花生四烯酸-5-脂加氧酶基因啟動(dòng)子SP-1結(jié)合位點(diǎn)基因多態(tài)性與哮喘相關(guān)性的Meta分析▲

鄭 晨 武 瓊 魏 兵 廖世峨 張 超 李婉瑩

(中國(guó)人民解放軍北部戰(zhàn)區(qū)總醫(yī)院新生兒科，遼寧省沈陽(yáng)市 110016，電子郵箱：773529525@qq.com)

支氣管哮喘(簡(jiǎn)稱哮喘)是一種以慢性氣道炎癥和氣道高反應(yīng)性為特征的異質(zhì)性疾病，據(jù)2017年世界衛(wèi)生組織報(bào)告，全世界約有3億人患有哮喘，由于缺乏緊急醫(yī)療護(hù)理，造成每年約25萬(wàn)人死亡[1]。哮喘是一種復(fù)雜的多基因遺傳性疾病，對(duì)哮喘基因的探索是目前醫(yī)學(xué)研究中的熱點(diǎn)，不同個(gè)體的基因多態(tài)性可以影響哮喘的易感性[2]。花生四烯酸-5-脂加氧酶(arachidonate 5-lipoxygenase，ALOX5)基因位于染色體10q11.2，該基因的核心啟動(dòng)區(qū)位于ATG起始密碼子的上游200 bp處，由富含GC的序列(GGGCGG)組成，啟動(dòng)子區(qū)的SP-1結(jié)合位點(diǎn)與轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合，可影響啟動(dòng)子轉(zhuǎn)錄活性[3-4]。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外相繼報(bào)道了ALOX5基因啟動(dòng)子SP-1結(jié)合位點(diǎn)多態(tài)性與哮喘易感性的相關(guān)研究，對(duì)于哮喘易感人群的篩查、哮喘患者的臨床分型以及藥物基因組學(xué)的研究具有重要意義，但是由于單個(gè)研究的樣本量有限、研究人群不同，研究結(jié)果存在一定的差異。本研究對(duì)具有相同研究目的的多個(gè)獨(dú)立研究結(jié)果進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，以明確ALOX5基因啟動(dòng)子SP-1結(jié)合位點(diǎn)多態(tài)性與哮喘易感性的相關(guān)性。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)庫(kù)與檢索詞 在PubMed、Embase、Medline數(shù)據(jù)庫(kù)中檢索英文文獻(xiàn)，在維普醫(yī)藥、中國(guó)知網(wǎng)、萬(wàn)方數(shù)據(jù)庫(kù)中檢索中文全文文獻(xiàn)，英文檢索詞為ALOX5、Lo-5、SP-1、repeat polymorphism、Asthma、5-Lipoxygenase Gene Promoter，中文檢索詞為哮喘、ALOX5基因啟動(dòng)子、基因多態(tài)性。檢索時(shí)間為1990年1月至2020年1月。

1.2 文獻(xiàn)的納入標(biāo)準(zhǔn)和排除標(biāo)準(zhǔn) 納入標(biāo)準(zhǔn)：(1)文獻(xiàn)內(nèi)容為關(guān)于ALOX5基因啟動(dòng)子SP-1結(jié)合位點(diǎn)基因多態(tài)性與哮喘關(guān)聯(lián)性的病例對(duì)照研究；(2)病例組為哮喘患者，對(duì)照組為非哮喘患者；(3)樣本含量說(shuō)明清晰，可直接或間接獲得各等位基因的頻率；(4)有明確的哮喘診斷標(biāo)準(zhǔn)。排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)原始文獻(xiàn)未涉及ALOX5基因啟動(dòng)子SP-1結(jié)合位點(diǎn)基因多態(tài)性的基因頻率；(2)家系研究等非病例對(duì)照研究。

1.3 文獻(xiàn)篩選和質(zhì)量評(píng)價(jià) 所有文獻(xiàn)均由兩名研究者根據(jù)檢索策略和納入標(biāo)準(zhǔn)、排除標(biāo)準(zhǔn)獨(dú)立進(jìn)行篩選。有異議的文獻(xiàn)數(shù)據(jù)通過(guò)第三名研究者判斷，并最終達(dá)成一致方能入選。采用紐卡斯?fàn)?渥太華量表(Newcastle-Ottawa Scale,NOS)[5]的病例-對(duì)照研究評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)文獻(xiàn)進(jìn)行質(zhì)量評(píng)價(jià)，其中 NOS 評(píng)分≥6 分為文獻(xiàn)質(zhì)量較高。

