人類白細胞抗原基因與Graves病相關性的研究進展

馬冬艷，王毅鵬

(昆明醫科大學附屬延安醫院內分泌科，昆明 650000)

Graves病(Graves′ disease，GD)是一種由于機體自身對甲狀腺的免疫反應引起體內甲狀腺激素水平增高從而導致全身多系統代謝亢進的高代謝綜合征[1]，是最常見的自身免疫性疾病之一，發病率為1%～1.6%，且女性高發[2]。Brix等[3]進行的一項大型雙胞胎研究表明79%的GD易感性可以歸因于遺傳因素，其中人類白細胞抗原(human leukocyte antigen,HLA)基因是GD的重要遺傳因子之一[4]。

HLA基因位于第6號染色體短臂上(6p21.31)，是人類基因組中多態性最密集的部分，對先天性免疫和獲得性免疫有重要意義[5]。HLA區域編碼基因大致分三類：Ⅰ類，包括大多數在細胞表面表達的組織相容性基因(HLA-A、HLA-B、HLA-C)；Ⅱ類，包括在白細胞和免疫細胞上表達的組織相容性基因(HLA-DR、HLA-DP、HLA-DQ)；Ⅲ類，包括一組基因編碼分子參與免疫反應和其他與免疫不明顯相關的分子。由于HLA基因具有高度多態性且包含許多免疫應答基因，HLA基因與疾病相關性的研究已成為熱點[1]，也是GD相關的一個非常重要的候選基因[6]。現就HLA-Ⅰ、HLA-Ⅱ、HLA-Ⅲ類中易感性基因位點、保護性基因位點及各位點之間的連鎖不平衡等方面的研究進展予以綜述，并探討變異基因編碼蛋白的結構、功能變異可能對GD發病的影響，為進一步的GD發病機制研究提供思路和線索。

1 與GD相關的HLA易感基因

1.1HLA-Ⅰ類易感基因 HLA-Ⅰ類基因包括HLA-A、HLA-B、HLA-C。HLA-Ⅰ類抗原在有核細胞表面表達，參與向CD8+淋巴細胞表達內源性抗原，其變異可能通過呈現出與自身抗原非常相似的微生物抗原，并激活可與自身抗原交叉反應的活性T細胞而誘發自身免疫性疾病[7]。Simmonds等[8]對白種人的研究報道顯示HLA-Ⅰ 類易感基因中HLA-C*07與GD的關聯性最強。HLA-Ⅰ類易感基因在其他種族中的報道還有日本人種與HLA-A*02、HLA-B*46、HLA-B*3501相關，韓國人種與HLA-B*13相關，南非人種與HLA-A*10、HLA-B*08相關，伊朗人種與HLA-A*68和HLA-B*08相關，中國人種與HLA-A*0207、HLA-B*2704、HLA-B*4601相關[9-11]。

不同種族報道的HLA-Ⅰ類易感基因位點有所差異，如在歐洲研究GD易感基因位點有HLA-B*08，而中國、日本等國家研究HLA-B*08不是GD的易感基因位點；甚至同一HLA-Ⅰ類易感基因位點在不同種族可能表現出相反的作用，如HLA-A*02在日本人的研究中起易感作用[12]，而在白種人中研究發現其發揮保護性作用[13]。不同種族研究結果不一致可能是由HLA基因型的種族多樣性或HLA分子與環境因素復雜的相互作用引起，也可能是檢測樣本量小或樣本選取存在差異造成的[14]。

HLA-Ⅰ類易感基因位點的變異及對應基因編碼的蛋白的結構和功能改變，可能通過呈現出與自身抗原相似的抗原或增強與甲狀腺抗原的結合能力、激活自身殺傷細胞，從而誘發GD自身免疫反應。HLA基因有145個蛋白編碼基因，在基因位點核苷酸發生變異時編碼的氨基酸組成的蛋白也會發生變異，這種變異可使HLA分子的肽結合區發生顯著變化,特別是一些關鍵位置氨基酸的替換增加了其與大量外來和(或)自身肽結合的能力，從而影響GD的發病。Okada等[15]在對日本GD患者和正常人HLA基因表型及蛋白結構變異的研究中就得到了驗證，其研究結果稱HLA-A基因編碼的第9位氨基酸苯丙氨酸和HLA-B基因編碼的第67位氨基酸苯丙氨酸與GD的風險增加有關。但具體是哪種相似的自身抗原、如何增強的結合能力仍需深入研究。

