膿毒癥基因多態(tài)性的研究近況

郭 君 王學(xué)敏

1.蘇州大學(xué)，江蘇 蘇州 215006；2.上海交大附屬第六人民醫(yī)院，上海 200233

1991年ACCP/SCCM聯(lián)系會(huì)第一次對(duì)膿毒癥的定義和本質(zhì)作了系統(tǒng)、明確的闡述[1]，膿毒癥（sepsis）是由感染引起的全身反應(yīng)綜合癥（SIRS），是眾多介質(zhì)參與的復(fù)雜反應(yīng)。膿毒癥進(jìn)一步發(fā)展可致重度膿毒癥，膿毒癥休克和多器官功能衰竭。其發(fā)生率每年以1.5%的速度遞增，給人類健康帶來了重大危害。

重癥監(jiān)護(hù)室的醫(yī)務(wù)人員和科學(xué)家們?cè)陂L期與全身炎癥反應(yīng)、膿毒癥、多器官功能衰竭綜合征斗爭的過程中發(fā)現(xiàn)：不同個(gè)體間表現(xiàn)出高度的差異性，有的人很容易發(fā)生炎癥反應(yīng)失控，并易于發(fā)展為膿毒癥休克和MODS，有的人則不然。同樣，對(duì)于體質(zhì)相近，臨床表現(xiàn)相似，感染病原體相同膿毒癥或MODS患者采用相似的治療和護(hù)理方案，其病理生理表現(xiàn)、易患性、療效和預(yù)后可能存在巨大差異，有的很快好轉(zhuǎn)，有的則迅速惡化。這些提示我們不同個(gè)體間的差異可能與基因的多態(tài)性和遺傳有關(guān)。

1 炎癥因子基因多態(tài)性與膿毒癥

1.1.1 TNFα

TNFα是目前在膿毒癥相關(guān)研究中了解最為深入并且是具有核心作用的早期促炎介質(zhì)之一，是炎癥級(jí)聯(lián)反應(yīng)中的上游介質(zhì)，與膿毒癥的發(fā)生和轉(zhuǎn)歸有著十分密切的關(guān)系。Wi lson等首先報(bào)道了TNFα基因啟動(dòng)子區(qū)域內(nèi)轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)上游第308位（-380位點(diǎn)）的雙等位基因多態(tài)性，308位為G時(shí)定義為TNF1，308位為A時(shí)定義為TNF2，TNF1較為常見。Mira等[2]研究顯示正常對(duì)照組和膿毒癥休克病人TNF2等位基因的分布頻率顯著不同，而且研究發(fā)現(xiàn)死于膿毒癥休克的病人中TNF2等位基因的頻率明顯較高。但需要注意的是文獻(xiàn)報(bào)道并不完全一致，Stuber等[3]曾于1996年進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究，比較分析了80例嚴(yán)重膿毒癥患者和153名健康人的基因型，結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩組之間的TNF-2等位基因的頻率并無明顯差異。

1.1.2 TNFβ

TNFβ又稱淋巴毒素α，在其內(nèi)含子中含有A/G但核苷酸多態(tài)性。第1個(gè)內(nèi)含子1069位堿基是“A”為TNFβ2較為常見，稀少的等位基因型是TNFβ1，在相應(yīng)的位置含有“G”。同TNFα的TNF2等位基因型相似，TNFβ2純合子的基因型亦表現(xiàn)為高反應(yīng)基因型，其純合子與高水平TNF以及膿毒癥有一定關(guān)聯(lián)[4]。Stuüber等[5]研究了40例嚴(yán)重膿毒癥病人，發(fā)現(xiàn)病人與健康對(duì)照組所有的等位基因的分布頻率和基因型分布無差異。但是非存活者在純合子構(gòu)型中等位基因TNFβ2頻率高（80%：44%存活者，P＜0.05）。Majetschak等[6]在對(duì)110例嚴(yán)重創(chuàng)傷患者的研究中發(fā)現(xiàn)，TNFβ2純合子患者發(fā)生膿毒癥的概率和血漿TNFα的水平顯著增加。

