α1-抗胰凝乳蛋白酶多態性與慢性阻塞性肺疾病易感性的關系

尹迎秋，韋 杰，鄭惠英

(粵北人民醫院呼吸內科，廣東 韶關 512026)

慢性阻塞性肺疾病(COPD)是一種慢性氣道炎性反應性疾病，其特點是氣流受限不完全可逆，年齡越大，COPD的患病率越高[1]。相關數據顯示，我國每年因COPD死亡的人數約100萬，殘疾人數超過500萬[2]。COPD無法完全治愈，治療只能緩解癥狀，因而探索COPD的發病因素和易感性特點對防治COPD具有重要意義。文獻提示COPD的發病情況具有顯著的家族聚集傾向，因而多推測COPD發病是環境因素和基因多態性共同誘發的[3]。針對現階段COPD相關基因篩查發現肺氣腫的出現與α1-抗胰凝乳蛋白酶(α1-AT)的缺乏具有顯著相關性。研究發現帶有純合子的 Z 突變的個體循環血α1 -AT 水平極低，Z變異型缺乏抗蛋白水解酶的功能，進而加快肺功能下降的速度，增加了COPD產生的易感性[4]，α1-AT基因rs1243166序列基因多態性與COPD的發病關系密切，但該位點的突變影響基因型的表達和具體的活性機制在COPD發病過程中的具體機制還有待進一步探討。本研究探討α1-AT多態性與COPD易感性的關系。

1 資料與方法

1.1一般資料：選取2017年9月～2019年3月在本院治療的COPD患者110例(COPD組)，納入標準：①診斷符合2013年GOLD指南制定的診斷標準；②戶籍及居住地在本地，且時間超過1年；③漢族；④患者及家屬知情同意。排除標準：①合并有惡性腫瘤、肝腎功能障礙、免疫系統疾病等；②有支氣管哮喘、肺結核、支氣管擴張癥等其他肺部疾病。同時選取健康志愿者110例作為對照組，COPD組和對照組一般資料比較差異無統計學意義(P>0.05)，具有可比性。見表1。本次研究經過本院醫學倫理委員會批準同意。

1.2方法：取所有研究對象靜脈血2 ml，使用美國BD公司MassARRAY Assay Design和Genotyping Tools軟件設計待測單核苷酸多態性(SNP)位點 rs1243166的單堿基延伸引物和PCR擴增引物，交由山東中杉生物有限公司合成：上游引物：5′-ACGTTGGATGAAGCACATCACCCATTGACC-3′；下游引物：5′-ACGTTGGATGAAGAAGTCAGGCTGCATGTG-3′；延伸引物：5′-CCCTCCCTTTCCTCC-3′；多重PCR擴增。反應條件：4 min 94 ℃；20 s 94 ℃，30 s 56 ℃，1 min 72 ℃，循環45次；3 min 72 ℃；保持4 ℃。ddNTP 加入后特異性擴增長度多態性(SAP)酶純化擴增產物，單堿基延伸引物擴增 SNP 位點并進行 SNP 分型[5-6]。

表1 COPD組和對照組一般資料比較

2 結果

2.1α1-AT基因型：經酶切電泳圖顯示：α1-AT基因rs1243166序列基因型分別有AA、GG、GA三種基因型，觀察組和對照組α1-AT基因rs1243166序列基因型分布符合Hardy-Weinberg平衡。見圖1。

注：M：Marker；1：AA型；2和5：GG型；3和4：GA型圖1 酶切電泳圖

2.2COPD組和對照組α1-AT基因rs1243166序列基因型分布：COPD組和對照組α1-AT基因rs1243166序列基因型分布差異比較差異有統計學意義(P<0.05)，其中COPD組基因型GG和等位基因G比例均高于對照組，差異有統計學意義(P<0.05)。見表2。

2.3COPD組不同基因型患者FEV1/FVC比較：GG型患者FEV1/FVC明顯低于AA型和GA型患者，差異有統計學意義(P<0.05)；AA型和GA型患者FEV1/FVC比較，差異無統計學意義(P>0.05)。見表3。

