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關(guān)節(jié)病型銀屑病與強(qiáng)直性脊柱炎易感基因關(guān)聯(lián)研究

2016-09-08 02:54:31付希安于永翔于功奇屈麗娜張福仁
中國麻風(fēng)皮膚病雜志 2016年3期
關(guān)鍵詞:關(guān)聯(lián)研究

楊 青 劉 紅 付希安 于永翔 于功奇 屈麗娜 張福仁

關(guān)節(jié)病型銀屑病與強(qiáng)直性脊柱炎易感基因關(guān)聯(lián)研究

楊青劉紅付希安于永翔于功奇屈麗娜張福仁

目的:對關(guān)節(jié)病型銀屑病與強(qiáng)直性脊柱炎的易感基因進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析 ,以期發(fā)現(xiàn)共同的易感基因。方法:以379例關(guān)節(jié)病型銀屑病(PsA)、595例尋常型銀屑病(PsV)及806例健康對照為樣本,以Sequenom MassARRAY系統(tǒng)為平臺,對全基因組關(guān)聯(lián)研究發(fā)現(xiàn)的強(qiáng)直性脊柱炎的9個(gè)易感基因SNP位點(diǎn)進(jìn)行基因分型和數(shù)據(jù)分析。結(jié)果: ERAP1基因(rs27037,P=6.66×10-5,OR:1.43)、21q22.2(rs2242944,P=1.07×10-3,OR:0.73)及IL23R基因(rs1004819,P=4.58×10-3,OR:1.28)與PsA相關(guān)。ERAP1(rs27037,P=1.56×10-4,OR:1.35)與PsV相關(guān)。ERAP1基因?qū)τ赑sA和PsV的患病風(fēng)險(xiǎn)無差異。IL23R基因(rs1004819)及21q22.2(rs2242944)在PsA和PsV患病風(fēng)險(xiǎn)上存在中等程度的異質(zhì)性(I2值分別為57.41和71.20),但P值無明顯差異(>0.05)。IL23R基因(rs11209032,P=1.57×10-3,OR: 1.52)與PsA脊柱炎相關(guān)。結(jié)論:ERAP1基因、21q22.2區(qū)域及IL23R基因是PsA與強(qiáng)直性脊柱炎共有的易感基因。

關(guān)節(jié)病型銀屑病; 易感基因; 易感位點(diǎn); 強(qiáng)直性脊柱炎

關(guān)節(jié)病型銀屑病(psoriatic arthritis,PsA)不僅引起皮膚的炎癥,還可導(dǎo)致脊柱和外周關(guān)節(jié)疼痛、腫脹、活動(dòng)受限及關(guān)節(jié)畸形,是一種嚴(yán)重危害健康的頑固性疾病。雖然國內(nèi)外研究已成功發(fā)現(xiàn)銀屑病的多個(gè)易感基因,引起銀屑病患者關(guān)節(jié)損害和畸形的易感基因尚未明確[1]。以往研究證實(shí)臨床表現(xiàn)相近疾病間具有共同的易感基因。例如,PsA與類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎均與TNFAIP3、TNIP1基因相關(guān)[2,3]。而銀屑病關(guān)節(jié)炎與

強(qiáng)直性脊柱炎在臨床表現(xiàn)、組織病理學(xué)等方面均有一定共性[4]。本研究擬以GWAS研究發(fā)現(xiàn)的強(qiáng)直性脊柱炎多個(gè)易感基因SNP位點(diǎn)為候選研究位點(diǎn)[5,6],以PsA患者為樣本,以尋常型銀屑病患者(psoriasis vulgaris,PsV)和健康志愿者為對照,以Sequenom MassARRAY系統(tǒng)為平臺進(jìn)行SNP分型和關(guān)聯(lián)分析,以期發(fā)現(xiàn)共有的易感基因,為闡明該病的發(fā)病機(jī)制、研制與強(qiáng)直性脊柱炎共同作用靶點(diǎn)的藥物奠定基礎(chǔ)。

1 材料和方法

1.1研究樣本 本實(shí)驗(yàn)的樣本包括PsA患者379例,PsV患者595例和正常對照806例。PsA采用國際公認(rèn)的CASPAR診斷標(biāo)準(zhǔn)[7]診斷。PsV為就診時(shí)具有典型尋常型銀屑病皮損,并經(jīng)過全面臨床查體,無任何關(guān)節(jié)癥狀和體征,亦無其他自身免疫病的患者。正常對照入選標(biāo)準(zhǔn):需同時(shí)滿足以下條件:①身體健康;②本人無銀屑病、自身免疫性疾病(包括一、二、三級親屬)、系統(tǒng)性疾病;③家族中無上述疾病患者。所有入選的PsA及PsV患者均來自我院皮膚科門診,經(jīng)兩名高級職稱的醫(yī)師確診;正常對照為健康志愿者。在所有對象知情同意并簽字后進(jìn)行資料的收集。對所有對象抽取外周靜脈血3~5 mL,編號排序后應(yīng)用Qiagen DNA抽提試劑盒提取DNA。

