duì)成人重度哮喘相關(guān)特定基因表達(dá)的研究發(fā)現(xiàn)，相較于兒童哮喘，成人哮喘的肥大細(xì)胞、嗜酸性粒細(xì)胞和3型固有淋巴細(xì)胞相關(guān)的基因表達(dá)水平明顯增高，而與誘導(dǎo)肺損傷相關(guān)的基因的表達(dá)水平較低。因此我們可以將ADAM33與兒童哮喘的關(guān)聯(lián)性進(jìn)行單獨(dú)的研究。

2 ADAM33基因多態(tài)性與兒童哮喘的關(guān)聯(lián)

ADMA33是第一個(gè)通過(guò)定位克隆發(fā)現(xiàn)的哮喘易感性基因，該基因具有高度多態(tài)性，與氣道高反應(yīng)性和兒童哮喘的發(fā)生顯著相關(guān)[7]。ADAM33屬于1型跨膜酶原糖蛋白，位于20p13，長(zhǎng)約14 kb，由21個(gè)內(nèi)含子和22個(gè)外顯子組成。該基因編碼長(zhǎng)813個(gè)氨基酸的金屬蛋白酶，含有30個(gè)非翻譯區(qū)和7個(gè)多態(tài)性位點(diǎn)。其主要生物學(xué)功能包括細(xì)胞活化、蛋白水解、分子修飾和釋放、信號(hào)傳導(dǎo)等[8]。ADAM33主要表達(dá)于平滑肌細(xì)胞、血管內(nèi)皮細(xì)胞和成纖維細(xì)胞等間充質(zhì)細(xì)胞，而在炎癥細(xì)胞、上皮細(xì)胞中的表達(dá)較少。除了與哮喘的相關(guān)性以外，ADAM33與參與COPD的發(fā)生。WANG等[9]通過(guò)對(duì)亞洲人群COPD患者的痰液進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，ADAM33基因的Q-1和T1位點(diǎn)與氣道炎癥細(xì)胞和炎癥因子顯著相關(guān)。TAN等[10]對(duì)內(nèi)蒙古人群的研究發(fā)現(xiàn)，ADAM33的T+1、T1、T2、S1、S2、Q-1和F+1等7個(gè)位點(diǎn)與COPD相關(guān)。

