自身免疫性疾病相关基因研究进展

《现代免疫学》2008年第28卷第6期

自身免疫性疾病相关基因研究进展

王　林　综述　常晓天　审阅

(山东省医学科学院医药生物技术研究中心,国家卫生部重点实验室,济南　250062)

摘要:自身免疫性疾病是多因素引起的,受基因和环境间相互作用影响,它已经严重影响到人类健康,但对其具体的发病机制还不是十分清楚,随着生物技术的进展,已可从基因水平去研究、探讨各种基因在此类疾病中的具体作用,为诊疗这种疾病提供更好的思路和技术,且也可在某种程度上解释这种疾病在个体之间出现的差异性。关键词:自身免疫性疾病,单核甘酸多态性中图分类号:Q341

文献标识码:A

文章编号:100122478(2008)0620518204

　　自身免疫性疾病的特点是自身耐受的缺矢,导致了免疫介导的组织破坏。大约5%～6%的人患此种疾病,它包括类风湿关节炎、1型糖尿病、系统性红斑狼疮、自身免疫性甲状腺炎和银屑病等。

近些年,利用单核苷酸多态性(SNP)技术发现了很多有价值的信息。SNP是指基因组DNA序列中由于单个核苷酸(A、G、C、T)替换而引起的多态性,它是一种单核苷酸的变异。SNP在基因组中具有高密度和高保守的特点,人类30亿个碱基中每千个碱基出现一次,初步估计在整个基因组共有300万以上的SNP,导致对特定环境或病因的反应敏感性产生变化。SNP是继性酶切片段长度多态性以及可变数串联重复序列和微卫星多态性之后的新一代多态性遗传标记。作为第三代遗传标记,SNP广泛用于分离疾病关联基因,目前认为SNP及其特定组合可能是造成以多基因多因素遗传病为代表的复杂性状疾病易感性的重要原因。本文就主要利用这项技术发现的自身免疫性疾病相关基因分类作一下介绍:

RA)的相关基因。

1.1　RA与PADI4　Yamamoto等[1]在日本人群中以SNP为标记物,用全基因病例对照分析的方法发现了一批与RA相关联的基因,包括PADI4、RUNX1、OCTN1、FCRL3和CUL1。这些基因分布在染色体不同的区域,其中与该病连锁性最强的是PADI4。Suzuki等[2]对日本830例RA患者和736例对照在2003年通过病例2对照连锁不平衡方法证实位于PADI43号内含子28017T的SNP与RA密切相关。很多研究者对不同的人群作了研究,在韩国、北美、瑞典人群中是相关的,但在英国和西班牙人群中未发现这种关系。肽基精氨酸脱亚胺酶(peptidylargininedeiminase,PAD)是一种翻译后修饰酶,可以在钙离子存在的情况下把精氨酸残基转化成瓜氨酸残基,此过程称做瓜氨酸化。PADI4催化的瓜氨酸化反应不是主要发生在PADI4表达的细胞里,而是大量出现在细胞外纤维蛋白沉淀物上,而过量的纤维蛋白沉淀物是RA关节滑膜的主要组织学特征之一[3]。常晓天等[4,5]关于PADI4瓜氨酸化抗凝血酶和纤连蛋白的研究将RA关联基因和临床病理特点在分子水平上巧妙地联系起来,可见PADI4在RA发病过程中确实发挥很重要的作用。现在的研究还发现,它与糖尿病和肿瘤发病有关。

1.2　RA与PTPN22　RA发病的关键点是T细胞反应活性的调节。研究者[6]对美国256个RA患者家庭通过基因组扫描发现蛋白酪氨酸磷酸酶基因(PTPN22)定位于染色体1p13.32p13.1上,这个区域与RA和系统性红斑狼疮(SLE)有关。PTPN22的功能性SNPC1858T编码的蛋白质使

1　类风湿关节炎

它是一种复杂的自身免疫性疾病,在其发病过程中,遗传因素发挥了很重要的作用。研究表明,同卵双生时共同发病率是12%～15%,而异卵双生是4%。就类风湿关节炎(rhenmatoidarthritis,

收稿日期:2008206218;修回日期:2008208206基金项目:山东省科研攻关项目(2006GG2202050)

作者简介:王　林,男,研究生,主要从事类风湿关节炎的分子生物学发病机制的研究。E2mail:wanglin.83@163.com通讯作者:常晓天(E2mailchangxt@sdams.cn)