1.2SNP的選擇 以國外發(fā)表的強(qiáng)直性脊柱炎GWAS研究為基礎(chǔ)[5,6],以原文獻(xiàn)中P<10-5為界,優(yōu)先選擇OR值相對較大的SNP位點(diǎn)。在Hapmap數(shù)據(jù)庫中查詢該SNP等位基因在中國人群最小等位基因頻率(Minor Allel Frequency,MAF)>0.05。且能夠在Sequenom平臺進(jìn)行分型,并在引物設(shè)計(jì)中相互兼容。依上述原則,最終選擇9個(gè)非MHC(Major Histocompatibility complex,主要組織相容性抗體)的SNPs在試驗(yàn)樣本中分型進(jìn)行驗(yàn)證分析。

1.3基因分型 利用高通量、自動(dòng)化的Sequenom MassARRAY系統(tǒng)(San Diego,California,USA),對選擇的SNP位點(diǎn)進(jìn)行分型。基本步驟:①將DNA樣本進(jìn)行待測位點(diǎn)的PCR擴(kuò)增;②將PCR產(chǎn)物進(jìn)行蝦堿性磷酸酶處理(SAP反應(yīng));③加MassEXTEND?延伸引物進(jìn)行單堿基延伸反應(yīng);④將反應(yīng)產(chǎn)物加入SpectroCHIP共結(jié)晶;⑤放入MALDI-TOF質(zhì)譜儀進(jìn)行檢測;⑥質(zhì)譜圖經(jīng)MassARRAY分型軟件分析處理,出分型報(bào)告。質(zhì)量控制:對于call rate≥90%、符合遺傳平衡定律、分型聚類圖清晰的SNP及分型成功的樣本進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

1.4數(shù)據(jù)分析 利用Plink 1.07軟件對分型成功并通過質(zhì)控的SNPs在病例組(PsA、PsV組)和對照組做Cochran-Armitage trend檢驗(yàn)計(jì)算其關(guān)聯(lián)性。多重logistic回歸分析用于檢測區(qū)域內(nèi)的信號的獨(dú)立性。檢驗(yàn)水準(zhǔn)α以5.6×10-3(即以0.05除以9,即SNP數(shù)目進(jìn)行校正)。采用異質(zhì)性檢驗(yàn)方法(I2and p-values of Q statistic)比較PsA與PsV的異質(zhì)性。依據(jù)文獻(xiàn),異質(zhì)性的程度主要以I2值大小進(jìn)行判斷,小于25%認(rèn)為無異質(zhì)性,25%~50%為存在輕度異質(zhì)性,50%~75%為中度異質(zhì)性,75%以上為存在較強(qiáng)異質(zhì)性。鑒于PsA是一異質(zhì)性疾病,有些病例的關(guān)節(jié)表現(xiàn)似強(qiáng)直性脊柱炎,有些則與類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎類似,本研究將PsA患者按照脊柱是否受累分為脊柱炎型和外周關(guān)節(jié)炎型2組進(jìn)行亞型分析和型別間異質(zhì)性分析。

2 結(jié)果

2.1研究對象一般情況 本研究所用樣本情況分析結(jié)果見表1。各組年齡、性別基本匹配,PsA組年齡略大。所有樣本均來自山東,均為漢族。PsA患者中有186例(49.1%)患者伴有脊柱受累(其中單純脊柱受累患者37例,脊柱和外周關(guān)節(jié)同時(shí)受累患者193例),其余193例(50.9%)患者僅伴有外周關(guān)節(jié)受累。

