ORMDL3基因多態性與哮喘相關性的研究進展

楊 婷 崔麗英

支氣管哮喘是一種有明顯家族聚集傾向的多基因遺傳病，它的發生既受遺傳因素又受環境因素的影響，至今約有100多個哮喘候選基因被發現，且多個已得到可靠的實驗驗證。Miram等［1］于2007年首次通過全基因組關聯研究發現血清類黏蛋白1樣蛋白3(ORMDL3)基因是同年研究中與哮喘相關度最高的易感基因，且該基因與哮喘的關聯性已在多個種族中得到驗證。了解ORMDL3與哮喘的相關性及其作用機制可能為哮喘的發生機制、早期診斷、治療及一級預防提供新方向。現就該哮喘易感基因及其研究進展綜述如下。

一、全基因關聯性研究(genome-wide association study，GWAS)

GWAS是用以篩選復雜性疾病易感基因的研究方法，其利用廣泛存在于基因組內連鎖不平衡現象，選擇標簽單核苷酸多態性(sigle nucleotide pdymorphism，SNP)進行研究。早期測定疾病的基因變異和單核苷酸多態性，尋找疾病的標記物，是進行病因診斷和最有效的個體化治療，故GWAS潛在價值巨大。目前已有12項全基因組關聯研究，這些研究旨在明確基因多樣性與哮喘易感性的關聯。其中以17q21與哮喘相關的證據最為密切［2］。Miram等［1］在哮喘兒童的全基因組關聯研究中，對317000多個SNP進行了基因分型，分析顯示染色體17q 21.1區域上有很多標記與兒童哮喘表型之間存在很強的關聯性，這表明能調控ORMDL3基因表達的遺傳變異是決定兒童是否對哮喘易感的重要因素。Bisgaard等［3］開展的GWA證實17q 21.1區域在基因組水平上與哮喘顯著相關，這一結果有力地支持了該染色體上確實存在真正的哮喘易感基因。可以推測，利用GWAS對現存的來源于國際聯盟的數據進行薈萃分析，將會發現更多的新的哮喘易感基因，從而進一步加深對該疾病的認識。

二、ORMDL3基因及其功能

ORMDL3基因位于染色體17q21上，大小為6560個堿基對，包含3個外顯子，編碼位于內質網上的由153個氨基酸組成的跨膜蛋白，其序列高度保守，其表達產物在各組織中廣泛分布，尤其在成人肝臟、胰腺中，在胎兒的肺、肝臟、腎臟、脾臟中呈高水平表達，但其具體功能目前還不明確［4-5］。有研究表明，ORMDL3表達產物可以調節由內質網介導的Ca2+信號傳導及細胞壓力，從而導致未折疊蛋白反應，進而成為炎癥發生的內源性誘因［4］。另有推測，脂質作為細胞膜主要組成之一，參與細胞增殖、信號傳導及細胞凋亡等。ORMDL3的表達異常可能引起脂質代謝紊亂而致哮喘的發生，但其具體機制未見報道［6］。此外，Miram等［1］發現ORMDL3可能在呼吸道病毒感染中起作用，其是否因此誘導、加重哮喘尚不清楚。

三、ORMDL3基因多態性與哮喘的相關性

1.SNPrs7216389:Miram等［1］通過GWS確定了12個SNP與哮喘相關，其中位于ORMDL3鄰近的GSDML基因第一個內含子中的SNPrs7216389與哮喘最為相關。這一點在多個種族、地區中，如德國人、蘇格蘭人、墨西哥人、波多黎各人、日本人、澳大利亞人等不同人種中得到了證實。Hirota等［7］發現rs7216389與日本兒童哮喘(3.6～17歲)密切相關;Miram等［1］發現rs7216389與ORMDL3基因的表達水平同高加索地區的兒童哮喘相關;Tavendale等［8］發現rs7216389-T在蘇格蘭人群中與哮喘呈正相關。Bisgaard等［3］在北歐地區發現rs7216389-T與早期發病的哮喘有關。Wu等［9］在墨西哥人群(4～17歲)中同樣發現rs7216389-T顯著增加哮喘的發病風險。在我國漢族哮喘人群中，rs7216389的分布頻率也具有顯著差異性，T等位基因是哮喘的易感基因。但是Leung等［10］在香港地區發現17q21與哮喘(5～8歲)僅邊緣相關，而該基因與美國黑人則無明顯相關性［11］。相關度不盡相同說明各種族的SNP存在連鎖失衡的現象，環境因素、生活方式等可能也是其影響因素之一。