©

自身免疫性疾病相关基因研究进展

620残基由精氨酸转变为色氨酸(R620W),它可负性调节与高加索人群自身免疫性疾病有关的T细胞活化。Gomez等[7]的结果表明,虽然携带SNPC1858T的人群患RA的比率较低,但与没有携带这个SNP型的人群相比发病率仍然有显著性差异。荷兰的患者中也发现C1858T是唯一诱发RA的PTPN22变异体,同样的结果在英国高加索人群和德国患者人群中都有发现,但在亚洲人群中不是这样[8,9]。

1.3　RA与FCRL3　Kochi等{11}在日本830例RA患者和658例对照中,以SNP为标记物进行连锁不平衡分析发现,在491个SNP中位于FCRL3上的-169C/TSNP与RA强相关,这个SNP通过影

响NF2κB对FCRL3启动子的亲和力改变了FCRL3表达,并且这个SNP与RA、SLE和自身免疫性甲状腺炎有关。但在朝鲜人群中却未发现其与疾病的易感性、严重程度有关。

1.4　RA与N2乙酰252氧基色胺　N2乙酰252氧基色胺(melatonin)是一种抗炎剂,对促炎性因子的表达起到抑制作用[12]。Ha等通过聚合酶链反应和性片段长度多态性方法对韩国173例RA患者和195对照进行分析发现,在14个所研究的SNP中,定位于11q212q22的1B型N2乙酰252氧基色胺受体(MTNR1B)基因的SNP位于3′-非编码区(rs1562444),它的多态性可能会引起自身构象或结合力的变化。在韩国人群中,这种MTNR1B多态型与RF阳性的RA患者有关[12]。研究者发现未接受治疗的RA患者中N2乙酰252氧基色胺白天的水平比正常人低,夜晚的水平反而增高,并且MTNR1B多态型也在滑膜巨噬细胞发现。因此,研究者推断RA患者早晨病情加重可能与MTNR1B和N2乙酰252氧基色胺之间的变化有关。1.5　RA与SLC22A4和RUNX1　染色体5q31是个细胞因子集合簇,很多研究表明血浆高水平IgE、支气管高反应性和哮喘都与此区有关,Yamada等[13]在830例类风湿患者和650例对照的日本人群中以SNP为标记物用病例、对照连锁不平衡图谱分析法鉴定出SLC22A4和RUNX1是RA易感基因。SLC22A4产物是一种有机阳离子转运蛋白,发生SNP的SLC22A4引起自身与RUNX1(发挥造血细胞转录的功能,也有与RA相关的SNP)亲和力不同,从而影响SLC22A4的表达。RUNX1结合在包含SLC22A4SNP(影响亲和力)

©

·519·

的DNA上,并且其结合在TGTGGT型SNP上的能力比TGTGGC型SNP要强,而SLC22A4的表达量在RUNX1结合TGTGGT时比结合在TGTGGC上时要少,RA易感性却与SLC22A4低表达量有关,而这也是多重易感基因相互作用引起遗传学变化的一个例证,对SLC22A4作用底物的进一步的确定也会使我们更深刻认识到炎性分子微观分布的和引起RA的原因。

2　自身免疫性甲状腺炎、1型糖尿病与

CTLA4、PTPN22

　　自身免疫性甲状腺炎(autoimmunethyroiditis,AITD是由于甲状腺分泌甲状腺激素过多或过少引起的,主要分为Graves病和桥本甲状腺炎,这两种疾病都有特异性抗体的产生,约有5%～10%的人患有这种疾病。而1型糖尿病(type1diabetesmellitus,TIDM)是一种由T细胞介导的自身免疫反应导致胰岛β细胞破坏,胰岛素绝对缺乏的糖尿病。大量研究已证实,该疾病具有遗传学病因。虽然部分患者并没有阳性家族史,但一级亲属中的患病率平均为6%,明显高于普通人群的0.4%。单卵双生子患T1DM的一致率最高,可高达70%。

细胞毒性T淋巴细胞相关性4基因(CTLA4)定位于富集CD28基因的染色体2q33上,它们都参与相同的T淋巴细胞途径。CD28信号途径激活T细胞,而CTLA4对这条途径起抑制作用。有大量试验表明,CTLA4确实与AITD有关,此外还与乳糜泻、RA、自身免疫性肝炎、SLE和重症肌无力都报道与其有关,特别是连锁分析表明2q33是胰岛素依赖性糖尿病的易感位置,并且随后的以家庭为基础的研究也证明了这种观点[14]。研究者[14]在133例高加索患者和正常对照中以微卫星多态性作标记进行分析,发现这个基因的三个SNP[5′翼区的C2318T、编码区的A49G和微卫星3_(AT)n]与AITD有关,并且这种相关性在亚洲、高加索、突尼斯人群中得到了证实。

