骨結(jié)核易感性與非人類(lèi)白細(xì)胞抗原基因的研究進(jìn)展

張盛珣, 梁 亮, 簡(jiǎn)月奎

(1. 貴州大學(xué), 貴州 貴陽(yáng), 550025; 2. 貴州醫(yī)科大學(xué), 貴州 貴陽(yáng), 550025;3. 貴州省人民醫(yī)院 骨科, 貴州 貴陽(yáng), 550002)

2019年10月17日，世界衛(wèi)生組織(WTO)發(fā)布的《2019年全球結(jié)核性報(bào)告》[1]提到, 2018年全球新發(fā)結(jié)核病患者約700萬(wàn)，高于2017年的640萬(wàn)。2020年10月14日, WTO發(fā)布的《2020年全球結(jié)核性報(bào)告》[2]提到，當(dāng)年全球的結(jié)核病潛伏感染人群約為20億，這比17年的潛伏感染者多了3億。隨著新型冠狀病毒肺炎(COVID-19)的流行, 2020年1—6月新發(fā)結(jié)核患者數(shù)量不斷升高[2]。結(jié)核分為肺結(jié)核及肺外結(jié)核，而10%的肺外結(jié)核病主要發(fā)生在骨骼[3], 也就是骨結(jié)核(BTB)。

BTB是一種導(dǎo)致骨關(guān)節(jié)炎性浸潤(rùn)、骨壞死和骨吸收的溶骨性病變[4], 目前該疾病發(fā)病分子機(jī)制仍未完全明確。BTB包括脊柱結(jié)核、胸椎結(jié)核、骨關(guān)節(jié)結(jié)核等，最常見(jiàn)的BTB發(fā)生在脊柱內(nèi)，好發(fā)于胸腰椎，常見(jiàn)的癥狀為疼痛、腫脹、功能障礙、四肢肌肉萎縮、關(guān)節(jié)及脊柱畸形，甚至出現(xiàn)癱瘓[5-6]。目前，國(guó)內(nèi)外研究[7-9]表明，結(jié)核易感基因主要分為人類(lèi)白細(xì)胞抗原(HLA)基因和非HLA基因，其中非HLA基因包括細(xì)胞因子基因、維生素D受體基因等。本研究就國(guó)內(nèi)外有關(guān)非HLA基因多態(tài)性在BTB中的表達(dá)情況進(jìn)行綜述。

1 BTB與維生素D受體基因多態(tài)性

維生素D在骨代謝中無(wú)法替代，其大多功能由位于12號(hào)染色體長(zhǎng)臂q13～14的維生素D受體(VDR)基因介導(dǎo)調(diào)節(jié)。VDR是結(jié)核病遺傳易感性的主要候選基因之一[10]。VDR基因由4個(gè)多態(tài)性區(qū)域組成, 1個(gè)位于起始密碼子處，可通過(guò)限制酶Fok Ⅰ檢測(cè)，會(huì)導(dǎo)致VDR蛋白結(jié)構(gòu)發(fā)生改變[11]; 3個(gè)位于3′末端，可分別通過(guò)限制酶Bsm Ⅰ、Apa Ⅰ和Taq Ⅰ檢測(cè)[12]。SELVARAJ P等[13]對(duì)64例脊柱結(jié)核患者的血液樣本進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)脊柱結(jié)核患者中Fok Ⅰ-FF基因型及Bsm Ⅰ-Bb基因型表達(dá)較顯著。PANWAR A等[14]通過(guò)對(duì)106例脊柱結(jié)核患者及同等數(shù)量健康志愿者采用聚合酶鏈反應(yīng)測(cè)序法分析VDR基因多態(tài)性，結(jié)果顯示雜合的VDR-TaqⅠ基因在脊柱結(jié)核患者中顯著表達(dá)。WANG G H等[15]對(duì)150例脊柱結(jié)核患者的外周血樣本進(jìn)行PCR-RFLP分析VDR-FokⅠ多態(tài)性，發(fā)現(xiàn)ff基因型顯著表達(dá)于脊柱結(jié)核的臨床中，這與SELVARAJ P等研究結(jié)果相反。張嘉偉等[16]也發(fā)現(xiàn)VDR基因ApaⅠ酶切位點(diǎn)多態(tài)性與中國(guó)廣東地區(qū)漢族人群骨關(guān)節(jié)結(jié)核易感性相關(guān)，且ApaⅠ-AA基因型可能是其易感基因型。