表1 樣本基本信息

2.2統(tǒng)計(jì)結(jié)果

2.2.1PsA與正常對照比較見表2 在379例PsA和806例正常對照中對9個(gè)通過質(zhì)控的SNPs進(jìn)行Cochran-Armitage trend檢驗(yàn),共發(fā)現(xiàn)3個(gè)強(qiáng)直性脊柱炎相關(guān)的SNPs與PsA顯著關(guān)聯(lián),分別是ERAP1基因rs27037(p=6.66×10-5,OR:1.43)和rs27434(P=1.98 ×10-4,OR:072)、21q22.2區(qū)域的rs 2242944(P=1.07 ×10-3,OR:0.73)、IL23R基因rs1004819(P=4.58× 10-3,OR:1.28)。此外,IL23R基因rs11209032(P= 2.75×10-2,OR:1.22)及2p15區(qū)域rs10865331(P= 7.00×10-3,OR:1.28)與PsA提示關(guān)聯(lián)(P<0.05)。其中ERAP1基因rs27434與rs27037具有一定程度連鎖不平衡(r2值為0.58)。利用logistic回歸方法,控制rs27037的遺傳學(xué)效應(yīng)后,rs27434顯著性消失(P值降為0.1)。通過logistic回歸,控制IL23R基因rs1004819的遺傳學(xué)效應(yīng)后,rs11209032的p值降為0.65,提示兩者為同一信號。既往研究報(bào)道ERAP1基因(rs27524、rs151823)、IL23R(rs12131065、rs2201841)與PsV及PsA均相關(guān)[1,8-10]。通過Haploview軟件和hapmap數(shù)據(jù)庫查詢,本次研究的ERAP1基因rs27037、rs27434與rs27524、rs151823具有較強(qiáng)的連鎖不平衡(r2值為0.58~0.93)。而IL23R基因rs1004819與既往報(bào)道的rs12131065的連鎖不平衡程度較低(r2為0.02),與rs2201841則存在一定程度連鎖不平衡(r2為0.465)。查閱國內(nèi)外文獻(xiàn)未見PsA與21q22.2區(qū)域的相關(guān)性文獻(xiàn)報(bào)道。

2.2.2PsV與正常對照比較見表2 在595例PsV和806例正常對照進(jìn)行Cochran-Armitage trend檢驗(yàn),共發(fā)現(xiàn)2個(gè)強(qiáng)直性脊柱炎相關(guān)的SNPs與PsV顯著關(guān)聯(lián),分別是ERAP1基因rs27037(P=1.56×10-4,OR: 1.35)和rs27434(P=2.87×10-4,OR:0.76)。利用logistic回歸方法,控制rs27037的遺傳學(xué)效應(yīng)后,rs27434顯著性消失,表明2個(gè)SNP為同一關(guān)聯(lián)信號。2p15區(qū)域的rs10865331(P=2.55×10-2,OR:1.19)與PsV提示關(guān)聯(lián)(P<0.05),該位點(diǎn)與銀屑病的相關(guān)性未見文獻(xiàn)報(bào)道。

2.2.3PsA與PsV異質(zhì)性分析(見表2) 采用異質(zhì)性檢驗(yàn)方法對與PsA顯著相關(guān)和提示相關(guān)的6個(gè)SNP(P<0.05)在PsA和PsV的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行異質(zhì)性分析。異質(zhì)性的程度主要以I2值大小進(jìn)行判斷,同時(shí)結(jié)合Q檢驗(yàn)的P值進(jìn)行判斷,但在樣本較小的情況下,P值往往呈假陰性,而I2值更加敏感。結(jié)果顯示位于IL23R基因的rs11209032和rs1004819,以及21q22.2的rs2242944在PsA和PsV患病風(fēng)險(xiǎn)上存在中等程度的異質(zhì)性(I2值分別為63.22%、57.41%和71.2%),但Q檢驗(yàn)的P值無顯著性差異(>0.05)。

2.2.4脊柱炎型、外周關(guān)節(jié)炎型PsA亞型關(guān)聯(lián)分析及異質(zhì)性分析見表3 其將PsA患者按照脊柱是否受累分為脊柱炎型PsA及外周關(guān)節(jié)炎型PsA進(jìn)行亞型分析,并對發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行異質(zhì)性分析。列入分析的脊柱炎型PsA患者共186例(包括37例單純脊柱受累者和149例脊柱和外周關(guān)節(jié)同時(shí)受累者),外周關(guān)節(jié)型患者為無脊柱受累而僅有外周關(guān)節(jié)受累的PsA患者193例。結(jié)果顯示位于IL23R的rs11209032與脊柱炎型PsA相關(guān)(P=1.57×10-3,OR:1.52,而在外周關(guān)節(jié)炎型PsA中未發(fā)現(xiàn)具有陽性意義(P=5.53× 10-1,OR:1.07)。這兩組異質(zhì)性分析結(jié)果顯示該SNP在組間存在較強(qiáng)異質(zhì)性(I2值76.68%,P=0.04)。