正如前面介绍的,PTPN22的功能性多态性(C1858T或R620W)是对多种酪氨酸磷酸酶的研究时发现的,同时发现其与TIDM发病有关[10]。

3　炎性肠病相关性基因与CARD15、DLG5

炎性肠病(inflammatoryboweldiseases,IBD)包括溃疡性结肠炎(ulcerativecolitis,UC)

·520·

及克罗恩病(Crohndisease,CD)。该病在欧美国家较常见,发生率大约是100～200/10万,并且有种族和地理性差异。该病症状以腹泻、黏液脓血便

和腹痛为主。

CARD15是凋亡相关性分子CARD4(NOD1)的同系物,它在单核细胞中充当细菌产物的细胞内受体角色。方法在235个患者家庭中进行分析,发现其中的两个失义SNP(R702W和G908R)与其有关。因为CD和银屑病有时会发病于同一个人,并且这些疾病拥有相同的自身免疫病特征和临床特点,这表明CARD15在这种疾病中可能发挥全能性基因的作用。这种结果在高加索和犹太等欧洲人群中也被证实,虽然在亚洲人群中也发挥作用,但影响不大。

研究者通过全基因组连锁扫描发现位于染色体10q23上的DLG5(膜相关性鸟苷酸激酶基因家族的一员),对该基因进行测序后发现共有33个SNP,然后在422对孪生同胞中用TDT法首先发现了它与IBD的关系,其中的两个SNP(R30Q和DLG5e27)与该病强连锁,但这种关系仅限于欧洲人群中,还需要在其他种族中进一步印证。除了已知它与细胞间作用有关外,其他作用未知[16]。

4　系统性红斑狼疮与程序性细胞死亡1、

PTPN22

　　SLE是病因不明的自身免疫性疾病,患者由于肾功能不全、低蛋白血症以及免疫抑制剂治疗使机体免疫力异常,所以常合并较严重感染。在我

国,本病患病率为1/1000,以女性多见,尤其是20～40岁的育龄妇女。临床会出现各个系统和脏器损坏的症状。

Tsao[17]对SLE相关基因的全基因组连锁扫描中发现多重座位,其中在染色体2q37上称为SLEB2的座位含有程序性细胞死亡1(PDCD1),并与SLE高度连锁,它参与T细胞和B细胞的外周血耐受。在对患者家族成员进行该基因的测序后发现了7个相关性的SNP,研究者又对日耳曼民族2510人进行SNP型分析发现位于4号内含子上的SNP与SLE关系最密切,这个SNP位于增强子样结构内[13]

。而这个基因在TIDM和自身

免疫性重症肌无力发病中的作用也引起了广泛的重

视。

©

《现代免疫学》2008年第28卷第6期

5　哮喘和遗传性过敏症与ADAM33、DPP10

支气管哮喘(asthma)是世界范围内严重威胁人类健康的常见病,是一种需要长期治疗的慢性气管炎症和气道高反应性疾病,可累及各个年龄组,据估计目前全世界约有1.5亿以上的哮喘患者。

在对460对孪生同胞患者进行全基因扫描后,研究者[18]发现20q13这个区域的40个基因与哮喘和遗传性过敏症有关,用病例对照相关分析法对其中135个SNP分析发现位于这个区域的编码ADAM33(一种拥有不同作用的金属蛋白酶)基因中的多态性与哮喘高度相关,它参与细胞表面蛋白的脱落。最近的研究表明,它与银屑病有关。

之前有很多报道2q1422q32座位于哮喘有关,研究者[18]报道,通过定位克隆的方法,对高加索244个家庭样本分析后发现位于2q14的DPP10与哮喘、遗传性过敏症有关,研究发现是因为这个基因的多态性影响了DPP10编码二肽基肽酶的转录过程。

6　结语

综上所述,在基因水平上研究自身免疫性疾病的发病机制方面已取得了很大的进步,使我们更深层次地认识到了疾病的复杂性,也为指导治疗提供了新的线索,但同时也出现了很多问题,比如:在不同种族间SNP出现频率差异很大;有很多易感基因座位在染色体上是重叠的;有很多试验表明基因之间是相互作用的,但是没有很好的靶基因作为切入点去研究,这些问题都是在今后工作中亟待解决的,而正是由于SNP的特点,相信它在这方面的研究中会发挥更大作用[20]。参考文献

[1]　YamamotoK,

YamadaR.Genome2widesinglenucleotide

polymorphismanalysesof

rheumatoidarthritis[J].