上述結(jié)果提示，目前對(duì)于Fok Ⅰ多態(tài)性的研究還存在分歧。國(guó)外學(xué)者認(rèn)為Fok Ⅰ-ff不是BTB易感基因，而國(guó)內(nèi)學(xué)者則認(rèn)為Fok Ⅰ-ff是BTB易感基因。研究結(jié)論存在分歧的原因可能是研究人群的地域因素或研究樣本數(shù)量不同。BTB與Bsm Ⅰ、Apa Ⅰ和Taq Ⅰ位點(diǎn)之間也有相關(guān)性，但研究較少，加強(qiáng)BTB與FokⅠ多態(tài)性的研究對(duì)于BTB診斷及治療都具有較強(qiáng)的意義。

2 BTB與細(xì)胞因子基因

2.1 白細(xì)胞介素(IL)基因

IL是一種淋巴因子，在白細(xì)胞或免疫細(xì)胞間相互作用。吳昭元等[17]利用DNA測(cè)序方法對(duì)125例骨關(guān)節(jié)結(jié)核患者及150例健康體檢者進(jìn)行研究，結(jié)果顯示IL-23受體rs10489629T/C、rs10889675C/A位點(diǎn)多態(tài)性可能與廣西壯族人群骨關(guān)節(jié)結(jié)核易感性有關(guān)，但并未指出具體發(fā)病機(jī)制。MA J M等[18]對(duì)129例脊柱結(jié)核患者和106例健康對(duì)照者進(jìn)行了TaqMan-MGB探針?lè)z測(cè)，結(jié)果表明IL-10基因的rs1800871(A/G)多態(tài)性與脊柱結(jié)核的易感性有關(guān)，且攜帶G等位基因會(huì)增加脊柱結(jié)核的風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 腫瘤壞死因子-α(TNF-α)基因

TNF-α是由巨噬細(xì)胞在細(xì)菌感染時(shí)產(chǎn)生的一種炎性細(xì)胞因子[19]。ZHENG M F等[20]對(duì)240例脊柱結(jié)核患者進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)脊柱結(jié)核患者在TNF-α基因的TNF-α-857多態(tài)性上表現(xiàn)出T等位基因和CT基因型的顯著高頻率，表明TNF-α的TNF-857多態(tài)性是脊柱結(jié)核的危險(xiǎn)因素，可能參與中國(guó)人群脊柱結(jié)核的發(fā)生發(fā)展。ZHOU Y等[21]通過(guò)對(duì)183脊柱結(jié)核患者及362例健康志愿者進(jìn)行基因多態(tài)性分型，結(jié)果表明TNF-α-238 A等位基因是針對(duì)脊柱結(jié)核的保護(hù)因子。HUANG W等[22]也通過(guò)一系列的數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn), TNF-α-308、TNF-α-238 基因多態(tài)性與骨關(guān)節(jié)和脊柱結(jié)核風(fēng)險(xiǎn)之間無(wú)顯著關(guān)聯(lián)，TNF-α基因多態(tài)性可能不會(huì)導(dǎo)致骨關(guān)節(jié)和脊柱結(jié)核。