表2 PsA、PsV和正常對照樣本關(guān)聯(lián)分析及異質(zhì)性檢驗(yàn)結(jié)果

表3 脊柱炎型、外周關(guān)節(jié)炎型PsA和正常對照樣本關(guān)聯(lián)分析及異質(zhì)性檢驗(yàn)結(jié)果

3 討論

近年來隨著GWAS研究廣泛開展和疾病易感基因的發(fā)現(xiàn),多種臨床表型近似或者免疫相關(guān)的疾病間共有易感基因的現(xiàn)象逐漸引起關(guān)注[2,3,6]。鑒于PsA與強(qiáng)直性脊柱炎在臨床表型上、組織病理的相似性,及既往已有某些易感基因交叉存在的證據(jù),本研究以GWAS研究發(fā)現(xiàn)的強(qiáng)直性脊柱炎的易感基因位點(diǎn)作為PsA候選位點(diǎn)進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)染色體21q22.2區(qū)域是PsA和強(qiáng)直性脊柱炎共有的易感位點(diǎn),與PsV無關(guān)。在山東漢族人群證實(shí)了ERAP1基因是PsA、PsV和強(qiáng)直性脊柱炎共有的易感基因,IL23R是PsA和強(qiáng)直性脊柱炎共有的易感基因。通過對PsA進(jìn)行臨床亞型分析,發(fā)現(xiàn)IL23R與脊柱炎型PsA相關(guān)。

本次研究的易感位點(diǎn)中與PsA關(guān)聯(lián)信號最強(qiáng)的是ERAP1基因(rs27037,P=6.66×10-5,OR:1.43),該基因位點(diǎn)與PsV亦顯著相關(guān),異質(zhì)性分析顯示其在兩組間無異質(zhì)性差異,證實(shí)了ERAP1基因是PsA、PsV及強(qiáng)直性脊柱炎共有的易感基因。ERAP1(Endoplasmic reticulum aminopeptidase 1,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)氨基肽酶)基因編碼一種γ干擾素誘導(dǎo)的氨基肽酶。類似多數(shù)MHC I類分子,ERAP1傾向于水解帶有疏水性C羧基末端的氨基酸,其在疏水的C羧基末端9-16個(gè)氨基酸活性殘基結(jié)合過程中具有獨(dú)特的分子作用,這提示ERAP1是抗原提呈過程中不可或缺的重要分子基礎(chǔ)。ERAP1在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中發(fā)揮著生物學(xué)功能,將多肽抗原修剪到合適的長度結(jié)合到銀屑病易感位點(diǎn)MHC I類分子上[8]。既往研究發(fā)現(xiàn)ERAP1基因(rs27524和rs151823)亦與尋常型銀屑病相關(guān)[8,9],且本團(tuán)隊(duì)以往研究發(fā)現(xiàn)rs27524與PsA相關(guān)[10]。這兩個(gè)位點(diǎn)(rs27524和rs151823)與本次研究的AS易感基因位點(diǎn)rs27037和rs27434具有較強(qiáng)的連鎖不平衡(r2值為0.58~0.93),這提示強(qiáng)直性脊柱炎和銀屑病在ER-AP1基因的易感性具有同源性。

本研究發(fā)現(xiàn)的另一與PsA顯著關(guān)聯(lián)的強(qiáng)直性脊柱炎易感位點(diǎn)位于21q22.2區(qū)域(rs2242944,P=1.07 ×10-3,OR:0.73)。該SNP位點(diǎn)在PsV與對照的等位基因頻率相近,無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。提示21q22.2區(qū)域存在PsA和強(qiáng)直性脊柱炎的共有易感基因位點(diǎn),而與PsV無關(guān)。在該區(qū)域與rs2242944最近的已知基因是距離82kb的PSMG1基因。研究發(fā)現(xiàn)該區(qū)域亦與兒童炎癥性腸病相關(guān),與之最強(qiáng)關(guān)聯(lián)SNP是rs2836878[11]。該位點(diǎn)與rs2242944連鎖不平衡程度較強(qiáng)(r2=0.6,D=1)。該研究發(fā)現(xiàn)炎癥性腸病患者結(jié)腸組織PSMG1基因表達(dá)增強(qiáng),認(rèn)為該基因可能是炎癥性腸病的易感基因[11]。PsA、炎癥性腸病性關(guān)節(jié)炎、強(qiáng)直性脊柱炎三者的臨床表現(xiàn)具有很多共性,如常伴有脊柱炎、骶髂關(guān)節(jié)炎、附著點(diǎn)炎,且HLA-B27陽性率高、常伴虹膜睫狀體炎、主動(dòng)脈根擴(kuò)張、尿道炎等伴發(fā)疾病,所以在風(fēng)濕科都屬于血清陰性脊柱關(guān)節(jié)病的范疇[4]。這些疾病可能有共同的遺傳學(xué)背景。然而在強(qiáng)直性脊柱炎外周血單核細(xì)胞PSMG1基因的表達(dá)與對照相比并無明顯差異,且與rs2242944亦無關(guān)聯(lián)性[5]。鑒于該基因的生物學(xué)功能與關(guān)節(jié)炎無明顯相關(guān)性,PSMG1基因可能并非疾病的真正易感基因,21q22區(qū)域可能存在某些非編碼RNA序列或者某個(gè)尚未發(fā)現(xiàn)的基因參與關(guān)節(jié)病變的發(fā)生過程。

