脊柱結(jié)核易感性與相關(guān)基因多態(tài)性研究進展

李艷麗，楊若鵬，劉 偉，夏 平，馮 晶

（武漢市第一醫(yī)院 骨科，湖北 武漢 430022）

結(jié)核病是一種常見的由結(jié)核分枝桿菌感染引起的慢性傳染病，其中80%發(fā)生在肺部，剩余20%繼發(fā)感染出現(xiàn)在其他部位如腦膜、頸淋巴、肌肉、骨骼等［1］。這些發(fā)生在除肺部之外的各部位結(jié)核，被統(tǒng)稱為肺外結(jié)核。脊柱結(jié)核是最嚴重的肺外結(jié)核形式之一，其發(fā)病率占全世界肺外結(jié)核的15%，占骨與關(guān)節(jié)結(jié)核的50%，是導致發(fā)展中國家人群脊柱畸形和癱瘓的主要原因之一，具有較高的致殘率和病死率［2-4］。據(jù)估算，結(jié)核桿菌感染者占全球總?cè)丝诘娜种唬珒H有其中的十分之一表現(xiàn)出臨床癥狀［5，6］?？梢?，脊柱結(jié)核可能存在某些易感因素，但這些因素至今尚未闡明。一般認為，脊柱結(jié)核發(fā)病與多種因素相關(guān)，包括性別、年齡、生活環(huán)境、習慣、遺傳等。近年來，脊柱結(jié)核的遺傳易感性逐漸成為業(yè)界研究的熱點，國內(nèi)外研究多以病例對照為基礎，通過檢測脊柱結(jié)核的基因多態(tài)性，發(fā)現(xiàn)遺傳因素在脊柱結(jié)核易感性中發(fā)揮了重要的作用。脊柱結(jié)核的遺傳易感性基因可大致分為人類白細胞抗原（human leucocyte antigen，HLA）基因和非HLA基因［7］。本文就近年來有關(guān)脊柱結(jié)核易感性和基因多態(tài)性的研究進展進行以下綜述。

1 HLA 基因

HLA是人類的主要組織相容性復合體（major histocompatibility complex，MHC）的表達產(chǎn)物，其本質(zhì)是具有多基因性的同種異體抗原，可根據(jù)分布和功能分為Ⅰ類抗原和Ⅱ類抗原。Ⅰ類抗原通過HLA的A、B、C 3 個位點進行編碼，Ⅱ類抗原則受控于HLA-D 區(qū)，其中包含DP、DM、DO、DQ 和DR 5 個亞區(qū)［8］。HLA具有高度的多態(tài)性，因而成為最能代表個體遺傳特異性的標志。研究表明，與健康人群對比，肺結(jié)核患者中HLA基因出現(xiàn)的頻率明顯更高［9］，可見HLA基因?qū)τ诮Y(jié)核病易感性具有重要影響。Shen 等［10］以中國南方漢族人群作為研究對象，使用全外顯子組測序?qū)怪Y(jié)核的易感基因進行篩選和分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)HLA-DQA1基因C＞G的突變與脊柱結(jié)核的發(fā)生有關(guān)，這種變異導致HLA-DQA1mRNA 水平降低，血清炎癥因子IL-6和TNF-α 水平升高，最終可能導致脊柱結(jié)核的發(fā)病，進一步支持了HLA-DQA1是脊柱結(jié)核易感基因的假設。另有研究表明，HLA不同基因座位的某些基因經(jīng)常連鎖在一起遺傳，因此存在不平衡性［11］。故明確基因和疾病的聯(lián)系存在一定難度，還需要進一步的深入研究。

2 非HLA 基因

2.1 單核細胞趨化蛋白-1（MCP-1）基因

單核細胞趨化蛋白-1（monocyte chemoatracttant protein-1，MCP-1）是趨化性細胞因子β 亞家族的代表，根據(jù)分子質(zhì)量可分為MCP-1α 和MCP-1β兩種類型［12］。MCP-1 能夠激活和趨化單核細胞、巨噬細胞等多種細胞，通過增加細胞內(nèi)游離氧濃度而加強其對結(jié)核分枝桿菌的殺傷力，調(diào)控與結(jié)核發(fā)病相關(guān)的免疫反應。研究發(fā)現(xiàn)，MCP-1基因多態(tài)性與肺結(jié)核易感性密切相關(guān)；在結(jié)核桿菌感染早期免疫應 答 過 程 中，MCP-1發(fā) 揮 了 重 要 作 用［13］。張 汝 柄等［14］經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)，脊柱結(jié)核患者的血清MCP-1 濃度顯著高于肺結(jié)核患者和健康患者，證明了MCP-1 的表達與脊柱結(jié)核的發(fā)病有關(guān)聯(lián)。高琪樂等［15］研究發(fā)現(xiàn)，脊柱結(jié)核患者清晨空腹靜脈血中MCP-12518GG 基因型的分布頻率顯著高于健康人群，推測GG 基因型和G 等位基因都可能與脊柱結(jié)核發(fā)病相關(guān)。張宏其等［16］通過研究湖南漢族的脊柱結(jié)核確診患者和健康人群MCP-1362 位點的多態(tài)性發(fā)現(xiàn)，MCP-1CC、GG 和GC 這3 種基因型分布頻率在病例組和對照組間相比有顯著性差異，其中CC 基因型在病例組中的分布頻率顯著升高。與Guo等［17］研究結(jié)果相近，經(jīng)檢測比較發(fā)現(xiàn)，MCP-1362-CC 基因型的高頻率分布和脊柱結(jié)核易感性有密切關(guān)聯(lián)。