2.3 干擾素-γ(IFN-γ)基因

IFN-γ屬于Ⅱ型干擾素。在MTB入侵機(jī)體時(shí), IFN-γ會(huì)激活巨噬細(xì)胞，抑制細(xì)菌的生長(zhǎng)繁殖，發(fā)揮結(jié)核免疫保護(hù)調(diào)控功能。張庭等[23]對(duì)113例脊柱結(jié)核患者及114名健康對(duì)照者進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)干擾素的誘導(dǎo)酶寡腺苷酸合成酶(OAS)，其OAS1基因可能通過(guò)Ⅱ型IFN通路影響脊柱結(jié)核的形成。胡德新等[24]選取杭州市紅十字會(huì)醫(yī)院2016年4月—2018年9月78例脊柱結(jié)核患者及100例健康志愿者進(jìn)行研究，結(jié)果表明脊柱結(jié)核與IFN-γ rs2430561位點(diǎn)基因多態(tài)性有關(guān)，且A等位基因?yàn)槠湟赘谢?，IFN-γ表達(dá)可能受該位點(diǎn)基因多態(tài)性影響。曹太見(jiàn)等[25]發(fā)現(xiàn)青海地區(qū)藏族脊柱結(jié)核患者中IFN-γ rs2430561 A存在差異性表達(dá)，這些基因的多態(tài)性可能與青海地區(qū)藏族脊柱結(jié)核的發(fā)病相關(guān)。

由此可見(jiàn)，細(xì)胞因子IL、TNF-α、IFN-γ均與BTB的發(fā)病存在一定的相關(guān)性。鑒于研究樣本地區(qū)環(huán)境不同、數(shù)量不同、種族不同等因素，導(dǎo)致研究結(jié)果存在一定的差異性，因此細(xì)胞因子與BTB發(fā)病的相關(guān)性仍需進(jìn)一步研究。

3 BTB與轉(zhuǎn)錄因子基因

Kruppel樣因子 4 (KLF4)是一種真核生物鋅指蛋白的轉(zhuǎn)錄因子，具有結(jié)合位點(diǎn)特異性[26]。牛寧奎等[27]發(fā)現(xiàn)KLF4基因在BTB患者中表達(dá)最顯著。王騫等[28]發(fā)現(xiàn)脊柱結(jié)核患者的外周血中KLF4、巨噬細(xì)胞表面的Toll樣受體-2 (TLR-2)、核轉(zhuǎn)錄因子(NF-κB)基因在mRNA水平均呈高表達(dá)，提示KLF4基因在BTB患者中具有較高的表達(dá)，但該基因所涉及的通路并未清晰提出，具體致病機(jī)制還需深入研究。

4 BTB與甘露糖結(jié)合凝集素基因

甘露糖結(jié)合凝集素(MBL)是一種甘露糖結(jié)合凝集素，參與抗微生物免疫反應(yīng)[29]。ZHENG M F等[20]對(duì)240例脊柱結(jié)核患者進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)甘露糖結(jié)合凝集素2(MBL2)基因攜帶者對(duì)脊髓結(jié)核易感。MBL2與MTB結(jié)合可能作為調(diào)理素，促進(jìn)吞噬作用，從而影響對(duì)脊髓結(jié)核的炎癥反應(yīng)。LI J等[30]對(duì)中國(guó)漢族人群的 183例肺結(jié)核患者、177 例BTB 患者和360 例健康對(duì)照者進(jìn)行了基因分型，未發(fā)現(xiàn)MBL2 基因(rs11003125)與BTB相關(guān)。由此可見(jiàn)，關(guān)于MBL2基因和BTB易感性的研究報(bào)道較少且具有爭(zhēng)議性。