表2 COPD組和對照組α1-AT基因rs1243166序列基因型分布[n(%)，n=110]

表3 COPD組不同基因型患者FEV1/FVC比較

3 討論

COPD是一種危害極為嚴重的慢性呼吸道疾病，我國COPD患者人數已逾1億人，近年發病率和死亡率均逐年增高[7]。以COPD為首的慢性呼吸疾病，已經與心腦血管病、惡性腫瘤、糖尿病與代謝性疾病等一起被世界衛生組織共同列為全球“四大慢病”之一，給社會和家庭造成沉重的疾病負擔[8]。

COPD發病機制復雜，主要將參與氧化和抗氧化、有毒物質代謝、炎性反應主動防御機制、氣道高反應等過程的基因作為候選基因，其中α1-AT基因是現階段確定的COPD最主要的易感基因之一[9-10]。α1-AT基因可抑制多種蛋白酶，屬于血漿含量最多的蛋白酶抑制子，進而有效抑制組織降解，調節組織的局部損傷[11]。相關文獻提示α1-AT基因的Pisz基因型患者患COPD 風險較高，而Piss基因型患者患COPD 風險并不會升高，而α1-AT基因的Pis和Piz兩位點的SNP無特異變化[12]。此外，由于種族和地區的差異，因人群和種族不同SNP 基因型的實際發生頻率也存在較大差異，COPD的易感性與α1-AT基因關聯性不僅相同，這也是本研究和探索的重要方向。

本研究顯示：α1-AT基因rs1243166序列基因型分別有AA、GG、GA三種基因型，觀察組和對照組α1-AT基因rs1243166序列基因型分布符合Hardy-Weinberg平衡。上述結果說明α1-AT基因rs1243166序列基因型研究人群具有群體遺傳代表性，α1-AT基因rs1243166序列基因型人群分布可反映整體人群基因的分布情況。

SNP特指對于某一基因中人群單個堿基的替換或顛換現象且發生率超過 1%；基因編碼區的 SNP會替換表達產物中氨基酸，并對蛋白質的生物學效應和活性發生重要影響[13-14]。COPD組和對照組α1-AT基因rs1243166序列基因型分布結果顯示COPD組和對照組α1-AT基因rs1243166序列基因型分布差異有統計學意義，其中COPD組基因型GG和等位基因G比例分別為38.18%和60.00%，高于對照組。上述結果提示，α1-AT基因rs1243166序列基因多態性患者與COPD具有密切相關性，其中基因型GG和等位基因G比例是主要致病基因型，對于該基因型的人群需要重要預防并注意身體變化，做到COPD的早預防和及時治療。相關文獻曾經報道，α1-AT基因rs1243166序列基因多態性的G等位基因可能是COPD的危險因素之一，并在中國漢族人群中的COPD患者具有致病的主導作用[15-16]。

COPD組不同基因型患者FEV1/FVC比較發現GG型患者FEV1/FVC明顯低于AA型和GA型患者；AA型和GA型患者FEV1/FVC比較無差異。上述結果說明α1-AT基因rs1243166序列基因的基因型GG患者肺功能有關，表達越多，肺功能越差。α1-AT基因rs1243166序列基因3'端突變體是發生基因 3'端增強子序列堿基處的 G→A 轉換的具體位置，盡管上述轉換并不造成α1-AT基因的功能和結構變化，但可在一定程度上導致轉錄因子結合α1-AT基因在應激反應時上調和α1-AT蛋白表達能力的下降[17-19]。由于手術、損傷、炎性反應及腫瘤等均需要大量急性相蛋白， 而α1-AT作為急性相蛋白的主要成分，3'端突變體致使α1-AT的分泌和合成無法相應增加，機體蛋白酶的酶解能力無法得到有效中和，因而誘發肺組織水解和損傷，患者肺功能相對較差[20-21]。

綜上所述，α1-AT基因rs1243166序列基因多態性與COPD易感性有關，基因型GG患者肺功能較差。