2.2 維生素D 受體（VDR）基因

維生素D 受體（vitamin D receptor，VDR）是一種能夠介導1，25（OH），D3（維生素D 的主要活性形式）實現(xiàn)多種生物學功能的親核蛋白。維生素D 能夠維持機體鈣磷代謝，調(diào)節(jié)細胞的增殖與分化，主要依賴于與VDR 相結(jié)合發(fā)揮作用。人體VDR基因位于第12 號染色體的長臂上，具有多種單核苷酸多態(tài)性，主要包括ApaⅠ、BsmⅠ、FokⅠ、TaqⅠ等位點［18］。VDR基因多態(tài)性會引起氨基酸序列的改變從而減緩基因轉(zhuǎn)錄，使得維生素D 不能與VDR充足有效的結(jié)合，逐漸降低單核細胞、巨噬細胞的活性和自噬能力而影響人體對結(jié)核分枝桿菌的免疫防御［19，20］。多項研究表明［21，22］，VDR基因多態(tài)性與骨與關(guān)節(jié)結(jié)核和肺結(jié)核易感性相關(guān)。Wang 等［23］采用PCR-RFLP 技術(shù)分析VDRFokⅠ多態(tài)性時發(fā)現(xiàn)，與對照組相比，脊柱結(jié)核患者VDRFokⅠ-FF基因型和F 等位基因出現(xiàn)的頻率明顯偏高，在一定程度增加了脊柱結(jié)核的發(fā)病風險，與Zhang 等［24］研究結(jié)果基本相同，提示VDRFokⅠ基因多態(tài)性尤其是FF 基因型促成了脊柱結(jié)核的易感性。此外，Panwar 等［25］研究發(fā)現(xiàn)，維生素D 缺乏表現(xiàn)在脊柱結(jié)核患者中尤為顯著，VDRApaⅠ基因多態(tài)性可能單獨或者聯(lián)合其他基因作用導致脊柱結(jié)核的易感性。

2.3 γ 干擾素（IFN-γ）基因及其受體基因

干擾素（IFN）可分Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型，是一類具有高度種屬特異性的蛋白。Ⅰ型IFN 主要包括α、β、ω、δ 等亞型；而γ 干擾素（interferon-γ，IFN-γ）是僅有的Ⅱ型干擾素，還稱免疫干擾素，參與調(diào)節(jié)了人體的免疫反應；Ⅲ型干擾素包括IFN-λ1、IFN-λ2、IFN-λ3［26］。IFN-γ 通常由有絲分裂原刺激T 淋巴細胞產(chǎn)生，能夠誘導巨噬細胞的激活，幫助機體防御結(jié)核分枝桿菌。吳太峰等［27］經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)，脊柱結(jié)核患者血清INF-γ 的表達明顯升高，提示INF-γ 可能參與了脊柱結(jié)核的免疫調(diào)節(jié)。有研究報道，如果小鼠的IFN-γ基因遭到破壞，在感染結(jié)核桿菌時便無法產(chǎn)生能夠限制結(jié)核桿菌生長的活性氮中間體［28］；同樣，遺傳因素引起IFN-γ 受體部分或完全缺乏的人群更容易受到結(jié)核桿菌感染。以上研究均提示，IFN-γ 和IFN-γ 受體在結(jié)核感染和發(fā)病過程中扮演了重要角色。Li 等［29］對183 例肺結(jié)核患者、177 例脊柱結(jié)核患者和360 例漢族健康人群中的IFN-γrs2069718 基 因、IRGMrs10065172 基 因 和MBL2rs11003125 基因這3 個單核苷酸多態(tài)性各進行檢測，結(jié)果發(fā)現(xiàn)IFN-γrs2069718 基因型在肺結(jié)核和脊柱結(jié)核患者中的遺傳分布存在差異，同時證實了IFN-γrs2069718 基因型與結(jié)核病易感性的相關(guān)性。Wei 等［30］通 過 薈 萃 分 析 發(fā) 現(xiàn)，IFN-γ+874T/A（rs2430561）多態(tài)性可能與結(jié)核病易感性相關(guān)，可作為結(jié)合發(fā)病的預測性生物標志物。IFN-γ基因位于第12 號染色體上，具有6 個多態(tài)性位點，目前國內(nèi)外關(guān)于IFN-γ及其受體基因的研究主要集中在肺結(jié)核，其基因多態(tài)性在脊柱結(jié)核易感性中起到的具體作用還需進一步挖掘。