5 BTB與其他基因

微小RNA(miRNA)是在基因轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)節(jié)基因的表達(dá)的長(zhǎng)度20～25 nt的內(nèi)源性小RNA[31]?；|(zhì)金屬蛋白酶(MMPs)是一類(lèi)蛋白水解酶，具有多種生理功能，被認(rèn)為在結(jié)核的發(fā)病機(jī)制中起著關(guān)鍵作用[32]。YANG C Z等[33]對(duì)26例由脊椎結(jié)核患者和31名健康個(gè)體進(jìn)行逆轉(zhuǎn)錄定量聚合酶鏈反應(yīng)、蛋白質(zhì)印跡分析和ELISA檢測(cè)，結(jié)果提示miR-155可能通過(guò)調(diào)節(jié)MMP-13基因的表達(dá)來(lái)調(diào)節(jié)椎間盤(pán)中相關(guān)蛋白的表達(dá)水平，這會(huì)促進(jìn)疾病的發(fā)展。周鳳珍等[34]研究發(fā)現(xiàn)MMP-1基因1607位點(diǎn)基因突變可能與中國(guó)杭州市居民對(duì)脊柱結(jié)核易感性有關(guān)，且MMP-1基因的2G等位基因?yàn)橐赘谢颉?/p>

嘌呤能離子通道型受體7(P2X7R)是嘌呤受體的一個(gè)亞型[35]。ZHOU Y等[36]對(duì)324名健康的對(duì)照者和179例脊柱結(jié)核患病者進(jìn)行基因分型，發(fā)現(xiàn)MTB感染誘導(dǎo)P2X7R基因上調(diào)，這與ATP的積累和隨后的釋放相平行，從而導(dǎo)致單核細(xì)胞或巨噬細(xì)胞的凋亡。Fat-1基因是一種在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中起重要調(diào)節(jié)作用的抑癌基因[37-38]。沈健等[39]采用實(shí)時(shí)熒光反轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)方法進(jìn)行研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)Fat-1基因rs1280098位點(diǎn)多態(tài)性與脊柱結(jié)核的發(fā)病相關(guān)，且Fat-1基因的突變會(huì)導(dǎo)致脊柱結(jié)核易感性增加。因此，BTB的發(fā)病還與許多基因相關(guān)，但其多態(tài)性受地理因素、種族因素等影響，還需進(jìn)一步擴(kuò)大樣本量進(jìn)行驗(yàn)證。BTB相關(guān)非HLA基因分類(lèi)圖見(jiàn)圖1。

圖1 BTB相關(guān)非HLA基因分類(lèi)圖

6 總結(jié)與展望

研究[40]發(fā)現(xiàn)BTB的產(chǎn)生是各種激素基因、細(xì)胞因子、轉(zhuǎn)錄因子以及多基因途徑共同調(diào)控，非HLA類(lèi)基因的異常表達(dá)也逐漸被揭示。BTB與VDR基因的Fok I多態(tài)性、TNF-α基因多態(tài)性及MBL2易感性的研究具有爭(zhēng)議性，并且BTB與細(xì)胞因子基因、CCNL1 基因、P2X7R基因等其他調(diào)控基因的分子機(jī)制也不清楚。對(duì)此，結(jié)合地理、民族、環(huán)境及個(gè)體差異等因素，對(duì)具有爭(zhēng)議性的Fok I多態(tài)性、TNF-α基因多態(tài)性及MBL2易感性進(jìn)行研究，找出BTB患者中Fok I多態(tài)性顯著表達(dá)基因型，而B(niǎo)TB的形成與TNF-α基因多態(tài)性及MBL2易感性的關(guān)聯(lián)性將會(huì)促進(jìn)BTB的研究。

現(xiàn)階段BTB的發(fā)病率愈發(fā)嚴(yán)重，而B(niǎo)TB對(duì)患者本身也會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的病理?yè)p害[39]。目前大部分研究?jī)H說(shuō)明了部分基因在BTB患者中是否顯著表達(dá)，但具體分子機(jī)制并無(wú)詳細(xì)說(shuō)明，只有小部分基因調(diào)控機(jī)制被揭示。為了更全面地了解BTB發(fā)病的分子機(jī)制，不僅要開(kāi)發(fā)新基因的研究，還要結(jié)合既往研究對(duì)已發(fā)現(xiàn)的相關(guān)基因調(diào)控機(jī)制進(jìn)行補(bǔ)充研究。相信隨著研究的逐步展開(kāi)，將會(huì)為研究BTB發(fā)病機(jī)制和治療干預(yù)開(kāi)啟一片新的領(lǐng)域。