2.SNPrs12603332:多項研究表明鄰近ORMDL3的rs12603332與哮喘相關。Glanter等［11］復制了7個 SNP 標記(rs7216389、rs12603332、rs4378650、rs8076131、rs11659680、rs3744246)，發現 rs12603332 與rs4378650在墨西哥及非裔美洲人群中同哮喘顯著關聯。我國學者研究該基因與漢族哮喘相關性時利用PCR-RFLP方法對rs12603332位點及rs7216389位點進行了基因分型，同時運用real-time PCR方法對該基因在兩個位點不同基因型的正常個體(n=39)和哮喘患者(n=29)外周血中的表達進行了檢測，從而證實調控ORMDL3基因表達水平的SNP位點可能是真正的易感位點［12］。但由于所分析的兩個位點處于強烈的連鎖不平衡狀態，尚不能確定哪個位點是真正的功能位點，這有待于進一步對這些位點進行功能分析驗證。

四、ORMDL3與哮喘相關性的年齡差異

哮喘在兒童與成人中的發病特點存在顯著差異，多項大規模病例對照研究表明ORMDL3基因僅與早期哮喘的發生強烈相關［1，3，11，13］。但各個研究對象年齡界限及所處的地域種族均不同，近年有研究表明ORMDL3與哮喘的相關性與年齡無關。Flory等［14］證實了白色人種中17q12-21與兒童期的煙霧暴露及兒童期哮喘具有相關性，但實驗數據并未顯示年齡差異對哮喘的發病有影響。多項研究表明ORMDL3的表達對成人哮喘的發生亦有一定作用。Fang等［15］收集了漢族成人哮喘患者710例及正常對照656例，檢測了17q21上的5個SNP位點，發現這些位點與哮喘具有顯著的、重復相關性(P＜0.05)，其中rs11557467-G、rs9303277-C與哮喘強烈相關(P＜0.001)，這一結果提示17q21與漢族成人哮喘具有顯著相關性。Hrdlickova等［16］在捷克高加索人群中選取了337個病例及331個健康對照者，分別檢測其17號染色體上的4個SNP，其中僅證明rs3169527與哮喘具有相關性，而單倍型TCAG又與成人男性哮喘呈顯著相關(P=0.009＜0.05)，同時研究還顯示17q21區域的基因變異可能也是成人、尤其是男性哮喘發病的危險因素，但該基因對不同年齡組所起的作用如何，仍待進一步研究。

五、環境因素對ORMDL3致哮喘的作用

除了遺傳基因的影響，環境因素對哮喘的作用亦不能忽視。Bouzigon等［17］的研究說明兒童哮喘發生與17q21有關，且早期暴露于吸煙環境可以進一步增加患病風險。金哲等［13］首次研究了ORMDL3基因、兒童生活方式、室內空氣質量與早期起病的哮喘的相關性，證實了遺傳因素與環境因素具有協同作用。Morita等［18］推斷環境因素對成人起病的哮喘影響更大，但是通過檢測17q21上的SNP標記與暴露于吸煙環境的實驗對象的相關性，尚不能得出吸煙增加成人哮喘易感性的結論。Smit等［19］檢測了268名兒童哮喘患者中的12個17q21SNPs，發現17q21的基因變異及早期暴露于吸煙環境可以增加早期呼吸道感染與早發型哮喘及兒童期起病的成人哮喘的相關性。總之，哮喘是一種由遺傳與環境因素共同作用的復雜性疾病，不同種族、地域的人群以不同的哮喘易感基因與多種環境因素聯合作用而激發哮喘的發生，但是對其具體作用機制目前結論不一，明確二者的相互作用對指導哮喘的早期防治具有積極的意義。

全基因組關聯研究表明位于17q21上的ORMDL3基因與哮喘發生相關，其中rs7216389與哮喘的關聯性最強，但其具體作用機制尚不明確，推測ORMDL3蛋白引起未折疊蛋白反應，促進炎癥反應及參與脂質代謝、呼吸道病毒感染等方式導致哮喘發病。多項在多種族、不同年齡界限中進行的研究均表明ORMDL3僅與兒童期哮喘相關，但也有新的研究提出該基因參與了成人哮喘的發病機制。哮喘是一種基因-基因、基因-環境相互作用的復雜性疾病，環境因素亦不能忽視。總之，隨著人類基因組計劃的完成及各種哮喘基因研究方法的成熟，可以對支氣管哮喘的一級預防、早期診斷及治療從基因水平上提供一種新思路。

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