CTSB基因多態性位點和慢性胰腺炎的相關性研究進展

唐欣穎 鄒文斌 廖專 李兆申

CTSB基因多態性位點和慢性胰腺炎的相關性研究進展

唐欣穎 鄒文斌 廖專 李兆申

慢性胰腺炎(CP)是胰腺組織慢性進行性不可逆的炎癥性疾病，最終導致胰腺組織嚴重受損。CP常導致胰腺內外分泌功能障礙，臨床表現為腹痛、外分泌功能不足和糖尿病[1]。研究表明CP病程較長，且具有反復發作、逐漸加重的特征，部分患者甚至可進展為胰腺癌[2]。按照病因學分類，CP可分為化學及代謝因素導致的CP(如酒精性胰腺炎)、膽源性CP、遺傳性胰腺炎、熱帶鈣化性胰腺炎(tropical calcific pancreatitis，TCP)、特發性慢性胰腺炎(idiopathic chronic pancreatitis，ICP)和自身免疫性胰腺炎。CP發病機制與基因突變、細胞因子、免疫和細胞凋亡等密切相關[3]。近幾年，在胰腺炎遺傳易感性方面的研究取得了一系列進展，陽離子胰蛋白酶原(PRESS1)基因、絲氨酸蛋白酶抑制劑Kazal 1型(serine protease inhibitor Kazal type 1，SPINK1)基因、囊性纖維化跨膜轉導調節器基因(cystic fibrosis transmembrane conductance regulator，CFTR)、糜蛋白酶C (chymotrypsin C，CTRC)和其他潛在的易感基因，均在胰腺分泌功能和胰腺損傷中對炎癥的應答有重要作用[4]。2006年Mahurkar等[5]首次報道了組織蛋白酶B(cathepsin B,CTSB)基因多態性位點和TCP有密切關系。其后，又有多項關于該基因與其他類型CP的相關性研究。

一、 CTSB功能及基因結構

人類CTSB是一個由339個氨基酸組成的溶酶體水解酶，屬于肽酶C1家族。正常情況下它局限在溶酶體中，參與胞內蛋白質的降解和更新[6]。許多關于陽性胰蛋白酶原的研究認為在胰腺炎的病理生理過程中CTSB起到重要作用[7]，它可以激活胰蛋白酶原轉變成胰蛋白酶樣產物[8-9]，引起胰蛋白酶的自身消化或水解，促進胰腺腺泡細胞凋亡[10]。CTSB基因位于第8號染色體上，長度為25.6 kb，含有12個外顯子，其中3個在5′非翻譯區，可以被選擇性剪切而產生多個轉錄本[11]。有研究表明，CP是CTSB基因突變的結果，這些突變有可能參與胰蛋白酶原的過早激活或異常定位[5]。

二、CTSB基因多態性位點

近年來，越來越多的研究針對CTSB基因多態性位點。2006年Mahurkar等[5]用聚合酶鏈反應、核酸分析及限制性片段長度多態性位點分析等方法對306例TCP患者和330例健康者進行隊列研究。對隊列Ⅰ中的51例TCP患者和25例健康對照者的CTSB基因測序后確定了23個多態性位點，所有多態性位點在Hardy-Weinberg平衡中無顯著偏差。8個新發現的單核苷酸多態性位點(single nucleotide polymorphisms，SNP)中只有Ser53Gly(S53G)是非同義的，且TCP組和對照組的攜帶率存在差異。Leu26Val(L26V)是已被報道過的非同義SNP位點，其突變等位基因Val26相比于對照組而言，在TCP組中更為常見，但兩組差異無統計學意義。對隊列Ⅱ針對性地研究了L26V、C595T、T663C和S53G這4個SNP，發現只有在L26V上的等位基因Val26顯示出數據上的顯著性差異。此外，累積的總隊列研究表明，僅在L26V上的等位基因Val26存在和疾病的相關性，其他3個多態性位點差異均無統計學意義。S53G多態性位點在SPINK1基因N34S突變攜帶者和非攜帶者上有顯著的分布差異。因此，他們認為居于CTSB前肽區域的多態性位點，例如L26V和S53G，導致了CTSB到酶原顆粒的錯誤定位，過早活化胰蛋白酶原。由于該前肽序列和胞質內蛋白酶的運輸相關，故出現在該前肽區域的多態性位點L26V和S53可能會影響CTSB蛋白的運輸，而內含子突變位點C595T雖然與TCP不直接相關，但其可能與附近區域一些其他基因的多態性位點具有連鎖不平衡關系。同時有研究認為CTSB的S53G和C595T等突變作為激活胰蛋白酶原的觸發點可能是至關重要的，但也可能只是SPINK1蛋白表達時所必需的一個伴隨因子[12]。

