炎癥性腸病患者TPMT及NUDT15基因多態性與腸壁炎性反應及能譜成像的相關性

唐姍姍, 潘愛珍, 李勤祥, 余 田, 陳穎瑜, 徐志鋒, 葉亞君, 李雪蓮

(廣東省佛山市第一人民醫院 放射科, 廣東 佛山, 528000)

炎癥性腸病(IBD)是一種慢性非特異性腸道炎性疾病。IBD的發病機制尚未完全闡明，可能與遺傳、環境因素及腸道免疫功能障礙有關[1]。IBD主要包括潰瘍性結腸炎(UC)、克羅恩病(CD)和未分類IBD(UIBD)[2]。IBD治療的主要目的是誘導和維持緩解并預防并發癥[3-4], 需要長期治療以維持緩解，其中硫唑嘌呤(AZA)在IBD維持緩解中發揮了重要作用[5], 但AZA可導致白細胞減少癥，臨床應用受到限制。硫嘌呤甲基轉移酶(TPMT)是AZA代謝的一種酶，研究[6]表明較低的TPMT活性與較高的6-巰基嘌呤(6-TGN)以及對硫嘌呤治療的臨床反應可能性較高有關。核苷二磷酸連接的部分X型基序15 (NUDT15)多態性是亞洲人群藥物不良反應的較好預測指標，其突變率更高[7]。CT能譜成像是評估IBD療效及預后的重要檢查手段。目前，有關IBD患者TPMT、NUDT15基因多態性與腸壁炎性反應和能譜成像相關性的研究較少。本研究觀察TPMT和NUDT15的基因多態性頻率分布，并比較其在預測經AZA治療的IBD患者腸壁炎性反應和能譜成像中的價值，現報告如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2018年7月—2020年6月在本院就診60例中國籍IBD患者為IBD組，年齡16～80歲，男34例，女26例; UC 9例, CD 50例, UIBD 1例。IBD診斷根據《炎癥性腸病診斷與治療共識意見》中相關標準，所有患者行AZA治療，治療后3個月復查能譜CT。排除標準: ① 嚴重的心、肝、腎功能不全者; ② 活檢診斷為癌或淋巴瘤者; ③ 活動性肺結核者; ④ 活動性病毒性肝炎者; ⑤ 急性腹部疾病或其他外科手術適應證者(如復雜的瘺管和由纖維化引起的腸梗阻)。選取60名健康志愿者作為對照組，男33例，女27例。本研究獲得本院倫理委員會批準，所有參與者簽署知情同意書。

1.2 方法

獲得外周血樣本并提取DNA, 使用基因組DNA作為模板進行聚合酶鏈式反應(PCR), 對R139C的NUDT15基因的變體(c.415C>T, rs116855232)和TPMT*3C的TPMT變體(p.Tyr240Cys, c.719A>G, rs1142345)進行基因分型、測序。采用單能譜CT(GE Discovery HD750 CT, 美國)進行腸道掃描。寶石光譜成像(GSI)平臺進行圖像重建。分析7個單能譜圖像(40～100 keV, 間隔為10 keV)獲得的CT圖像和常規圖像(120 kVp)。常規掃描參數: 管電壓120.0 kVp, 管電流300.0 mAs, 螺距0.984, 準直128×0.5 mm, 旋轉時間0.8 s, 層厚5.0 mm。GSI掃描參數: 管電壓80、140 kV, 0.5 ms瞬時切換，螺距0.984, 旋轉時間0.8 s, 層厚5.0 mm。

1.3 數據分析

由2名從事腹部診斷的放射醫師獨立評估圖像質量，若意見不一致時，討論以達成共識。數據測量感興趣區選擇腸壁強化最明顯的層面，包括測量CT值，計算圖像對比噪聲比(CNR)。根據強化腸壁長度和CT值，將圖像質量分為5個級別，其中5分表示腸壁明顯強化(長度≥2 cm或CT值≥150 HU), 4分表示腸壁中度強化(長度>1～<2 cm或CT值>100～<150 HU), 3分表示腸壁輕度強化(長度≤1 cm或CT值≤100 HU), 2分表示腸壁輕微強化, 1分表示腸壁未見強化。