自2002年VAN等[11]首次發(fā)現(xiàn)ADAM33與哮喘患病率之間的關(guān)系以來(lái)，ADAM33基因逐漸成為哮喘遺傳方向的研究熱點(diǎn)。大量的相關(guān)研究已證實(shí)ADAM33基因的多態(tài)性與各地區(qū)、各人種人群哮喘發(fā)生的密切相關(guān)。阿不都吉力力·居來(lái)提等[12]通過(guò)Meta分析，研究了1 651例哮喘患者和1 639名健康者的ADAM33表達(dá)，發(fā)現(xiàn)T2多態(tài)性與哮喘的發(fā)病率下降有關(guān)，S2的多態(tài)性與哮喘發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)升高有關(guān)，V4的多態(tài)性與哮喘無(wú)顯著關(guān)聯(lián)。張齡幻[13]對(duì)貴陽(yáng)地區(qū)的153例哮喘兒童與103例健康兒童進(jìn)行了對(duì)比研究，結(jié)果顯示，ADAM33基因上ST+7位點(diǎn)純合突變型TT基因型和CC+TC基因型與小兒哮喘的發(fā)生有關(guān)，為保護(hù)性因素。而ADAM33的V4、T2、S2、F+1、ST+4等位點(diǎn)與哮喘的發(fā)生無(wú)相關(guān)性。胡昕等[14]通過(guò)Meta分析，研究了3 918例中國(guó)哮喘患者與3 481名健康者的ADAM33基因多態(tài)性的關(guān)系，結(jié)果表明，T1位點(diǎn)模型(AA vs GG)、(A vs G)、(AA vs AG+GG)以及T2位點(diǎn)模型(AA vs AG+GG)為哮喘保護(hù)因素，且關(guān)系顯著，S2位點(diǎn)和V4位點(diǎn)多態(tài)性與哮喘無(wú)相關(guān)性。上述研究中均顯示V4位點(diǎn)與哮喘的發(fā)生無(wú)關(guān)，但在王建榮等[15]的研究中顯示，ADAM33基因V4位點(diǎn)與烏魯木齊地區(qū)的維吾爾族兒童的哮喘發(fā)病相關(guān)，是導(dǎo)致哮喘發(fā)生的易感因素。李宏彬等[16]的研究也顯示，ADAM33基因的T2、V4位點(diǎn)與小兒哮喘的發(fā)生相關(guān)，并且與哮喘的嚴(yán)重程度相關(guān)?？梢钥吹?，在不同的研究中呈現(xiàn)出了不同的研究結(jié)論，在國(guó)外的相關(guān)研究中，也有類似的矛盾結(jié)論。但至少，ADAM33基因的多態(tài)性與哮喘的相關(guān)性是可以確定的。而具體結(jié)論差異產(chǎn)生的原因可能是個(gè)別研究中的研究樣本數(shù)量較少，沒(méi)有太大的統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。又因?yàn)榄h(huán)境暴露是哮喘的重要誘發(fā)因素，所以還可能是基于基因-環(huán)境的交互作用，被環(huán)境暴露影響了遺傳相關(guān)性。在一項(xiàng)對(duì)386名印度人的研究中發(fā)現(xiàn)，哮喘相關(guān)的ADAM33 ST+5 SNP的三種基因型為CC、TC、TT，在交通擁擠地區(qū)和非交通擁擠地區(qū)所占比例有明顯的差異[17]。也說(shuō)明了環(huán)境和基因變異的共同作用導(dǎo)致了哮喘發(fā)生的危險(xiǎn)性增加。

3 ADAM 33與參與兒童哮喘發(fā)生的機(jī)制

雖然ADAM33與兒童哮喘的相關(guān)性已經(jīng)得到證實(shí)，但ADAM33導(dǎo)致哮喘發(fā)生的機(jī)制還需要進(jìn)一步的研究。目前獲得大部分認(rèn)可的是ADAM33在哮喘氣道重塑中的作用。氣道重塑是哮喘的重要特征，未經(jīng)積極控制的兒童哮喘患者發(fā)生嚴(yán)重的氣道重塑的風(fēng)險(xiǎn)很大。研究表明，ADAM33基因可以在間充質(zhì)細(xì)胞中選擇性表達(dá)，其表達(dá)水平的變化可能導(dǎo)致氣道成纖維細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞的功能異常，進(jìn)而發(fā)生氣道重塑[18]。DAVIES等[19]的研究發(fā)現(xiàn)，可溶性ADAM33在哮喘氣道組織中顯著增加，并且可不依賴炎癥反應(yīng)而起到重塑起作用，并且該作用是可逆的。在ADAM33沉默的小鼠接受過(guò)敏原暴露后，重塑和炎癥都被顯著抑制。但若在子宮內(nèi)誘導(dǎo)或離體添加可溶性ADAM33后接受過(guò)敏原暴露，則可以導(dǎo)致出生后氣道嗜酸性粒細(xì)胞顯著增多和氣道的高反應(yīng)性。FANG等[20]的研究表明，ADAM33的轉(zhuǎn)錄具有組織特異性，高表達(dá)于肺平滑肌細(xì)胞和成纖維細(xì)胞，低表達(dá)于氣道上皮細(xì)胞、T細(xì)胞和其他免疫細(xì)胞，其表達(dá)水平可能與氣道平滑肌細(xì)胞和成纖維細(xì)胞的功能以及上皮細(xì)胞損傷修復(fù)有關(guān)。因此可以認(rèn)為，ADAM33在氣道重塑、氣道高反應(yīng)性和氣道慢性炎癥方面具有一定的作用。徐意芹等[21]的研究表明，與健康組織相比，哮喘患者的氣道組織中的ADAM33呈高表達(dá)，并且其表達(dá)水平與哮喘的嚴(yán)重程度呈正相關(guān)。該研究還對(duì)相關(guān)機(jī)制進(jìn)行探究，認(rèn)為ADAM33的高表達(dá)增加了巨噬細(xì)胞的激活，并且促進(jìn)了其對(duì)上皮組織的浸潤(rùn)，導(dǎo)致了氣道的高反應(yīng)性。在LIN等[22]的研究中還發(fā)現(xiàn)，ADAM33在OVA致敏大鼠的平滑肌細(xì)胞中呈高表達(dá)，并且進(jìn)一步對(duì)ADAM33與氣道平滑肌細(xì)胞力學(xué)的研究發(fā)現(xiàn)，ADAM33的表達(dá)與肌動(dòng)蛋白、黏著斑蛋白的表達(dá)以及細(xì)胞的穩(wěn)定性和牽引力呈正相關(guān)，表明ADAM33在哮喘的氣道平滑肌功能紊亂中起到了介質(zhì)作用。