1.2 IL-1

IL-1是膿毒癥的另一主要前炎癥細(xì)胞因子之一，IL-1基因復(fù)合體編碼3種不同的蛋白：IL-1α、IL-1β和IL-1Ra（IL-1的受體拮抗劑）。IL-1Ra的多態(tài)性取決于第2內(nèi)含子上長度為86bp的短串聯(lián)重復(fù)序列數(shù)目，等位基因A2包括2個(gè)短串聯(lián)重復(fù)序列（IL-1Ra A2）。健康人群IL-1Ra A2攜帶者血漿IL-1Ra濃度較高，他們的單核細(xì)胞在體外經(jīng)LPS刺激后也產(chǎn)生高水平的IL-1Ra[7]。目前報(bào)道的發(fā)生在IL-1β上的多態(tài)性都是雙等位型多態(tài)性，在5’側(cè)翼區(qū)的有C-31T和T-511C。研究表明，它們也與牙周炎、腦膜炎球菌性腦膜炎、腸炎等多種感染疾病的發(fā)生或預(yù)后有關(guān)。發(fā)生在IL-1β啟動(dòng)子區(qū)的另一個(gè)SNP（T-511C）相關(guān)報(bào)道也比較多，它與多種炎性疾病的進(jìn)展有關(guān)[8]。但是，關(guān)于IL-1β-31和-511SNP是否與SIRS或嚴(yán)重創(chuàng)傷的膿毒癥易患性或預(yù)后有關(guān)還有待進(jìn)一步的研究。IL-1α在啟動(dòng)子-889位有1個(gè)SNP（C-889G），但Fang等[9]研究表明，IL-1α基因多態(tài)性與膿毒癥的關(guān)系不大。

1.3 IL-10

IL-10是體內(nèi)重要的抗炎細(xì)胞因子，具有很強(qiáng)的抗炎和免疫抑制作用。因此在膿毒癥發(fā)生和發(fā)展中起重要作用。已發(fā)現(xiàn)人類IL-10基因啟動(dòng)子區(qū)域的存在3個(gè)單核苷酸多態(tài)性：IL-10-592（C-A）、IL-10-819（C-T）、IL-10-1082（G-A），三者間呈現(xiàn)連鎖的不平衡現(xiàn)象。有關(guān)研究[10]顯示IL-10-592多態(tài)性位點(diǎn)及與其高度連鎖的IL-10-819多態(tài)性位點(diǎn)同膿毒癥的易感性、預(yù)后相關(guān)不明顯。方向明等[11]研究顯示，IL-10基因啟動(dòng)子區(qū)域中IL-10-1082基因多態(tài)性與膿毒癥的易感性密切相關(guān)、與其預(yù)后不想關(guān)，IL-10-1082等位基因1是膿毒癥發(fā)生的高危遺傳標(biāo)志，它是否也參與了膿毒癥的發(fā)生與發(fā)展過程尚有待進(jìn)一步的研究。

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1.4 IL-6

TNF和IL-1均能刺激IL-6的產(chǎn)生，IL-6是炎癥過程中濃度速度上升最快的細(xì)胞因子。在各種細(xì)胞因子中IL-6的血漿濃度與膿毒癥的病死率關(guān)系最為密切，血漿IL-6濃度也是目前認(rèn)為判斷膿毒癥預(yù)后較為可靠的指標(biāo)。IL-6的啟動(dòng)子區(qū)域174位存在一單核苷酸多態(tài)性（G-C的改變，G-174C），C等位基因可導(dǎo)致IL-6的產(chǎn)生能力降低。Fishman等[12]的研究顯示健康人中GG純合子等位基因型者血漿IL-6濃度最高，雜合子GC等位基因型者次之，CC純合子等位基因型者血漿IL-6濃度最低。有學(xué)者對(duì)IL-6基因多態(tài)性（-174G-C）與膿毒癥發(fā)病率及預(yù)后的關(guān)系進(jìn)行了探討，結(jié)果顯示循環(huán)IL-6水平與膿毒癥患者的預(yù)后顯著相關(guān)，但其基因多態(tài)性并不影響膿毒癥的發(fā)病率[13]。

1.5 IFN-γ

IFN-γ由T細(xì)胞、自然殺傷細(xì)胞、單核細(xì)胞產(chǎn)生，參與細(xì)胞內(nèi)清除多種病原體的免疫反應(yīng)過程。人IFN-γR基因定位于第6號(hào)染色體，IFN-γ受體分布廣泛。編碼α-鏈的IFN-γ受體-1基因位于6號(hào)染色體的長臂上，α鏈在大多數(shù)細(xì)胞上表達(dá)，與IFN-γ結(jié)合有關(guān)；而β鏈表達(dá)是細(xì)胞特有的，它參與IFN-γ信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，受外界刺激因素的調(diào)控。IFN-γ基因的第一內(nèi)含子存在等位基因多態(tài)性。Stasse等[14]分析了61個(gè)創(chuàng)傷評(píng)分（injury severi ty score）＞16的病人（其中30個(gè)出現(xiàn)膿毒癥）的IFN-γ基因型，結(jié)果發(fā)現(xiàn)膿毒癥病人攜帶等位基因D的頻率明顯較高，尤其是純合子（DD）基因型最為明顯。缺乏IFN-γ受體-1基因小鼠對(duì)分支桿菌攻擊的易感性增加。Davis等[15]的研究顯示IFN-γ受體-1基因上存在的微衛(wèi)星基因多態(tài)性與創(chuàng)傷后的感染易感性增加有關(guān)。

