兒童哮喘的遺傳學研究進展

1、兒童哮喘的遺傳學研究進展 支氣管哮喘是兒童常見的呼吸系統(tǒng)變態(tài)反應性疾病，是由免疫、遺傳、環(huán)境以及其他因素共同作用而引起的多基因遺傳病，遺傳度為7080，哮喘發(fā)病呈現(xiàn)多因性和異質(zhì)性，并由不同的遺傳機制控制。迄今為止，兒童哮喘的臨床預后仍然是不盡人意，因此，探討哮喘的發(fā)病機制是防治哮喘的根本途徑。在此，僅對有關(guān)哮喘的遺傳學研究進展作一簡要介紹，以加深兒科工作者對其進一步的了解。（一）哮喘發(fā)病機理概述：支氣管哮喘是由免疫、遺傳和環(huán)境等因素共同作用所引起的呼吸道急、慢性炎癥，多為過敏性炎癥。呼吸道的急性炎癥使氣道管壁的血管通透性增加、粘液分泌增多及平滑肌痙攣；慢性炎癥進一步使氣道結(jié)構(gòu)和功能改變，導致氣

2、道高反應性，從而引起喘息、咳嗽和呼吸困難等哮喘癥狀。IgE介導的氣道過敏性炎癥反應是哮喘最常見的發(fā)病機制；其次，研究表明遺傳因素在哮喘發(fā)病中起著重要的作用；同時環(huán)境因素在哮喘發(fā)病中也具有不可忽視的作用，環(huán)境因素中最重要的是過敏原的密度、患兒在過敏原中暴露的時間和方式，其他的環(huán)境因素包括吸煙、大氣污染以及呼吸道感染，尤其是病毒感染。當具有遺傳易感性的個體暴露在一定的環(huán)境中，氣道的過敏性炎癥就發(fā)生了?？梢?，免疫、遺傳和環(huán)境在哮喘發(fā)病中的作用是相互影響的。（二）哮喘表型及其遺傳分析：研究遺傳性疾病首先必須確定疾病的表型，這一點在哮喘的遺傳研究中顯得尤其困難。在流行病學調(diào)查研究中，一般基于既往的喘息并

3、結(jié)合特應性表現(xiàn)和氣道高反應性診斷哮喘。特應性表現(xiàn)包括血清總IgE升高和變應原皮試陽性兩個方面。研究表明，特應性與非特異性的支氣管高反應性之間存在明顯的相關(guān)性1，但同樣存在以下客觀事實：具有特應性的個體可以沒有氣道高反應性；具有氣道高反應性的研究對象可以不具有特應性或者不患哮喘。氣道高反應性與哮喘性狀的不一致性使人們猜想：氣道高反應性可能是一種獨立的遺傳表型性狀。有人在患有特應性哮喘兒童的一級親屬中測定了支氣管易變性的患病率，結(jié)果表明，具有特應性表型的親屬的氣道高反應性患病率為39%，而健康親屬患病率為32%。同時發(fā)現(xiàn)群體中過敏原皮膚試驗陽性與氣道高反應性之間沒有直接的聯(lián)系，提示這些現(xiàn)象為分離性

4、狀。也有研究提示，哮喘兒童呈現(xiàn)明顯的氣道高反應性，其父母的氣道高反應性支持是單基因突變引起，且二者還有不同比例的不典型氣道高反應性。此研究還表明氣道高反應與變應原皮試陽性或血清總IgE高低無明顯聯(lián)系。比較患癥狀性哮喘與非癥狀性哮喘的兒童，前者父母的氣道高反應性更明顯，這一點支持支氣管反應性可能以不完全外顯的常染色體顯性遺傳方式遺傳下來的觀點，所以可能有兩種因素引起氣道的高反應性：（1）先天性決定的常染色體位點引起溫和性的氣道高反應性；（2）繼發(fā)于氣道過敏性炎癥的獲得性因素進一步增加氣道的高反應性。（三）哮喘基因研究：1.染色體11q13與高親和性的IgE受體（FcRI）：有人把哮喘基因定位于染