三、CTSB基因多態性位點和CP

1．CTSB基因多態性和TCP：TCP是一種青少年類型的慢性鈣化性非酒精性胰腺炎，幾乎只發生在熱帶地區的發展中國家[13]。它經常被稱為是一種兒童期疼痛、青春期糖尿病、成年期死亡的疾病。由于TCP顯著的家族聚集性，科學家們對其遺傳學病因展開了研究[14]。他們認為，SPINK1、CTSB、CTRC和其他不確定的基因突變與TCP的發生有關[15-17]。雖然Mahurkar等[5]說明了CTSB基因多態性位點和TCP的相關性，但最近一項來自北印度的包含150例TCP和150例對照的中等樣本量的研究[18]，應用PCR限制性片段長度多態性位點分析加上測序，結果顯示L26V在TCP組的突變率為4.6%，在對照組的突變率為0.66%，差異無統計學意義。該研究報道的對照組等位基因突變率為0.33%，遠低于之前報道的30%，讓人們對結果的真實性產生了懷疑，也對CTSB基因與胰腺炎的相關性提出了質疑。

2．CTSB基因多態性位點和ICP：ICP是通過病史采集、B超、CT、MRCP檢查后仍難以確定病因但反復發作的CP，占CP總數的10%～25%，在女性和兒童中比例更高[19]。ICP也具有一定的遺傳學發病基礎，它與CP相關的基因突變及拷貝數變異有關，主要是PRSS1、SPINK1、CFTR 3個基因的某些位點突變以及PRSS1的拷貝數變異[20-22]。根據Mahurkar等[5]的研究，CTSB基因L26V突變的發生率在SPINK1的N34S突變病例和SPINK1野生型病例之間差異無統計學意義，意味著CTSB基因突變獨立參與了胰腺炎發病機制。由于發生在西方國家的ICP和發生在印度的TCP同時都有著很高的SPINK1突變的發生率，Weiss等[23]對歐洲ICP和CTSB基因L26V突變的關系展開了研究。他們研究了德國64例ICP和100例健康對照者，結果提示隊列中高頻的Val26僅僅代表了一個多態性位點等位基因的突變，而不能作為ICP的易感因素，認為CTSB基因多態性位點Val26和歐洲患者的ICP沒有相關性。Mahurkar等的研究如果不能說明病例組和對照組中種族背景差異，可解釋為CTSB基因可能在TCP而非ICP中發揮作用。若要更好地闡明CTSB在更多更普遍類型的胰腺炎和各個不同的種族群體中的作用，還需要更多的相關研究。

3．CTSB基因多態性位點和其他類型CP：CP是一種多因素的復雜疾病，有多種分型。酒精性胰腺炎是CP的一種主要類型，其遺傳易感性與CTRC、CFTR、SPINK1、PRSS1-PRSS2、CLDN2等有一定相關性[24-27]。遺傳性胰腺炎的發生與遺傳水平上PRSS1的功能獲得性錯義突變及拷貝數變異、SPINK1和CTRC的功能缺失性突變、CFTR和鈣敏感受體基因(calcium sensing receptor gene，CASR)等有關[28-29]。目前仍無CTSB基因多態性位點與酒精性胰腺炎和遺傳性胰腺炎的相關性報道。

綜上所述，溶酶體水解酶CTSB在CP的病理生理過程中起重要作用，國內外學者對其多態性位點與不同類型CP易感性研究結果不盡一致。其原因可能為參與CP進程的上游因素的相關基因很多且相互作用，或是研究對象種族之間潛在的差異，或是環境因素也影響疾病的發生發展。未來需要更多的研究結果以闡明CTSB在胰腺炎和各個不同的種族群體中的作用，而更多的全基因組關聯研究(genome-wide association studies，GWAS)和基于高通量測序平臺的外顯子組測序將用來解釋許多未確定的胰腺炎的易感性位點。對CP的病因學因素和易感性單核苷酸多態性位點關系的理解將有助于人們對胰腺炎的早期診斷和治療。

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(本文編輯：屠振興)

10.3760/cma.j.issn.1674-1935.2017.04.020

國家自然科學基金(81270541、81422010、81470884)；上海市教育委員會、教育發展基金會曙光計劃項目(15SG33)

200433 上海，第二軍醫大學長海醫院消化內科 上海市胰腺疾病研究所

廖專，Email: liaozhuan@smmu.edu.cn

2016-06-08)