2 LPS受體與膿毒癥

在病原體相關(guān)分子模式（PAMP）引起宿主的反應(yīng)中，細(xì)菌內(nèi)毒素（即脂多糖，LPS）與LPS受體結(jié)合，進(jìn)而激活細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路。目前已發(fā)現(xiàn)4類分子家族LPS脂質(zhì)A部分結(jié)合參與炎癥信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，這4類LPS受體包括CD14、巨噬細(xì)胞清道夫受體（SR）、Toll樣受體（TLRs）和β2白細(xì)胞整合素[16]。

2.1 CD14

研究發(fā)現(xiàn)，CD14以兩種形式存在，即膜CD14（mCD14）和可溶性CD14（sCD14）。mCD14是LPS受體的重要形式，主要分布于成熟的髓源細(xì)胞膜表面。CD14的啟動(dòng)子在159位的存在一C到T的轉(zhuǎn)換導(dǎo)致單核苷酸多態(tài)性（C-159T），研究表明攜帶T等位基因者較攜帶C等位基因者有明顯較高的mCD14表達(dá)和較高的sCD14濃度。Gibot等[17]對(duì)CD14-159位點(diǎn)（C/T）的多態(tài)性進(jìn)行了探討。通過對(duì)90例膿毒癥患者和122例健康對(duì)照者分析，其發(fā)現(xiàn)CD14-159TT純合子基因型人群易發(fā)生膿毒癥，并且膿毒癥患者中該基因型的患者預(yù)后明顯較差。

2.2 Tol l樣受體

Tol l受體家族是進(jìn)化保守的受體，它們與果蠅的Tol l蛋白家族在結(jié)構(gòu)上有高度同源性，通過識(shí)別表達(dá)在病原微生物上的高度保守的結(jié)構(gòu)基序—病原相關(guān)的分子模式（PAMP）啟動(dòng)機(jī)體的炎癥信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，在機(jī)體保持正常的免疫功能及炎癥反應(yīng)中處于重要地位。TLR基因位于9號(hào)染色體。基因突變小鼠C3H／HeJ和C57BL／10ScCR已證實(shí)TLR4基因的改變可明顯影響對(duì)內(nèi)毒素的反應(yīng)和導(dǎo)致對(duì)感染的易患性[18]。Michel等[19]研究發(fā)現(xiàn)，TLR4+896A／G和TLR4+1196C／T SNP與機(jī)體對(duì)脂多糖低反應(yīng)性有關(guān)。

3 核因子-κB

NF-κB是目前研究較清楚的轉(zhuǎn)錄因子。許多研究證實(shí)，NF-κB幾乎存在于所有細(xì)胞中，廣泛參與機(jī)體免疫、炎癥、應(yīng)激反應(yīng)等生理病理過程。NF-κB基因及其調(diào)節(jié)蛋白B基因均存在多態(tài)性位點(diǎn)，其中NF-κB基因的啟動(dòng)子區(qū)域內(nèi)由兩個(gè)堿基（CA）n重復(fù)單位組成的微衛(wèi)星標(biāo)記至少包含18種等位基因（A1、A2、……、A18），其中等位基因A10攜帶者為I型糖尿病的易感者；IκB基因的啟動(dòng)子區(qū)域-881、-826、-420、-297、3’-UTR位點(diǎn)存在單個(gè)核苷酸的變異引起的SNP，-297SNP接近NF-B2、3的結(jié)合位點(diǎn)，3’-UTR位點(diǎn)SNP與克隆氏病的易感性顯著相關(guān)，-881、-826SNP為完全連鎖不平衡且其單體型與沙眼的易感趨勢有關(guān)，但統(tǒng)計(jì)學(xué)上無顯著性相關(guān)。NF-κB和IκB基因多態(tài)性在膿毒癥中的作用機(jī)制還有待于進(jìn)一步的研究和闡述[19]。