5、色體11q12，13，并提出特應性傳遞主要是通過母系遺傳。在基因組隨機研究中發(fā)現(xiàn)，11q13與特應性有關(guān),在英國和日本群體研究中確立了此種連鎖關(guān)系。以后用11q13區(qū)域圖譜證實了此候選基因的存在。IgE受體有一種變異體（亮氨酸181），這種變異體可能增加受體的信號傳遞能力，增加肥大細胞釋放白細胞介素（IL）-4，并刺激高水平的IgE合成。新近的研究發(fā)現(xiàn)染色體11q13上的FcRI基因可以作為特應性哮喘的候選基因2。IgE特異性受體也可以使哮喘易感者產(chǎn)生氣道高反應性而不是特應性3。2.染色體5q與細胞因子基因族：染色體5q31上的細胞因子基因族使得基因組的這個區(qū)域成為包含特應性基因的候選區(qū)域。在

6、11個Amish大家系中的研究發(fā)現(xiàn)，血清總IgE水平與此區(qū)域相關(guān)聯(lián)，即IL-4基因兩個等位基因相同的同胞，其總血清IgE水平較一致，而等位基因不同的同胞，其IgE水平有較大的差異4。經(jīng)采用同胞配對和Lod評分法對荷蘭人群進行分析，發(fā)現(xiàn)染色體5q上有許多候選基因影響血清IgE的水平，其候選基因可能位于D5S436至D5S658附近，該區(qū)域跨過幾百萬個堿基對的范圍，有許多候選基因，包括IL-4、IL-3、IL-5、干擾素、調(diào)節(jié)因子-1、單核-巨噬細胞克隆刺激因子的基因5 。也可能是多種因素參與了特應質(zhì)的發(fā)病機理。另有學者提出，IL-4基因調(diào)節(jié)區(qū)的多態(tài)性可能與特應性有關(guān)系6。應用連鎖分析及同胞配對方

7、法對日本68個家系的306位成員進行研究，結(jié)果表明，哮喘基因在染色體5q3133上與遺傳標記IL-4基因、IL-9基因及D5S393存在連鎖（P=0.0 03，P=0.018，P=0.0077），且這些特異性位點與兒童哮喘的發(fā)病相關(guān)聯(lián)7。3.14q連鎖與T細胞抗原受體（TCR）：研究顯示14q上存在TCR位點與特異性IgE反應的連鎖區(qū)域，這種連鎖是在兩個獨立人群中發(fā)現(xiàn)的，并符合常染色體隱性遺傳。這個區(qū)域也包括TCR鏈基因，位于位點內(nèi)，因此鏈基因可能是連鎖的候選基因。雖然這種結(jié)果沒有獨立重復出來，但它提示TCR基因的多態(tài)性限制了機體對特異性抗原的反應能力8。臨床研究表明，染色體14q32上的免疫

8、球蛋白重鏈基因與特應性及非特應性兒童哮喘存在一定的聯(lián)系9。4.哮喘與人類白細胞抗原（HLA）：長期以來學者們認為，HLA類抗原（包括DP、DQ和DR）在抗原呈遞過程中起關(guān)鍵作用，影響免疫反應的特異性，因此人們對HLA類抗原等位基因與某些特殊抗原的IgE高反應性之間的關(guān)系尤其關(guān)注，目前僅發(fā)現(xiàn)HLA與高純度吸入的變應原有關(guān)，而與復雜的常見變應原無關(guān)。室塵螨Der P的特異性抗原呈遞需要特異性HLA-DR和DQ基因產(chǎn)物10，Amb aV 抗原呈遞需要HLA-DRB1等位基因中DRB1/2.2和DRB1/2.12參與11 。HLADQw抗原參與了屋塵螨所致的中國兒童哮喘的發(fā)病12，Mullarkey等

9、13研究顯示，DQW2表型是阿司匹林過敏性哮喘的標記物，但Perichon等14研究發(fā)現(xiàn)阿司匹林哮喘與DQ抗原無關(guān)，而與DQB1*0101等位基因相關(guān)，進一步研究發(fā)現(xiàn)DQB1抗原上的一個氨基酸序列的改變可直接導致哮喘發(fā)生?，F(xiàn)在利用可靠的過敏模型進一步研究人類免疫反應的分子基礎(chǔ)，HLA位點已經(jīng)確定為特應性和哮喘發(fā)病機理的候選基因，主要是由于HLA 類抗原在抗原表達和T細胞抑制中的作用。5哮喘的嚴重性與2-腎上腺素能受體（2-AR）基因：2-腎上腺素能受體參與了支氣管哮喘的發(fā)病。2-腎上腺素能受體基因存在9個不同的點突變，但只有4個引起氨基酸序列的改變；需持續(xù)口服激素才能控制癥狀的哮喘患者75%是