1.4 統計學分析

采用SPSS 21.0統計學軟件進行分析。計量資料采用均數±標準差表示，組間比較采用t檢驗或方差分析，對照組與IBD組TPMT、NUDT15基因型和等位基因頻率分布差異比較采用χ2檢驗。P<0.05為差異有統計學意義。

2 結 果

2.1 60例IBD患者臨床特征

60例IBD患者病程3個月～4年，臨床表現包括腹痛60例(100.00%), 腹瀉50例(83.33%), 發熱18例(30.00%), 大便潛血陽性24例(40.00%)。

2.2 TPMT基因型和等位基因頻率分布

TPMT(c.719A>G, rs1142345)中有3種基因型: AA、AG和GG。與對照組相比, IBD組AA基因型和A等位基因頻率降低, AG和GG基因型以及G等位基因頻率增加，差異均有統計學意義(P<0.05或P<0.01), 說明TPMT基因多態性對IBD患者易感性有影響。見表1。

表1 TPMT基因型和等位基因頻率分布[n(%)]

2.3 NUDT15基因型和等位基因頻率分布

NUDT15(c.415C>T, rs116855232)中有3種基因型: CC、CT和TT。與對照組相比, IBD組CC基因型和C等位基因頻率降低, CT和TT基因型以及T等位基因頻率增加，差異均有統計學意義(P<0.05或P<0.01), 說明NUDT15基因多態性對IBD患者易感性有影響。見表2。

表2 NUDT15基因型和等位基因頻率分布[n(%)]

2.4 腸壁炎性反應與TPMT和NUDT15基因多態性的相關性

IBD患者接受AZA治療后，分析TPMT和NUDT15基因多態性與腸壁炎性反應的相關性，結果顯示, TPMT AA基因型和A等位基因頻率腸壁炎性反應緩解率較AG和GG基因型以及G等位基因頻率增加, NUDT15 CC基因型和C等位基因頻率腸壁炎性反應緩解率較CT和TT基因型以及T等位基因頻率增加，差異均有統計學意義(P<0.05), 表明TPMT和NUDT15基因多態性能有效預測AZA誘導的腸壁炎性反應。見表3。

表3 TPMT和NUDT15基因多態性與腸壁炎性

2.5 能譜成像與TPMT和NUDT15基因多態性的相關性

分析TPMT和NUDT15基因多態性與能譜成像的相關性，結果顯示, TPMT AA基因型和A等位基因頻率能譜成像檢出率較AG和GG基因型以及G等位基因頻率降低, NUDT15 CC基因型和C等位基因頻率能譜成像檢出率較CT和TT基因型以及T等位基因頻率降低，差異均有統計學意義(P<0.05), 表明TPMT和NUDT15基因多態性與能譜單能量成像相關。見表4。

表4 TPMT和NUDT15基因多態性與能譜單能量成像

3 討 論

AZA是一種抗代謝型免疫抑制劑，在IBD的緩解及維持治療中起關鍵作用[8]。AZA可治療對皮質類固醇有依賴或皮質類固醇無效的患者，以及有瘺管或手術的患者[9]。AZA通過谷胱甘肽轉移酶轉化為6-MP, 6-MP在體內有3種代謝途徑: ① 取決于次黃嘌呤磷酸核糖基轉移酶、肌苷單磷酸脫氫酶和GMP合成酶的步驟，最終轉移到6-硫代鳥嘌呤三磷酸(6-TGTP)中[10]。代謝生成的6-TGTP和2-deoxy-6-TGTP與細胞DNA、RNA整合，通過錯配修復途徑觸發細胞周期停滯和凋亡[11]。② 被黃嘌呤氧化酶氧化并轉化為6-硫脲酸，其是AZA的惰性產物[12]。③ 通過TPMT催化并轉化為6-甲基巰基嘌呤。上述3個途徑是相互競爭的。