還有研究對(duì)ADAM33參與氣道重塑的具體機(jī)制進(jìn)行了研究。血管重塑也是氣道重塑的重要部分。血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(VEGF)是哮喘患者血管結(jié)構(gòu)變化、通透性改變以及新血管形成的重要介質(zhì)，相關(guān)的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)顯示，1,25(OH)2D3對(duì)VEGF的分泌有負(fù)向調(diào)控作用，能抑制氣道平滑肌細(xì)胞的增殖。維生素D3的缺乏可導(dǎo)致氣道平滑肌細(xì)胞質(zhì)量的氣道阻力的增加。KIM等[23]基于此的進(jìn)一步研究顯示，EGFR能夠誘導(dǎo)ADAM33的表達(dá)，而1,25(OH)2D3則通過(guò)抑制VEGF的分泌，實(shí)現(xiàn)對(duì)ADAM33表達(dá)的調(diào)控，因此，在VEGF導(dǎo)致血管重塑的過(guò)程中，ADAM33可能扮演重要角色。還有體外實(shí)驗(yàn)表明，可溶性ADAM33可快速誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞分化以及新生血管的形成，從而參與血管重塑[23]。另外，TGF-β1對(duì)ADAM33的調(diào)節(jié)作用，也是ADAM33參與氣道重塑的重要機(jī)制。TGF-β1在免疫調(diào)節(jié)、細(xì)胞增殖和分化中發(fā)揮重要作用，已被研究證實(shí)在氣道重塑中具有重要的中介作用。FRISCHMEYER-GUERRERIO等[24]的研究表明，TGF-β1信號(hào)通路的中斷可以增加患過(guò)敏性疾病的幾率。TGF-β1在哮喘患者和哮喘模型大鼠的氣道變態(tài)反應(yīng)性炎癥中明顯增加。而TGF-β1能夠通過(guò)促進(jìn)ADAM33胞外域的脫落而抑制ADAM33的表達(dá)。所以，TGF-β1可能通過(guò)對(duì)ADAM33表達(dá)的調(diào)節(jié)而達(dá)到促進(jìn)成纖維細(xì)胞增殖、分化的作用，并最終導(dǎo)致氣道重塑。李宏彬等[16]的研究也顯示，TGF-β1基因的T869C位點(diǎn)與ADAM33的T2和V4位點(diǎn)存在明顯的交互作用。

IFN-γ是TH1細(xì)胞分泌的細(xì)胞因子，參與了氣道慢性炎癥中炎性細(xì)胞的調(diào)控，目前有相關(guān)研究認(rèn)為IFN-γ的反應(yīng)減弱與哮喘的發(fā)病機(jī)制相關(guān)，IFN-γ可抑制Th2細(xì)胞的活化，從而減少嗜酸性粒細(xì)胞在氣道組織內(nèi)的聚集、降低氣道的高反應(yīng)性。文進(jìn)等[25]對(duì)IFN-γ濃度和刺激時(shí)間對(duì)ADAM33在氣道平滑肌細(xì)胞的表達(dá)調(diào)控進(jìn)行了研究，結(jié)果顯示，IFN-γ的濃度與ADAM33基因的表達(dá)具有一定的相關(guān)性，隨著IFN-γ濃度的升高，ADAM33的表達(dá)逐漸下降，但具體的作用機(jī)制如何，還需要進(jìn)一步的研究。