10、第16位氨基酸（核苷酸46）為甘氨酸而非精氨酸的純合子個體。此種突變體與哮喘的嚴重性可能存在一定的聯(lián)系，尤其與夜間哮喘聯(lián)系更緊密15。另一個突變體是27位的谷酰胺被谷氨酸代替，它與哮喘群體的氣道不顯著性高反應性相關(guān)，可使2-受體對其激動劑誘導的下調(diào)有抵抗力16。Ohe等17用BamI內(nèi)切酶對4個日本家系58個成員2-腎上腺素能受體基因的限制性片段長度多態(tài)性（RFLP）分析發(fā)現(xiàn)，在該人群中，存在兩個等位基因多態(tài)性（2.3 kb和2.1 kb），無等位基因2.3 kb（即為2.1 kb的純合子）的成員表現(xiàn)為對吸入沙丁胺醇的反應性不佳，在哮喘病例中無2.3 kb等位基因的比例高。這些研究似乎表明，2

11、腎上腺素能受體基因的多態(tài)性在哮喘的發(fā)病中并不起主要作用，但它可能與患病個體病情的嚴重性有一定關(guān)系。6.哮喘與1-抗胰蛋白酶突變體（1-AT） ：1-AT遺傳缺陷在慢性阻塞性肺疾患中起著重要的作用。它也參與支氣管哮喘中蛋白水解酶抑制劑的平衡與抗平衡過程。兩個主要的等位基因（Z和S）與1-AT缺失有關(guān)。研究表明，Z等位基因雜合缺失與類固醇依賴性哮喘緊密相關(guān)18，S等位基因雜合缺失與哮喘的氣道高反應性存在聯(lián)系19。7.哮喘與1-抗糜蛋白酶(1-ACT)遺傳缺陷：Lindmark等20采用病例對照研究，在瑞典人群中對172例哮喘兒童和193例兒童進行了1-ACT遺傳缺失篩查，并比較一些臨床資料。結(jié)果表

12、明，哮喘組1-ACT雜合缺失頻率為2.9%，明顯高于對照組；且1-ACT雜合缺失與非缺失患者相比，前者哮喘初發(fā)年齡早，住院次數(shù)多，放射性過敏原吸附試驗陽性率高，此結(jié)論支持1-ACT雜合缺失增加了患兒童哮喘的危險性，并在一定程度上影響兒童哮喘的嚴重性。我們應用同樣方法在重慶市90例哮喘兒童和180例健康兒童中初步篩查1-ACT雜合缺失，發(fā)現(xiàn)哮喘組1-ACT雜合缺失頻率為4.4%，明顯高于對照組；與兒童哮喘發(fā)病及某些臨床指標相關(guān)聯(lián)，與Lindmark研究結(jié)果相一致，但引起1-ACT雜合缺失的基因結(jié)構(gòu)如何目前仍未定論。8.其他位點及哮喘相關(guān)基因：國外學者利用常染色體上253個微衛(wèi)星標記物及X染色體上

13、的16個微衛(wèi)星標記物， 對澳大利亞西部80個哮喘家系進行了全基因組掃描，結(jié)果提示第4、7、13、16號染色體上也有可能存在哮喘易感基因21。（四）哮喘基因研究的意義：在此，我們闡述了遺傳因素在哮喘發(fā)病中的作用，基因組研究將繼續(xù)檢測其他的相關(guān)基因。對引起哮喘和特應性疾病的遺傳變異的理解能夠為兒童哮喘的臨床診斷和治療開辟廣闊的途徑：（1）改變免疫反應的特異性突變體的發(fā)現(xiàn)為基因治療提供了靶子。但由于確定基因突變的研究費時、基因治療的危險性及高成本，現(xiàn)在還不能合法地對非致死性疾病進行基因治療。（2）用于發(fā)展特異性的藥物療法。針對引起哮喘發(fā)病的基因異常，給予相應的藥物調(diào)節(jié)。例如，如果具有加強功能的IL-

14、4變異體或者具有缺乏功能的IFN-變異體被確定為哮喘病因，則可以直接制造調(diào)節(jié)劑。然而，由多基因參與的免疫和炎癥反應將可能造成無效或危險性。（3）用于疾病的篩查。可根據(jù)研究結(jié)果篩查出攜帶特應性基因者，然后通過改善環(huán)境，如避免接觸煙霧、防止感染等預防哮喘發(fā)作。或根據(jù)結(jié)果提供早期診斷方法，以便及早對哮喘患兒進行干預。參考文獻1Burrows B, Sears MR, Flannery EM, et al. Relation of the course of bronchial responsiveness from age 9 to age 15 to allergy. Am J Respir Cr

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