視神經脊髓炎譜系疾病遺傳易感基因的研究進展

宋秀娟， 王慧詞， 李 彬， 張 靜， 侯慧清， 李令令， 許艷秋 綜述，檀國軍， 郭 力 審校

視神經脊髓炎譜系疾病(neuromyelitis optica spectrum disorders,NMOSD)是一組主要由體液免疫參與的抗原-抗體介導的中樞神經系統(CNS)炎性脫髓鞘疾病譜系。其中包括傳統意義的視神經脊髓炎(NMO)及尚不能滿足2006年NMO診斷標準，伴隨或不伴隨AQP4-IgG陽性的形式局限的脫髓鞘疾病。許多研究資料表明，視神經脊髓炎同多發性硬化(multiple sclerosis，MS)一樣具有遺傳異質性。近幾年，為進一步探索NMO/NMOSD的發病機制、治療手段，在分子生物領域對其易患基因開展了大量研究并取得一定的進展。本文就視神經脊髓炎譜系疾病概念的演變及相關易感基因做一綜述予以闡述。

1 視神經脊髓炎譜系疾病(NMOSD)概念的提出

視神經脊髓炎(NMO)由Devic于1894年初次提出，臨床特點為急性或亞急性，主要累及視神經和脊髓[1]。NMO是否為MS的一種亞型曾一度引起爭議。在1999年，Wingerchuk等就指出NMO在臨床表現、影像特征、腦脊液改變等方面均與MS不盡相同[2,3]，然而并未找到直接可靠的證據。直至Lennon等在2004年采用間接熒光免疫法在NMO患者體內發現特異性抗體水通道蛋白4(AQP4)抗體，即NMO-IgG，證實體液免疫在NMO的發病機制中發揮關鍵作用，從而使人們認識到NMO是不同于MS的獨立疾病。2007年Wingerchuk提出視神經脊髓炎譜系疾病(NMOSD)這一概念，并將NMO-IgG陽性作為必要條件之一[4]。但卻有一些臨床癥狀及影像學特點都與NMOSD相似而NMO-IgG陰性的患者。針對2006版NMO及2007版NMOSD診斷標準的不足之處，2015年國際NMO診斷小組修定了新的診斷標準，并將NMO及NMOSD統一命名為NMOSD。

2 NMO/NMOSD遺傳因素的研究

NMOSD的患病率全球各地區平均水平約(1～5)/(10萬人/年)，各種族間存在差異。小量調查數據顯示，非白色人種(亞洲、拉丁美洲、非洲、美國原住民等)NMOSD∶MS約為40∶60，顯著高于白種人的1∶100。不同種族的患病差異，提示NMOSD的發病中遺傳因素十分關鍵。NMO/NMOSD以家族形式發病的病例國內外也偶有報道。Matiello[5]等對包含東西方人種的12個家系25例NMO患者進行分析，結果顯示同胞間患病的相對危險度增加。日本一對姐妹同時患有NMO,兩者的遺傳基礎、發病年歲、病程、殘疾程度均相似，且HLA基因型同為A*31、B*61、DRBI*0802、DPB1*0501，這說明遺傳因素影響NMOSD患者的發病年齡、病程及預后[6]。