1.2HLA-Ⅱ類易感基因 HLA-Ⅱ類基因包括HLA-DR、HLA-DP、HLA-DQ。HLA-Ⅱ類分子在正常細胞免疫和體液免疫反應中的主要功能是通過抗原呈遞細胞的肽鍵結合槽結合外來肽，后將所結合的外來肽/內源肽導入CD4+T細胞。HLA-Ⅱ類基因的變異可能引起GD的發病，其中HLA-DR3是HLA區第一個被鑒定為對GD起易感作用的基因，后來進一步研究表明HLA-DR3中HLA-DRB1*03:01基因位點尤其重要[16]。目前研究發現HLA-Ⅱ類與GD易感相關的基因位點還有白種人與DRB3*02:02、DQA1*05:01和DQB1*02:01相關；亞洲人種與HLA-DRB1*0803、HLA-DRB1*0901、HLA-DRB1*1403相關；日本人與HLA-DPB1*0501、HLA-DRB1*1403、HLA-DRB1*0803、HLA-DQA1*0103相關；南非人與HLA-DR3和HLA-DR1相關；中國香港與HLA-DR9、DQB1*0303相關；中國臺灣人群與HLA-DPB1*0501、HLA-DQB1*0302、HLA-DRB1*1501、HLA-DRB1*1602相關[4,17-18]。然而同一種族的HLA-Ⅱ類基因易感位點研究結果可能不一致，不同的GD類型HLA-Ⅱ類基因易感位點也可能有差異，其可能是由于同種族不同地域、不同GD類型的環境誘發因素不同[19]。

GD患者HLA-Ⅱ類易感基因的可能作用機制是GD患者的甲狀腺上皮細胞表現出與正常個體甲狀腺不同的HLA-Ⅱ類抗原分子，該類分子與通常表達于抗原呈遞細胞的噬菌體和樹突狀細胞相似，在甲狀腺細胞上的異常表達直接通過甲狀腺自身抗原呈遞啟動甲狀腺自身免疫。HLA-Ⅱ類易感基因位點對應的蛋白的改變影響抗原結合槽形狀的改變及具體改變方向和量可能是HLA-Ⅱ類易感基因在GD發病中作用機制的研究方向。Ban等[20]和Simmonds等[21]通過測序發現HLA-DR3DRβ-1鏈的第74位精氨酸是GD遺傳易感性的關鍵氨基酸，其機制可能是DRB1鏈第74位精氨酸改變了抗原結合槽的形狀，使結合槽變窄，促進促甲狀腺激素受體肽的有效表達，因此DRB1鏈的第74位的精氨酸變異在GD患者的發病中起重要作用[22]。Wu等[17]研究發現GD易感DRB1*0901基因第74位的殘基是谷氨酸，與精氨酸不同，但其仍是GD的易感基因，分析原因可能是HLA-DRβ1鏈在第70或第71位的氨基酸序列起作用，或第70、71和74位的氨基酸序列組合影響了肽結合親和力，從而影響GD的發病。Ramgopal等[6]研究報道HLA-DQB1基因編碼蛋白中第57位氨基酸為天冬氨酸時與GD易感關聯顯著。Okada等[15]報道，HLA-DPB1鏈第35位的亮氨酸與GD的關聯最強，并且與第55位谷氨酸存在連鎖不平衡。但目前該方向的研究結果較少，仍需深入研究。

1.3HLA-Ⅲ類易感基因 HLA-Ⅲ類基因包括補體系統的組成部分：熱激蛋白(heat shock proteins，HSPs)和腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor，TNF)。其中TNF主要包括TNF-α，HSPs主要包括HSP70。

1.3.1TNF-α類易感基因 TNF-α在染色體第6號染色體短臂上(6p21.3)，是巨噬細胞和T淋巴細胞分泌的一種重要的多功能細胞因子，具有廣泛的生物學效應，包括防止感染、監測腫瘤和刺激炎癥反應[23]，TNF-α產物的調控發生在轉錄水平和轉錄后水平，基因5′端調控序列控制轉錄效率。TNF-α單核苷酸多態性可能導致調控位點結構性變化，影響TNF-α產物或調控功能。這些因素結合在一起可以促進自身免疫過程，從而使TNF-α基因成為GD發病的理想候選易感基因，并且在甲狀腺細胞中可檢測到TNF-α和TNF-α mRNA。Li等[24]的一項Meta分析表明TNF-α基因多態性位點308(G-308A)、863 (C-863A)和1031(T-1031C)與GD有關；Kutluturk等[25]對土耳其人群研究發現TNF-308GA與GD有關；Gu等[26]對漢族人群研究發現TNF-α G+419A與GD有關。然而，目前TNF-α在GD病因學中的遺傳易感性還沒有得到一致的結果，未來還需要大規模的研究來驗證TNF-α基因與GD之間的關聯。