2.4 腫瘤壞死因子-α（TNF-α）基因

腫瘤壞死因子（tumor necrosis factor，TNF）是發(fā)現(xiàn)最早的可誘導腫瘤組織細胞產(chǎn)生出血性壞死的細胞因子，主要由巨噬細胞、NK 細胞和T 淋巴細胞產(chǎn)生，可分為TNF-α 和TNF-β 兩類。其中，由單核-巨噬細胞產(chǎn)生的TNF 稱為TNF-α，其生物學活性占TNF 的70%～90%，參與機體的免疫反應，誘導巨噬細胞抵抗結(jié)核分枝桿菌的入侵。Zheng 等［31］在研究TNF-α多態(tài)性與脊柱結(jié)核的發(fā)病關(guān)系中發(fā)現(xiàn)，與對照組相比，脊柱結(jié)核患者在TNF-α857 基因多態(tài)性上表現(xiàn)出明顯升高的T 等位基因和CT 基因型頻率，提示TNF-α857 基因多態(tài)性可能是脊柱結(jié)核的危險因素。Zhou 等［32］采用類似的方法研究中國南方人群TNF-α基因與脊柱結(jié)核易感性的關(guān)系，結(jié)果顯示TNF-α238A 等位基因?qū)怪Y(jié)核具有保護作用，而TNF-α308G＞A（rs1800629）與中國南方肺結(jié)核和脊柱結(jié)核患者的易感性均無關(guān)。相反，張玉坤等［33］將新疆地區(qū)的脊柱結(jié)核患者作為研究人群，經(jīng)檢測和統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)TNF-α308A 等位基因和TNF-α238 位點GA 基因多態(tài)性均與脊柱結(jié)核易 感 性 相 關(guān)。Huang 等［34］對TNF-α308 和TNF-α238 基因多態(tài)性與脊柱結(jié)核易感性的關(guān)聯(lián)進行Meta分析，結(jié)果卻提示TNF-α基因多態(tài)性沒有顯著導致脊柱結(jié)核的可能。不同的研究人員檢測相同的指標，結(jié)果卻各異?；谶@一現(xiàn)象，曹太見等［35］針對青海地區(qū)不同民族的脊柱結(jié)核患者TNF-α基因多態(tài)性進行研究，結(jié)果表明，TNF-α基因多態(tài)性與青海地區(qū)藏族脊柱結(jié)核發(fā)病相關(guān)，與漢族、回族脊柱結(jié)核發(fā)病無明顯關(guān)聯(lián)。由此可推測，TNF-α基因多態(tài)性是否能夠作為脊柱結(jié)核易感性的指標，可能與地理和種族相關(guān)。

2.5 白細胞介素（IL）基因及其受體基因

白細胞介素（interleukin，IL）是指一種在白細胞或免疫細胞中作用的淋巴因子，具有傳遞信息、激活與調(diào)節(jié)免疫細胞等復雜的功能。當結(jié)核分枝桿菌侵襲機體時，白介素通過與其受體相結(jié)合對機體的免疫進行調(diào)節(jié)，在結(jié)核發(fā)病過程中發(fā)揮重要作用。IL 受體基因主要與肺結(jié)核的發(fā)病有關(guān)。陳悅等［36］研究發(fā)現(xiàn)，IL-10基因rs1800896 位點可能為肺結(jié)核的易感位點，攜帶G 等位基因更容易發(fā)病。李洋等［37］的研究結(jié)果表明，在中國漢族肺結(jié)核患者中，IL-6、IL-4、IL-10基因具有顯著多態(tài)性，且與肺結(jié)核感染存在關(guān)聯(lián)。另外，陸潞等［38］在研究廣西壯族人群的研究中發(fā)現(xiàn)，IL-12A基因中的rs568408G/A 位點和IL-12B基因中的rs3212227A/C 位點的基因多態(tài)性可能與骨關(guān)節(jié)結(jié)核發(fā)病無明顯關(guān)聯(lián)。在同樣的地區(qū)進行以同樣的方式進行研究，吳昭元等［39］發(fā) 現(xiàn)IL-23受 體rs10489629T/C 和rs10889675 C/A 位點基因多態(tài)分布與骨關(guān)節(jié)結(jié)核易感性相關(guān)。目前關(guān)于IL基因和受體基因多態(tài)性與脊柱結(jié)核易感性的研究較少，僅有一篇報道顯示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)；若個體攜帶G 等位基因可能會增加脊柱結(jié)核發(fā)病的風險［40］?？梢奍L基因多態(tài)性與脊柱結(jié)核發(fā)病存在相關(guān)性，至于是否向TNF-α基因存在地域或種族差異，還值得繼續(xù)研究。