3 NMO/NMOSD易感基因的研究

NMOSD是一種多基因遺傳病，其易感性由多個微效基因協同影響，且這些基因的多態性或多或少都影響著NMOSD的發病。

3.1 人類白細胞抗原(HLA)基因 人類白細胞抗原(human leukocyte antigen，HLA)，編碼基因是人類的主要組織相容性復合體(MHC)，位于6號染色體上(6p21.31)，包括224個緊密連鎖的基因座，其等位基因多態性是目前已知的基因中最高的，多種疾病的遺傳易感性均與其關系密切。HLA包括有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類基因。HLA Ⅰ類基因編碼的為MHC-Ⅰ;HLA-Ⅱ類基因編碼的為MHC-Ⅱ。 HLA基因編碼的HLA分子可發揮抗原提呈作用以及免疫應答的遺傳控制，在自身免疫疾病中起重要作用。2010年，Doralina[7]等為了證明NMO與MS的HLA關聯基因不同，隨機抽選27名NMO-IgG抗體陽性的NMOSD患者，其中女性患者20名，以及29名MS患者和28名健康對照者，對他們的HLA基因型進行分析，結果顯示HLA-DRB1*03等位基因組在NMO患者明顯高于MS及健康人群；相反，HLA-DRB1*15組則更多地表達于巴西的MS患者。NMO與HLA-DRB3易患基因相關，而MS與HLA-DRB5相關。此外，Doralina推測，HLA-DBB1*01和DRB1*10與NMO的關聯性和敏感性相關。這一發現與Zephir及其同事的研究相似，該研究指出法國地區高加索人HLA-DRB1*01及HLA-DRB1*03等位基因與NMO-IgG抗體陽性的NMO患者密切相關[8]。這種多地區不同實驗得出的相似結論證明，HLA-DRB1*01和HLA-DRB1*03為NMOSD易患基因的可能性極大。然而，HLA-DRB1*03也曾被許多學者指出與MS的敏感性相關[9,10]。在對加勒比黑人的研究中顯示，HLA-DRB1*03等位基因在NMO-IgG陽性的NMOSD患者以及未患患者群中存在頻率無明顯差異[11]。與此結果相似的為Matsuchita在日本地區的研究，HLA-DRB1*0301基因表型的出現頻率并不與NMO-IgG陽性相關[12]。2011年我國一項研究表明DRB1*1602等位基因的出現與AQP4抗體陽性的NMO患者有關[13]。Satoshi[14]等通過對日本地區NMOSD以及MS患者對比，也證實DRB1*1602是NMO-IgG抗體陽性NMO患者的易感基因。然而可能由于DRB1*1602基因與其他等位基因的相互關系不明確，也相應增加了MS的易感性。除此之外，DRB1*1602基因還被發現與多種自身免疫疾病的易感性相關，如甲狀腺機能亢進及幼年初發型系統性紅斑狼瘡。一些關于NMO患者HLA基因的研究指出，等位基因DPB1*0501增加了日本人罹患NMO的風險。HLA-DQA1、DQB1的等位基因系列與NMO、MS及健康對照組出現頻率均無明顯差異。HLA-DQB1*0402出現于部分NMO患者，而DQB1*06及DRB1*15出現于MS的頻率較高。研究表明，日本地區以及我國南方漢族人群的NMO患者發病與DPB1*0501等位基因相關[11,14]。目前關于NMOSD易感單倍體的研究尚缺乏統計證據。DRB1*1602和DPB1*0501均是體液免疫反應為主的自身免疫疾病的易感基因，且在我國南方漢族人群中上述兩者合成的單倍體出現頻率NMO患者明顯增加，但仍未達到統計學意義，有待觀察。

3.2 水通道蛋白4(AQP4)基因 NMO的發病機制仍不十分明確，但水通道蛋白4(AQP4)對NMO具有特異性及致病性。AQP4包含5個外顯子，存在M1和M23兩種蛋白異構體。腦組織中主要為M23型，其形成的正交排列結構(orthogonal arrays of particles,OAP)是NMO-IgG起病理作用的先決條件[15]。人類AQP4基因在非翻譯區(untranslated regions,UTR),包括5’-UTR和3’-UTR區，存在多個單核苷酸多態性(SNP)位點。這些SNP堿基改變則可能會影響AQP4蛋白分子結構改變或引起M1/M23失衡，從而導致NMO發生。Matiello[16]等對美國人群的NMO患者的AQP4基因8個SNP位點進行關聯分析和雙向測序，結果表明SNP22695167位點與健康對照組比較有統計學差異，且在測序階段發現的新位點SNP2269535，起突變可導致AQP4蛋白結構改變從而可能對NMO有特異性。麥衛華等研究發現AQP4啟動子區0中1 003位點A-G突變，啟動子1區400與401位點間的插入突變，可能與NMO易患性有關。中國邱偉[17]等通過對NMO患者AQP4基因分析得出，該基因編碼區基因多態性與NMO發病無明顯特異性，而且，在3’非編碼區還存在一些多態性位點可能降低國人患NMO的風險。隨后，邱偉等人通過研究得出，microRNA-323-3P可通過與3’非編碼區的SNP結合，從而抑制AQP4基因的表達。無獨有偶，早在2010年，Sepramaniam也曾報道，miRNA-320a與AQP4 3’-UTR區結合抑制AQP4表達[18],以及miRNA-130a則可直接抑制AQP4-M1啟動子區的轉錄而調控其表達[19]。Mikihide[20]等最近開展了關于日本NMO患者中NMO-IgG抗體陽性者與AQP4基因多態性的分析研究。該實驗對16名AQP4抗體陽性NMO患者以及255名健康對照者AQP4基因的所有外顯子以及5’末端熒光標記的單核苷酸多態性進行統計分析，結果顯示rs2075575的等位基因T增加了AQP4抗體陽性者的患病風險。然而，此前一項關于中國南方漢族NMO患者的類似實驗卻得出了相反的結論。總之，AQP4基因多態性與NMO發病機制的研究是熱點亦是難點，還需大量的研究實驗來進一步探索。

3.3 AQP4抗體生成基因 NMO-IgG抗體在NMO的發病中起重要作用，NMO-IgG抗體可能通過補體依賴功能破壞星形膠質細胞，最終導致興奮性谷氨酸及水平衡障礙。因此，尋找NMO-IgG抗體產生的基因也成為熱點之一。麥衛華等發現的AQP4啟動子區SNPrs151244位點A-G突變在NMO患者發生率顯著升高，提示此位點可能于AQP4抗體產生有關。然而在后期進行的大樣本量的試驗中，此結論未被證實。前文中提及的Matsushita[12]等通過對NMO-IgG抗體陽性及陰性的日本NMO患者比較后發現，抗體陽性者攜帶DPB1*0501基因型的比率高于陰性及健康對照組，提示DPB1*0501基因可能與該抗體產生相關。2013年，Yoshimura[21]不但驗證了DPB1*0501基因與NMO-IgG抗體產生有關，還發現HLA-DRB1*1602也可能發揮著相同的作用。我國學者通過對南方NMO患者HLA基因分析，再次驗證了日本學者的結論。然而，前文提到的法國Zephir[8]等對高加索人群中45例NMO患者進行的HLA基因分析表明NMO-IgG抗體的產生與DPB1*0501基因無關。對此，我認為可能提示NMO患者因種族不同其生產AQP4抗體的易感基因可能也不盡相同。因此，HLA基因在NMO-IgG抗體的產生中發揮重要作用。