1.3.2HSP70類易感基因 HSP70基因位于HLA-Ⅲ類分子區域內，與TNF基因相鄰，通過參與抗原的處理和表達，保護細胞免受自然殺傷細胞的侵襲，并賦予抗感染和抗腫瘤免疫功能。因此，HSP70功能的改變可能有助于自身免疫性疾病的發生、發展。HSP70在甲狀腺組織中有高表達，Wang等[27]研究表明HSP70-2 +1267 GG基因型和G等位基因與GD發病相關，HSP70-2+1267 GG純合子可降低HSP70 mRNA水平，隨后蛋白質表達水平的降低可能導致細胞應激反應的損害和變性蛋白質的積累，最終導致GD的發生。但HSP70類易感基因與GD相關研究有限、作用機制不明確，仍需要進一步的功能分析來闡明HSP70基因在GD發病中的特殊作用。

2 與GD相關的HLA保護基因

2.1HLA-Ⅰ類保護基因 HLA-Ⅰ類基因不僅有易感基因位點的報道[8]，也有保護基因位點的研究[10, 13]，保護基因位點的變異則可能通過減少自身抗原相似抗原的產生或通過基因編碼蛋白的改變抑制與甲狀腺抗原結合的能力從而阻礙GD的發生。Mehraji等[10]在伊朗人種中對80例確診為GD的非血緣關系患者和180例甲狀腺功能正常的健康對照者研究中發現GD患者無HLA-A*33，而7.0%的健康對照者有HLA-A*33，提示HLA-A*33的存在可能與GD發生的可能性降低有關。Bernecker等[13]在白種人研究中發現HLA-A2型與GD呈顯著負相關，可能對GD有一定的保護作用。Huang等[11]對中國臺灣人群中236例GD患者和532例正常對照組研究發現HLA-A*33、HLA-B*58位點發揮明顯的保護作用。Simmonds等[8]對收集的英國伯明翰、沃爾索爾、伯恩茅斯和英國埃克塞特等地806例白種人GD患者和487例對照者進行研究發現HLA-C*03、HLA-C*16也發揮保護作用。HLA-Ⅰ類保護基因編碼蛋白的變異表達方面，Okada等[15]對日本GD患者和正常人HLA基因表型及蛋白結構變異研究發現HLA-B基因編碼的45位谷氨酸與降低GD風險有關，為HLA-Ⅰ類保護基因的研究提出了新觀點。

2.2HLA-Ⅱ類保護基因 Cho等[19]在韓國人種研究中首次提出HLA-DRB1*07對GD起保護作用，并相繼在Chen等[28]、Zamani等[29]的研究中也得出同樣的結論，其中HLA-DRB1*0701是目前大多學者較認同的GD保護位點。Wu等[17]在中國臺灣人中通過病例對照研究發現HLA-DRB1*1302對GD有保護作用。Wongsurawat等[18]在泰國人種中對124例GD患者和124名健康對照者進行了HLA-DQA1*0201等位基因頻率的比較，發現HLA-DQA1*0201的頻率在病例組和對照組中分別為2.0%和7.7%，證明HLA-DQA1*0201可能對泰國人群有保護作用。還有DQB1*0501、DQB1*0602、DQB1*0201等位點的報道[6]。當某些易感基因和保護基因共存時，有報道稱保護基因將會抵消易感基因的作用[21，30]，甚至發揮倍增作用，其可能機制是HLA基因保護性位點抑制了調節性T細胞的作用，從而抑制B淋巴細胞的活化，阻礙抗甲狀腺自身抗體的產生。

通過對編碼蛋白的三維結構分析，研究發現DRβ1鏈第74位的其他氨基酸，即DRβ1*-Ala74或DRβ1*-Gln74對GD具有保護作用[20-21]。Ramgopal等[6]研究報道HLA-DQB1基因中第57位氨基酸除天冬氨酸外，其他氨基酸對GD有保護作用。Okada等[15]報道HLA-DPβ1第9位組氨酸與GD有獨立的相關性且可降低GD的發病風險。

保護基因位點的作用機制研究非常重要，有研究表明保護基因可抑制或抵消易感基因的作用，故需繼續對保護基因進行深入研究，可能從保護基因如何抑制或降低易感基因作用方面找到治療GD的新方法[21,30]。