1.4 數(shù)據(jù)提取 對(duì)篩選出的文獻(xiàn)進(jìn)行數(shù)據(jù)提取，包括作者、發(fā)表年份、研究對(duì)象的描述和例數(shù)、研究對(duì)象的地域分布、診斷標(biāo)準(zhǔn)、等位基因頻率等。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用Review Manager 5.3軟件對(duì)提取的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。采用Q檢驗(yàn)和I2統(tǒng)計(jì)量進(jìn)行異質(zhì)性檢驗(yàn)，當(dāng)P>0.1或I2<50%時(shí)認(rèn)為研究間不存在異質(zhì)性，采用固定效應(yīng)模型，反之采用隨機(jī)效應(yīng)模型。選擇合適模型計(jì)算合并OR值及其95%CI。Meta分析以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 文獻(xiàn)檢索結(jié)果及基本特征 共檢索到文獻(xiàn)1 038篇，初步篩除后得到文獻(xiàn)13篇[6-18]，按納入標(biāo)準(zhǔn)和排除標(biāo)準(zhǔn)，篩除非病例對(duì)照研究5篇[12-16]、原始數(shù)據(jù)不詳?shù)难芯?篇[17]、家系研究1篇[18]，最終納入文獻(xiàn)6篇[6-11]，其中中文文獻(xiàn)2篇，英文文獻(xiàn)4篇，涉及722名哮喘患者和626名對(duì)照組研究對(duì)象。文獻(xiàn)篩選流程見(jiàn)圖1，文獻(xiàn)的基本特征見(jiàn)表1。

圖1 文獻(xiàn)篩選流程圖

表1 納入文獻(xiàn)的基本特征

2.2 Meta分析結(jié)果

2.2.1 ALOX5 基因啟動(dòng)子SP-1結(jié)合位點(diǎn)6R等位基因與哮喘發(fā)病相關(guān)性的Meta分析:6篇文獻(xiàn)[6-11]均分析了ALOX5 基因啟動(dòng)子SP-1結(jié)合位點(diǎn)6R等位基因與哮喘發(fā)病的相關(guān)性，各研究間不存在異質(zhì)性(P=0.12，I2=43%)，采用固定效應(yīng)模型進(jìn)行分析。結(jié)果顯示，病例組6R等位基因分布頻率大于對(duì)照組6R等位基因分布頻率(OR=1.53，95%CI：1.17,2.01；P=0.002)，提示6R等位基因與哮喘發(fā)病相關(guān)，6R等位基因在哮喘人群中分布頻率高于非哮喘人群。見(jiàn)圖2。

圖2 6R等位基因與哮喘發(fā)病相關(guān)性的森林圖

2.2.2 ALOX5基因啟動(dòng)子SP-1結(jié)合位點(diǎn)5R等位基因與哮喘發(fā)病相關(guān)性的Meta分析:6篇文獻(xiàn)[6-11]均分析了ALOX5 基因啟動(dòng)子SP-1結(jié)合位點(diǎn)5R等位基因與哮喘發(fā)病的相關(guān)性，各研究間不存在異質(zhì)性(P=0.20，I2=31%)，采用固定效應(yīng)模型進(jìn)行分析。結(jié)果顯示，病例組5R等位基因分布頻率小于對(duì)照組5R等位基因分布頻率(OR=0.85，95%CI：0.72,0.99；P=0.04)，提示5R等位基因與哮喘發(fā)病相關(guān)，5R等位基因在哮喘人群中分布頻率低于非哮喘人群。見(jiàn)圖3。

圖3 5R等位基因與哮喘發(fā)病相關(guān)性的森林圖

2.2.3 ALOX5基因啟動(dòng)子SP-1結(jié)合位點(diǎn)4R等位基因與哮喘發(fā)病相關(guān)性的Meta分析:6篇文獻(xiàn)[6-11]均分析了ALOX5 基因啟動(dòng)子SP-1結(jié)合位點(diǎn)4R等位基因與哮喘發(fā)病的相關(guān)性，各研究間不存在異質(zhì)性(P=0.23，I2=27%)，采用固定效應(yīng)模型進(jìn)行分析。結(jié)果顯示，病例組和對(duì)照組4R等位基因的分布頻率差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(OR=0.99，95%CI：0.83,1.18；P=0.93)，提示4R等位基因與哮喘發(fā)病無(wú)相關(guān)性。見(jiàn)圖4。