4兒童哮喘中ADAM33的表觀遺傳

另外，ADAM33在哮喘發(fā)生中的作用也受表觀遺傳機(jī)制的調(diào)控。有相關(guān)研究對(duì)ADAM33的啟動(dòng)子CpG島甲基化水平與ADAM33的表達(dá)的關(guān)系進(jìn)行了分析，結(jié)果顯示，ADAM33啟動(dòng)子CpG島在ADAM33高表達(dá)的間充質(zhì)細(xì)胞呈低水平的甲基化，而在ADAM33低表達(dá)的上皮細(xì)胞中呈高水平的甲基化，證實(shí)了甲基化對(duì)ADAM33表達(dá)水平的影響。在胡昕等[14]對(duì)ADAM33的甲基化水平與哮喘關(guān)聯(lián)的研究中顯示，哮喘患者的ADAM33基因CpG島Ⅰ的甲基化程度較正常人更高，并且與患者的FEV1/FVC呈負(fù)相關(guān)，提示ADAM33的甲基化程度與哮喘的發(fā)生和肺功能有關(guān)。也有相關(guān)研究指出，正常人與哮喘患者的ADAM33的啟動(dòng)子甲基化水平?jīng)]有顯著的差異[26]，但這些研究中也發(fā)現(xiàn)，ADAM33基因表達(dá)的抑制是通過(guò)染色質(zhì)修飾而實(shí)現(xiàn)的。導(dǎo)致不同研究結(jié)果的原因可能與環(huán)境暴露有關(guān)，例如空氣污染、吸煙、過(guò)敏原暴露等。

5 結(jié)語(yǔ)

雖然ADAM33基因與兒童哮喘的相關(guān)性已經(jīng)得到了大量的研究證實(shí)，但相關(guān)研究中針對(duì)ADAM33的基因多態(tài)性與哮喘的關(guān)聯(lián)存在許多矛盾的結(jié)論。有許多因素可能導(dǎo)致結(jié)論的差異，比如環(huán)境的不同、人群、樣本量大小等。因此，想要更加準(zhǔn)確的探尋ADAM33與哮喘的關(guān)聯(lián)，還需要進(jìn)行不同種族、不同環(huán)境暴露、更大規(guī)模的人群的研究。以達(dá)到為兒童哮喘高危患者篩查提供幫助，并為哮喘患者提供更好的環(huán)境回避策略的目的。明確ADAM33參與哮喘的機(jī)制，對(duì)開(kāi)辟兒童哮喘治療的新思路具有重要意義。目前已經(jīng)證實(shí)ADAM33在哮喘的氣道重塑中擔(dān)任重要的角色，與促進(jìn)新生血管形成、細(xì)胞的增殖和分化密切相關(guān)，相關(guān)機(jī)制的研究也有了一定的進(jìn)展，但仍需要進(jìn)一步的研究，希望能夠延緩或阻止兒童哮喘患者出現(xiàn)氣道不可逆性的縮窄和氣道重塑。有關(guān)ADAM33是否參與了哮喘患者氣道慢性炎癥的發(fā)生以及具體的發(fā)生機(jī)制等也還尚未明確，需要進(jìn)一步的探索。目前有關(guān)哮喘中ADAM33的表觀遺傳學(xué)機(jī)制的研究較少，基于目前的研究可以認(rèn)為環(huán)境中的過(guò)敏原與化學(xué)物質(zhì)可能影響ADAM33的甲基化，導(dǎo)致負(fù)面的生物學(xué)效應(yīng)，但仍需要在更多的人群去明確表觀遺傳學(xué)和環(huán)境因素的影響。