AZA不良反應(如腸壁炎性反應)可能導致嚴重感染而威脅患者生命，從而導致治療中斷[13]。亞洲人中AZA引起的腸壁炎性反應的發生率很高，因此不容忽視。一項研究[14]顯示在135例日本IBD患者中，有34例(25.2%)在接受AZA治療后發展為腸壁炎性反應。另一項研究[15]顯示在978例韓國CD患者中，有346例(35.4%)發生了AZA誘導的腸壁炎性反應。研究[16]顯示在84例中國籍IBD患者中，有24例(28.6%)因腸壁炎性反應而中斷了AZA治療，與既往報道類似。TPMT多態性與AZA誘導的腸壁炎性反應相關。目前已經研究了40多種不同的TPMT等位基因(TPMT*2-*41), 其中TPMT*3C是亞洲人中最流行的變體，但基因頻率較低(1%～3%)[17]。本研究發現TPMT的突變很少見，并與中國籍IBD患者中AZA引起的腸壁炎性反應相關，這與既往報道一致。

NUDT15也稱為MTH2, 是Nudix水解酶家族的成員，該酶將8-o-dGTP降解為8-o-dGMP并防止DNA錯配[18]。研究[19]發現NUDT15對dGTP、6-TGTP和dUTP有很強的作用，其可以將6-TGTP水解為6-TGMP, 降低AZA活性代謝產物的水平并防止AZA誘導的腸壁炎性反應。本研究結果顯示, NUDT15可能是預測AZA誘導的中國人群腸壁炎性反應的重要藥物遺傳學標志物。硫嘌呤誘導的腸壁炎性反應主要是由誘導細胞內6-TGN積累的TPMT變異解釋的。最近的研究[20]發現，NUDT15突變是硫嘌呤誘導的腸壁炎性反應的另一個重要決定因素，NUDT15通過將TGTP轉化為TGMP來使硫嘌呤代謝物失活，從而防止其摻入DNA中并對硫嘌呤的所需細胞毒性作用產生負面影響。從理論上講, NUDT15等位基因缺陷的患者可能具有過量的硫代嘌呤代謝產物及其毒性。本研究中，與NUDT15變體相關的腸壁炎性反應可能傾向于影響TGTP和TdGTP的水平，而不是總6-TGN的水平。因此，具有NUDT15變異的患者可能需要一種新的方法來檢測活性代謝物TGTP而不是6-TGN, 以解釋NUDT15相關性腸壁炎性反應的機制。

IBD是一種嚴重的疾病，有時甚至危及生命。快速、準確地定位炎癥部位和確定早期病因是臨床研究的重點。內窺鏡檢查可以在大多數上消化道炎癥情況下準確定位和診斷，但在下消化道炎癥情況下則不能。CT小腸造影技術在診斷小腸炎癥中顯示出越來越突出的優勢，能譜CT是研究熱點，其優勢在于可進行能量成像，可減少組織衰減，能檢測到組織密度的細微變化，對發現胃腸道活動性炎癥特別敏感。本研究采用GE HD750 CT掃描儀寶石光譜成像，其亞毫米級的掃描能力和強大的圖像后處理能力為發現胃腸道活動性炎癥提供了保障。結果顯示, TPMT AA基因型和A等位基因頻率能譜單能量成像檢出率較AG和GG基因型以及G等位基因頻率顯著降低(P<0.05), NUDT15 CC基因型和C等位基因頻率能譜單能量成像檢出率較CT和TT基因型以及T等位基因頻率顯著降低(P<0.05)。

本研究屬于前瞻性研究，研究結果對優化中國籍IBD患者的AZA治療方案具有一定價值。本研究仍存在一些局限性: ① 樣本量較小，可能對研究結果產生一定的偏倚; ② 分組較簡單，未涉及聯合治療的療效分析，僅分析了經AZA治療后緩解組與未緩解組的差異，未對不同療效組別進行分析; ③ 對應能譜CT分析中，未詳細分析具體影像學指標(形態學、功能學)。

綜上所述, IBD患者中NUDT15的突變率高于TPMT, NUDT15多態性比TPMT多態性更能預測AZA引起的腸壁炎性反應和能譜單能量成像檢出率。快速、準確地定位炎癥部位和確定早期病因是研究的重點，聯合使用皮質類固醇激素是降低AZA引起的腸壁炎性反應風險的一種潛在方法。