圖4 4R等位基因與哮喘發(fā)病相關(guān)性的森林圖

2.2.4 ALOX5基因啟動(dòng)子SP-1結(jié)合位點(diǎn)3R等位基因與哮喘發(fā)病相關(guān)性的Meta分析:2篇文獻(xiàn)[6,9]分析了ALOX5 基因啟動(dòng)子SP-1結(jié)合位點(diǎn)3R等位基因與哮喘發(fā)病的相關(guān)性，各研究間不存在異質(zhì)性(P=0.68，I2=0%)，采用固定效應(yīng)模型進(jìn)行分析。結(jié)果顯示，病例組和對(duì)照組3R等位基因的分布頻率差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(OR=2.12，95%CI：0.26,6.57；P=0.19)，提示3R等位基因與哮喘發(fā)病無(wú)相關(guān)性。見(jiàn)圖5。

圖5 3R等位基因與哮喘發(fā)病相關(guān)性的森林圖

3 討 論

ALOX5基因參與編碼5-脂氧合酶，是白三烯A4生物合成途徑中的限速酶[24-25]。白三烯A4可以通過(guò)白三烯A4水解酶催化轉(zhuǎn)化為白三烯B4，也可以通過(guò)白三烯C4合成酶轉(zhuǎn)化為白三烯C4。白三烯B4是一種對(duì)中性粒細(xì)胞、單核細(xì)胞和嗜酸性粒細(xì)胞有效的催化劑，而白三烯C4及其衍生物白三烯D4是強(qiáng)支氣管收縮劑，可增強(qiáng)血管通透性并誘導(dǎo)呼吸道黏液分泌[26-27]。當(dāng)哮喘反應(yīng)發(fā)生時(shí)，5-脂氧合酶的產(chǎn)物在氣道中合成并釋放，介導(dǎo)支氣管收縮和炎癥因子釋放，在哮喘的病理生理學(xué)中發(fā)揮重要作用。

ALOX5 基因啟動(dòng)子SP-1結(jié)合基序GGGCGG的拷貝數(shù)是可變的[28]。In等[6]于1997年首次發(fā)現(xiàn)在非阿司匹林敏感型哮喘患者的ALOX5基因中存在轉(zhuǎn)錄因子SP-1/Egr-1結(jié)合位點(diǎn)減少(-1,-2)或增加(+1)的現(xiàn)象，即該位點(diǎn)為重復(fù)序列多態(tài)性，此序列可出現(xiàn)3～6次的重復(fù)(3R～6R)，而5個(gè)SP-1重復(fù)是各種人群中的主要等位基因，因此其純合子(5/5)被稱為野生型，其他基因型(5/x、x/x)被稱為變異型，且變異型人群的轉(zhuǎn)錄基因活性明顯低于野生型人群，提示該變異現(xiàn)象可能會(huì)抑制ALOX5基因的轉(zhuǎn)錄，從而使哮喘患者的臨床表現(xiàn)有所不同。2005年Kim等[8]發(fā)現(xiàn)變異型人群的氣道高反應(yīng)性較野生型人群更重。2006年Kalayci等[12]的一項(xiàng)臨床試驗(yàn)也證實(shí)，變異型哮喘患兒中、重度哮喘發(fā)生率高于野生型哮喘患兒，ALOX5啟動(dòng)子基因型是疾病嚴(yán)重程度的重要預(yù)測(cè)因子。2013年Mougey等[14]發(fā)現(xiàn)ALOX5基因變異型與白三烯產(chǎn)生增加和肺功能降低有關(guān)。2018年廖世峨等[11]發(fā)現(xiàn)變異型等位基因在中重度哮喘患兒中的分布頻率高于輕度哮喘患兒，提示ALOX5基因啟動(dòng)子SP-1結(jié)合位點(diǎn)變異可能會(huì)影響哮喘患者的病情嚴(yán)重程度。但是Kawagishi等[7]及Torres-Galván等[9]的研究均提示ALOX5基因啟動(dòng)子SP-1結(jié)合位點(diǎn)基因多態(tài)性與哮喘無(wú)關(guān)。