2.6 骨橋蛋白（OPN）基因

骨橋蛋白（osteopontin，OPN）是一種糖化基蛋白，主要存在于細胞外基質(zhì)中。OPN 是誘發(fā)細胞免疫的重要因子，同時也在骨基質(zhì)的礦化和吸收過程中扮演重要角色［41］。OPN 能夠促進IFN-γ 和IL-12的分泌，誘導T 細胞分化為Th1 細胞，在結(jié)核分枝桿菌感染引起機體損傷中起到關(guān)鍵作用［42］。多項研究顯示，結(jié)核病患者血清OPN 表達水平顯著高于健康人群，提示OPN 可能參與結(jié)核病的免疫調(diào)節(jié)［43，44］。吳 太 鋒 等［45］在 研 究 脊 柱 結(jié) 核 患 者 血 清OPN 表達意義時發(fā)現(xiàn)，脊柱結(jié)核患者OPN 水平明顯升高，由此可見OPN 可能與脊柱結(jié)核的發(fā)病相關(guān)。Wang 等［23］通過病例對照研究發(fā)現(xiàn)，脊柱結(jié)核患者OPN66T＞G 基因多態(tài)性中GG 基因型和G等位基因出現(xiàn)頻率較高，提示OPN66T＞G 基因多態(tài)性與脊柱結(jié)核易感性相關(guān)。 目前有關(guān)OPN 基因多態(tài)性和脊柱結(jié)核易感性的研究報道較少，脊柱結(jié)核發(fā)病與OPN 其他位點基因多態(tài)性是否相關(guān)還需要進一步研究。

2.7 其他基因

P2X7受體（P2X7receptor）是嘌呤類受體家族中一種重要調(diào)節(jié)因子，參與細胞凋亡、免疫防御和骨 轉(zhuǎn) 換 等 重 要 生 理 過 程。Zhou 等［46］研 究 了179 例脊柱結(jié)核確診患者與P2X7receptor 762T 和P2X7receptor 489T 的基因多態(tài)性之間的關(guān)系，結(jié)果提示P2X7receptor 762CC 基因型和P2X7receptor 762C等位基因在一定程度上增加了脊柱結(jié)核的發(fā)病風險。

2'，5'- 寡 腺 苷 酸 合 成 酶1（2'，5'-oligoadenylate synthetase，OAS1）基因是由INF-γ 誘導產(chǎn)生的效應基因之一，參與機體特異性免疫和非特異性免疫，在機體抵御病毒過程中起到重要作用。張庭等人在研究OAS1基因多態(tài)性和脊柱結(jié)核易感性的關(guān)系中發(fā)現(xiàn)，OAS1rs1131454 AG、AA 基因型和脊柱結(jié)核有關(guān)聯(lián)［47］。

除以上兩個基因外，還有TLR4、Fat-1、MIF等基因均有相關(guān)研究［48-50］證實其多態(tài)性與脊柱結(jié)核發(fā)病相關(guān)，但還需要擴大規(guī)模，在多種族、多中心中進一步驗證。

3 小結(jié)

目前有關(guān)脊柱結(jié)核易感性與基因多態(tài)性的研究越來越多，但是研究結(jié)果卻不盡相同，個體、環(huán)境、地域、種族的差異及基因相互作用等都有可能對研究結(jié)果造成不同程度的影響?，F(xiàn)有研究多是針對某個地區(qū)單種基因或單個位點的多態(tài)性與脊柱結(jié)核易感性的關(guān)系，研究方式存在一定的局限性。研究人員需增大樣本量，采取多中心、多種族、多個基因同時進行研究，同時還需考慮基因的聯(lián)合作用。深入研究脊柱結(jié)核易感性與基因多態(tài)性的關(guān)系，有助于脊柱結(jié)核的早期預防，并可帶領(lǐng)脊柱結(jié)核的治療邁入個體化、精準化的新階段。

作者貢獻度說明：

李艷麗：綜述的主要撰寫人，完成相關(guān)文獻資料的收集和分析及論文初稿的寫作；楊若鵬、劉偉：參與文獻資料的分析、整理；夏平：項目的構(gòu)思者；馮晶：項目的負責人及指導老師，指導論文寫作。

全體作者閱讀并同意最終的文本。