3.4 其他基因 膽固醇-羥化酶基因啟動子區rs3808607對NMO有保護作用，但該結果有待于更大樣本量及不同人群重復驗證。Liu[22]等通過對中國南方漢族NMO患者CD226基因rs763361位點堿基的非同義突變的研究，發現TT基因型與NMO患病相關而與MS無關。然而韓國一組研究小組卻得出相反結論。該小組隨機抽選178名韓國NMO患者及237名健康對照，對這些人CD226基因14個SNP位點(包括rs763361)進行逐一篩查，結果得出兩組人群差異無統計學意義[23]。這種結果的不同或許與種族差異有關。在之前的一項基因組研究中，cluster of differentiation 58(CD58)基因被證實與高加索人及美國人的MS發病相關[24]。由此有人推測CD58可能也是NMO的易患基因。2014年，Jason[25]等人通過對98名NMO患者及237名健康對照者CD58基因多態性對比分析得出，CD58基因與韓國人群NMO的易感性相關，其機制可能為rs2300747位點的堿基為A的基因型，可以抑制CD58 RNA的表達，從而增加了NMO的易感性。另外，CD58基因組中rs1016140位點G等位基因可通過增加T細胞活性，從而促進AQP4抗體進入中樞神經系統導致NMO的發病。

IL2RA多數情況下集中表達在調節性T細胞表面，調節機體的的免疫功能，使其處于平衡狀態，并且抑制機體自身的免疫反應。大量研究證實IL2RA的基因多態性與MS相關，而關于其與NMO兩者關系的報道極其少見。Dai[26]等人對我國南方NMO患者IL2RA基因的兩個SNP位點(rs2104286、rs12722489)的統計比較，發現IL2RA基因rs2104286顯現基因G的頻率NMO患者明顯高于普通康健人群，提示rs2104286位點的等位堿基G可能與NMO相關。日本學者Ainiding等人的報道卻指出，rs2104286-TT基因型和rs12722489-CC基因型可以改善女性MS患者的病情，然而對于男性MS及所有NMO患者均無顯著影響[27]。因此，IL2RA基因多態性與MS及NMO的關系還有待進一步加深探索。Kim等人還對亞洲人群炎性脫髓鞘患者IL7R基因多態性的統計分析得出，IL7R基因可能與MS、NMO的發病均相關，Meta分析的結果顯示相較于高加索人，rs6897932位點與亞洲人群患病率更加密切相關[28]。2015年，莊等[29]將IL-7的6個具有多態性的位點(rs1520333、rs1545298、rs4739140、rs6993386、rs7816065、rs2887502)和IL7RA的rs6897932位點在我國東南地區漢族MS、NMO患者中逐一進行研究，結果指出IL-7RA(rs6897932)與NMO尤其是NMO-IgG抗體陽性的NMO患者易感性有關；IL-7(rs1520333)與MS有關；MS和NMO關于IL-7(rs2887502)基因型的統計學差異表明兩者具有不同的遺傳背景。Th17細胞和IL-17可能參與NMO的發病。

研究發現IL-17受體基因rs763780位點T等位基因和TT基因型與中國南方NMO具有明顯相關性[30]。還有其他一些如CD6、腫瘤壞死因子受體1A(TNFRSF1A)、干擾素調控因子8(IRF8)等。Park等[31]分析后發現，CD6(rs12288280)、TNFRSF1A(rs767455、rs4149577、rs1800693)與NMO有明顯相關性。以上這些易患基因均需不同人群、大樣本量的重復研究證實。

3.5 線粒體DNA 關于NMO患者檢測到線粒體DNA突變的病例，國內外僅有幾例報道。線粒體DNA在Leber遺傳性視神經病(Leber’s hereditary optic neuropathy,LHON)的發病中起重要作用，而LHON與NMO都有視神經受損的共同點，因此展開過關于線粒體DNA與NMO易感性的研究，但結果均為陰性[32]。因此，目前尚無確鑿證據支持線粒體DNA參與NMO的發病。

NMO/NMOSD發病機制尚不十分清楚，其本身具有遺傳異質性，多個基因相互作用共同影響著NMO/NMOSD的發病，加上患病率較低、臨床診斷困難、研究方法和實驗手段的局限性，使得其遺傳學研究相對困難。未來的研究，要進一步擴大樣本量，重復試驗確保結論的有效性，運用分子生物學技術和恰當的統計學方法，相信未來的一段時間，NMOSD遺傳易感基因的研究會有新的發現。

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