本文Meta分析結(jié)果顯示，ALOX5基因啟動(dòng)子SP-1結(jié)合位點(diǎn)5R等位基因在哮喘人群中的分布頻率低于非哮喘人群，6R等位基因在哮喘人群中的分布頻率高于非哮喘人群(均P<0.05)，這提示ALOX5 基因啟動(dòng)子SP-1結(jié)合位點(diǎn)5R及6R變異為哮喘的易感因素。2013年Mougey等[14]研究發(fā)現(xiàn)，變異等位基因(非5型)在非洲裔美國(guó)人中的分布頻率較其他種族更大，特別是3R重復(fù)序列等位基因，在非洲裔美國(guó)人中最常見(jiàn)的基因型是3/5(24%)、5/5(24%)、4/5(21%)，而在白人中以5/5(64%)和4/5(31%)基因型最為常見(jiàn)。但本研究納入的6篇文獻(xiàn)中，僅發(fā)表于美國(guó)[6]及西班牙[9]的文獻(xiàn)檢測(cè)到3R等位基因，其余4篇[7-8,10-11]針對(duì)亞洲哮喘人群(日本、朝鮮及中國(guó))的研究均未發(fā)現(xiàn)3R等位基因變異，這提示亞洲哮喘人群中3R等位基因的分布頻率可能較低，今后仍需大樣本的研究以進(jìn)一步證明3R等位基因變異與亞洲哮喘人群的關(guān)系。

Jo-Watanabe等[29]的研究指出，ALOX5 基因啟動(dòng)子SP-1結(jié)合位點(diǎn)變異可能會(huì)影響哮喘人群對(duì)白三烯藥物的反應(yīng)性，目前白三烯受體拮抗劑廣泛應(yīng)用于持續(xù)性哮喘的輔助治療，但患者個(gè)體療效差異較大，考慮可能與白三烯的合成和代謝途徑中某些基因變異有關(guān)。若ALOX5基因可以作為白三烯受體拮抗劑藥物遺傳學(xué)的生物標(biāo)志物，對(duì)篩選出更傾向于對(duì)白三烯受體拮抗劑治療產(chǎn)生積極反應(yīng)的個(gè)體具有重要意義。Drazen等[13]研究了ABT-761(一種有效的選擇性ALOX5抑制劑)對(duì)ALOX5基因多態(tài)性的反應(yīng)，結(jié)果提示野生型或雜合型患者對(duì)于抗白三烯治療的效果優(yōu)于變異型。Telleria等[17]對(duì)中度持續(xù)性哮喘患者采用孟魯司特進(jìn)行持續(xù)6個(gè)月的治療，結(jié)果顯示僅在具有(5/5)或(4/5)基因型的患者中觀察到哮喘加重次數(shù)的減少，第1秒用力呼氣量的改善和β2激動(dòng)劑的使用減少，而在(4/4)基因型的患者中未觀察到該現(xiàn)象。但是Fowler等[30]的研究則提示變異型人群及野生型人群對(duì)白三烯受體拮抗劑的治療效果無(wú)顯著差異。由于目前針對(duì)該問(wèn)題的臨床試驗(yàn)較少且觀察指標(biāo)不一，無(wú)法進(jìn)一步進(jìn)行系統(tǒng)綜述，需待更多的相關(guān)研究發(fā)表后進(jìn)行更深層次的薈萃分析。

綜上所述，ALOX5 基因啟動(dòng)子SP-1結(jié)合位點(diǎn)基因多態(tài)性(6R等位基因和5R等位基因)與哮喘發(fā)病相關(guān)。哮喘的發(fā)生還與年齡、性別、環(huán)境因素等多種因素密切相關(guān)，由于本研究納入的文獻(xiàn)無(wú)法進(jìn)一步提取出研究對(duì)象的詳細(xì)數(shù)據(jù)，因此未能進(jìn)行更詳細(xì)的分層分析。此外，目前所能檢索到的關(guān)于ALOX5基因啟動(dòng)子SP-1結(jié)合位點(diǎn)基因多態(tài)性與哮喘關(guān)聯(lián)性的病例對(duì)照研究較少，無(wú)法進(jìn)行發(fā)表偏倚的分析。今后應(yīng)該利用大數(shù)據(jù)更深入地分析不同國(guó)家不同人種哮喘患者與ALOX5 基因啟動(dòng)子SP-1結(jié)合位點(diǎn)基因多態(tài)性的關(guān)聯(lián)性，以指導(dǎo)哮喘的早期預(yù)防及精準(zhǔn)化診治。