本研究中IL23R基因(rs1004819,P=4.58×10-3,OR:1.28)與PsA相關(guān),而與PsV無關(guān)。亞型分析顯示其關(guān)聯(lián)信號主要來源于脊柱炎型PsA患者(rs11209032,P=1.57×10-3,OR:1.52)。這提示IL23R基因變異可能參與了PsA的脊柱炎和強(qiáng)直性脊柱炎的發(fā)病過程的某個(gè)環(huán)節(jié)。既往研究曾報(bào)道IL23R與PsA和PsV均相關(guān)[12]。近期一項(xiàng)PsA的GWAS研究顯示該基因在PsA與PsV均相關(guān),但與PsA相關(guān)性更強(qiáng)[2]。本研究選擇的2個(gè)SNP與既往報(bào)道的銀屑病易感位點(diǎn)不同(r20.02~0.47),且本研究所用樣本量的檢驗(yàn)效能有限,因此尚不能排除其與PsV的相關(guān)性。IL23R基因編碼IL-23受體的一個(gè)亞單位,位于T細(xì)胞和自然殺傷細(xì)胞(NK細(xì)胞)上。IL23R通過與IL23結(jié)合而參與固有免疫和適應(yīng)性免疫過程。而IL23對于Th17細(xì)胞的分化、維持和增生具有重要的作用[14]。此外,抗p40單克隆抗體對銀屑病和PsA的療效,亦印證了IL12和IL23在銀屑病皮損和關(guān)節(jié)炎癥發(fā)病中的作用[13]。

綜上所述,本研究發(fā)現(xiàn)21q22.2區(qū)域(rs2242944)為這兩種疾病共有易感基因位點(diǎn),在山東漢族人群證實(shí)了PsA與強(qiáng)直性脊柱炎具有共同的易感基因ERAP1基因、IL23R基因,為炎癥性關(guān)節(jié)病發(fā)病機(jī)制的闡明、共同作用藥物的研制,及PsA患病類型風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測和早期診斷奠定了基礎(chǔ)。

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(收稿:2016-01-04)

Susceptibility loci of ankylosing spondylitis in patients with psoriatic arthritis

YANG Qing,LIU Hong,F(xiàn)U Xi'an,YU Yongxiang,YU Gongqi,QU Lina,ZHANG Furen. Shandong Provincial Institute of Dermatology and Venereology,Jinan 250022,China
Corresponding author:Zhang Furen,E-mail:zhangfuren@hotmail.com

Objective:To determine the susceptibility loci of ankylosing spondylitis found by GWAS in patients with psoriatic arthritis(PsA).Methods:Nine susceptibility SNPs of ankylosing spondylitis were genotyped in 379 patients with PsA,595 patients with psoriasis vulgaris(PsV)and 806 healthy controls by Sequenom MassARRAY.Results:ERAP1(rs27037,P=6.66×10-5,OR:1.43),chromosome 21q22.2(rs2242944,P=1.07×10-3,OR:0.73)and IL23R(rs1004819,P=4.58×10-3,OR:1.28)were significant association with susceptibility of PsA.ERAP1(rs27037,P=1.56×10-4,OR:1.35)associated with PsV. There was no heterogeneity of ERAP1(rs27037)between PsA and PsV groups and there was a heterogeneity of chromosome 21q22.2(rs2242944)and IL23R(rs1004819)between them.IL23R(rs11209032)was found to be associated with axial PsA(P=1.57×10-3,OR:1.52).Conclusion:ERAP1,21q22.2 domain and IL23R are common susceptibility genes of both PsA and ankylosing spondylitis.

psoriatic arthritis;susceptibility gene;susceptibility loci;ankylosing spondylitis

山東省優(yōu)秀中青年科學(xué)家科研獎(jiǎng)勵(lì)基金計(jì)劃(編號:BS2013YY010)

山東省皮膚病性病防治研究所,濟(jì)南,250022

張福仁,E-mail:zhangfuren@hotmail.com

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