3 HLA-Ⅰ、HLA-Ⅱ、HLA-Ⅲ類基因之間的連鎖不平衡與GD的易感相關性

一種等位基因與疾病發病的相關性機制至少有兩種假設：①相關的等位基因本身的基因變異導致疾病的風險增加；②相關的等位基因本身并不引起疾病,而是與其他基因存在連鎖不平衡才導致疾病的風險增加[17]。連鎖不平衡是指相鄰遺傳位點等位基因之間的非隨機關聯[2]，在GD疾病的研究過程中也有很多HLA基因與GD相關的單倍型報道[1,6]。

3.1HLA-Ⅰ與HLA-Ⅱ類基因之間的連鎖不平衡與GD的易感相關性 歐洲人種與HLA-B*08和HLA-DRB*03等位基因有強烈的連鎖不平衡，更有HLA-B*08-DRB1*03-DQA1*05-DQB1*02的報道；亞洲人種與HLA-B*46、HLA-DRB1*0803、HLA-DRB1*0901、HLA-DRB1*1403等位基因存在連鎖不平衡；白種人種與HLA-DQA1*0501-HLA-B8-HLA-DR3單倍型存在連鎖不平衡[5，18]。強烈的連鎖不平衡使得HLA區域基因變異的確切位置不能被辨別。最早在HLA-Ⅱ類基因研究較普遍時，較多學者認為HLA-Ⅱ在連鎖不平衡中占主要地位，尤其是HLA-DRB1*03[8-9,30]。隨著HLA-Ⅰ類基因在GD疾病相關性研究的展開發現HLA-Ⅰ類分子的作用并不能被HLA-Ⅱ類分子掩蓋，提出在HLA-Ⅰ與HLA-Ⅱ類分子存在連鎖不平衡時，兩者可能同時發揮作用，也可能HLA-Ⅰ比HLA-Ⅱ類分子發揮更大的作用[8]。

3.2HLA-Ⅱ與HLA-Ⅱ類基因之間的連鎖不平衡與GD的易感相關性 白種人HLA-DRB1*03等位基因與HLA-DQB1*0201有強烈的連鎖不平衡[31]；韓國人最強烈的連鎖是DRB1*0803和DRB1*1602等位基因，緊密聯系的單倍體還有DRB1*0803-DQB1*0601和DRB1*1602-DQB1*0502[32]；泰國人種有DRB1*1602-DQA1*0102-DQB1*0502單倍體[17]。在HLA-Ⅱ類的3個基因座DRB1、DQB1和DQA1中，雖然3個HLA-Ⅱ類基因座的等位基因多態性均與GD相關，存在連鎖不平衡，但連鎖不平衡的作用在DRB1和DQA1之間更明顯，DQB1卻無明顯作用，說明DRB1和DQA1之間的連鎖對GD的發病起更重要的作用[21]。

3.3HLA-Ⅱ類與HLA-Ⅲ類之間的連鎖不平衡與GD的易感相關性 HLA-Ⅱ類與HLA-Ⅲ類之間的連鎖不平衡的報道非常有限，甚至HSP與HLA-Ⅲ類基因的連鎖不平衡未見有報道，只在Gu等[26]研究中報道TNF-α(+488、-236、-308)GGA基因與HLA-B8/DR3型單倍體連鎖共同影響GD的發展。其可能原因是HLA-Ⅱ類基因的多態性位點非常密集，其研究基本包含整個第2外顯子區域，而關于HLA-Ⅲ類基因與GD之間相關性的研究大多主要集中在單核苷酸位點突變，故研究結果較局限。

連鎖不平衡可能是某些疾病的易感基因結構，檢測連鎖不平衡可以在尋找疾病基因方面提供更有價值的信息，因此HLA基因連鎖不平衡與GD的關系還需進一步研究。

4 結 語

隨著HLA基因與GD相關性研究的逐漸深入，發現HLA基因的變異可能改變HLA-Ⅰ類分子的抗原性、HLA-Ⅱ類分子的抗原呈遞作用、HLA-Ⅲ類分子的免疫功能從而誘發GD。HLA基因某些位點對GD起保護作用，雖然機制尚不明確，但有保護性等位基因在降低GD疾病風險方面發揮著倍增作用、保護基因可抵消易感基因作用的觀點。在連鎖不平衡方面，不再以HLA-Ⅱ類基因為研究中心，HLA-Ⅰ類基因起到的作用越來越受關注。近年來，HLA基因變異引起編碼氨基酸的改變導致蛋白三維立體結構的改變，從而引起HLA基因肽結合能力的改變在GD發病中的影響引起人們的重視，使HLA基因與GD相關性的研究從基因層面進一步延伸到蛋白層面，為GD的發病機制研究提供新的靶點，故深入研究HLA基因變異引起編碼蛋白的改變及相應肽的結合和呈遞能力如何改變具有重要意義。