4 HSP70基因多態(tài)性與膿毒癥

HSP是當(dāng)細(xì)胞受到溫度升高、感染、炎癥、缺血等應(yīng)激刺激時(shí)表達(dá)的具有保護(hù)細(xì)胞作用的進(jìn)化上比較保守的蛋白質(zhì)，被稱為“分子伴侶”，其保護(hù)細(xì)胞的作用主要體現(xiàn)在抵抗損傷和加速修復(fù)等方面。HSP一70由三個(gè)基因編碼，均在HLAⅢ基因區(qū)域內(nèi)，和TNF基因相鄰，被命名為HSP70-1、HSP70-2和HSP70-H0M。目前研究較多的是HSP70-HOMNco I限制性多態(tài)性和HSP70-2Pst I限制性多態(tài)性。前者導(dǎo)致HSP70-HOM蛋白質(zhì)肽鏈中氨基酸的改變，即蛋氨酸變?yōu)樘K氨酸，后者導(dǎo)致HSP70-2mRNA表達(dá)的變異。Schroeder等[20]進(jìn)行了HSP70-2和HSP70-HOM基因多態(tài)性與膿毒癥易感性及轉(zhuǎn)歸方面的研究，并分析了HSP70等位基因和TNF2β等位基因的連鎖情況。檢測了87例膿毒癥病人和110例健康人HSP70-2G/A和HSP70-HOMC/T的多態(tài)性情況，發(fā)現(xiàn)HSP70-2Pst I基因多態(tài)性和HSP70-HOMNco I限制性多態(tài)性不管是基因型分布還是等位基因頻率，兩組均無顯著性差異，而且在膿毒癥病人生存者和死亡者之間也無顯著性差異，但發(fā)現(xiàn)膿毒癥病人HSP70-2A純合子和TNFB2純合子之間有連鎖存在。

5 絲裂原活化抑制因子（PAI-1）基因多態(tài)性與膿毒癥

纖溶酶原激活物抑制劑（plasminogen activator inhibitor，PAI）有4種類型：內(nèi)皮細(xì)胞型PAI（PAI-1）、胎盤型PAI（PAI-2）、尿型PAI（PAI-3）和protease-nexin（PAI-4）。迄今，研究比較機(jī)制比較明確的是PAI-1。有關(guān)研究表明高濃度的血漿Ⅰ型纖溶酶原激活物抑制因子（PAI-1）與膿毒癥病人的不良預(yù)后相關(guān)，在PAI-1基因啟動(dòng)子區(qū)域存在一單堿基的缺失或插入（4G/5G），等位基因4G與血漿中較高水平的PAI-1相關(guān)。荷蘭學(xué)者Westendorp等[21]研究發(fā)現(xiàn)，攜帶4G／4G基因型的患者發(fā)展成感染性休克的風(fēng)險(xiǎn)是攜帶其他基因型患者的5倍，而第一直系親屬攜帶該基因型的患者發(fā)展成感染性休克的風(fēng)險(xiǎn)是第一直系親屬攜帶其他基因型患者的6倍。

6 問題與展望

雖然膿毒癥遺傳學(xué)研究得到快速的發(fā)展，但是在其早期診斷和防治上并未取得重要突破，而且不同學(xué)者的研究結(jié)果有時(shí)甚至是矛盾的。分析其主要原因可歸納為以下幾點(diǎn)：（1）膿毒癥病理生理的復(fù)雜性和涉及的炎癥因子的眾多性。（2）大多數(shù)研究多局限于基因多態(tài)性發(fā)生頻率與疾病易患性的相關(guān)性分析上。（3）在研究方法上，多數(shù)實(shí)驗(yàn)室采用較為傳統(tǒng)簡便的限制性內(nèi)切酶片段長度多態(tài)性（RFLP）檢測法。（4）研究病例數(shù)量較少或由于人種、地域、研究方法差異等種種因素，對(duì)實(shí)驗(yàn)也造成了一定的局限性。

目前基因多態(tài)性與膿毒癥之間關(guān)系的研究剛剛起步，尚有大量臨床及流行病學(xué)工作有待完成（如，對(duì)于信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)基因多態(tài)性的研究、新的易感基因的尋找、基因間的相互作用的闡明及臨床藥物對(duì)基因表達(dá)產(chǎn)物的影響等等）。從基因組層次上大規(guī)模分析基因多態(tài)性與疾病的關(guān)系，使我們更加科學(xué)地認(rèn)識(shí)膿毒癥的發(fā)病機(jī)制，探索疾病臨床表型多樣性產(chǎn)生的本質(zhì)，為發(fā)展更具個(gè)體化的臨床治療措施（如，針對(duì)性的細(xì)胞因子導(dǎo)人治療和基因干預(yù)治療等）、早期診斷和預(yù)后開辟一個(gè)全新的領(lǐng)域。

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