J

Autoimmune,2005,25:12215.

[2]　SuzukiA,

YamadaR,

ChangX.etal.Functionalhaplotype

ofPADI4,encodingcitrullinatingenzymepeptidylargininedeiminase4,areassociatedwithrheumatoidarthritis[J].NatGenet,2003,34:3952402.

[3]　ChangX,

YamadaR,

SuzukiA,etal.Localizationof

peptidylargininedeiminase(PADI4)andcitrullinatedproteinin

synovial

tissue

of

rheumatoid

arthritis

[J].

Rheumatology,2005,44:40250.

[4]　ChangX,

YamadaR,SuzukiA,etal.Citrullinationof

自身免疫性疾病相关基因研究进展

fibronectininrheumatoidarthritissynovialtissue[J].Rheumatology,2005,44:129.

[5]　ChangX,

YamadaR,

SawadaT,etal.Theinhibitionof

antithrombinbypeptidylarginine

deiminase

4

may

be

contributetopathogenesisofrheumatoidarthritis[J].Rheumatology,2005,44:2932298.

[6]　EdwardsCJ,FeldmanJL,BeechJ,etal.Molecularprofile

ofperipheralbloodmononuclearcellsfrompatientswithrheumatoidarthritis[J].MolMed,2007,13:40258.

[7]　BottiniN,

MusumeciL,

AlonsoA,

etal.Afunctional

variantoflymphoidtyrosinephosphataseisassociatedwithtypeIdiabetes[J].NatGenet,2004,36:3372338.

[8]　BottniN,

VangT,

CuccaF,

etal.RoleofPTPN22in

type1diabetesandotherautoimmunediseases[J].SeminImmunol,2006,18:2072213.

[9]　ComezLM,AnayaJM,GonzalezCI,etal.PTPN22C1858T

polymorphisminColombianpatientswithautoimmunediseases[J].GenesImmun,2005,6:6282631.

[10]　CarltonVE,

HuX,

ChokkalingamAP,etal.PTPN22

geneticvariation:evidenceformultiplevariantsassociated

withrheumatoidarthritis[J].AmJHumGenet,2005,77:5672581.

[11]　KochiY,

YamadaR,

SuzukiA,

etal.Afunctional

variantinFCRL3,encodingFcreceptor2like3,isassociatedwithrheumatoidarthritisandseveralautoimmunities[J].Nat

©

·521·

Genet,2005,37:4782485.

[12]　HaE,ChoeBK,JungKH,etal.Positiverelationship

betweenmelatoninreceptortype1BpolymorphismandrheumatoidfactorinrheumatoidarthritispatientsintheKoreanpopulation[J].JPinealRes,2005,39:2012205.

[13]　YamadaR,TokuhiroS,ChangXT,etal.SLC22A4and

RUNX1:identificationofRAsusceptiblegenes[J].JMolMed,2004,82:55825.

[14]　ParkY.Functionalevaluationofthetype1diabetes(T1D)

susceptibilitycandidategenes[J].DiabetesResClinPract,2007,77:S1102115.

[15]　OguraY.Nod2,

aNod1/Apaf21familymemberthatis

restrictedtomonocytesandactivatesNF2kappaB[J].JBiolChem,

2001,16,481224818.

[16]　BrowningBL,

HuebnerC,petermannI,etal.Association

ofDLG5variantswithinflammatoryboweldiseaseintheNewZealandcaucasianpopulationandmeta2analysisoftheDLG5R30Qvariant[J],InflammBowelDis.2007,13:106921076.

[17]　TsaoBP.Anupdateongeneticstudiesofsystemiclupus

erythematosus[J].CurrRheumatolRep,2002,4:3592367.

[18]　WeissST,RabyBA.Asthmagenetics[J].HumMolGenet,

2004,13:R832R.

[19]　周娟娟,洪素云.单核苷酸多态性的研究应用进展[J].现代

免疫学,2004,24:5232525.