炎症性肠病常见基因多态性*

周文鹏　白爱平

南昌大学第一附属医院消化内科(330006)

炎症性肠病(inflammatory bowel disease, IBD)包括溃疡性 结肠炎(ulcerative colitis, UC)和克罗恩病(Crohn’s disease, CD)，是一组肠道慢性复发性炎症性疾病。IBD在欧美国家白种人及其后裔中患病率较高，但近年来随着饮食结构和环境的改变，我国乃至整个亚洲地区的IBD患者逐年增多。由于其慢性难治性特点，病因研究成为IBD相关研究的主要方向。IBD的病因仍不清楚，主要有遗传、免疫、环境、感染等因素，总结目前研究其发病机制可能为：环境因素作用于遗传易感者，在肠道微生物的参与下，引起肠道免疫应答异常，导致肠道黏膜损伤等改变，进而引发一系列临床表现。在上述因素中，遗传易感性在IBD的起病中具有重要作用，主要表现为在某些具有相同遗传背景的人群中，其发病率明显高于一般人群。自第一个IBD易感基因NOD2/CARD15及其多态性被发现以来，全基因组关联研究(genome-wide association study, GWAS)迄今已发现了200余个与IBD有关的易感位点，研究IBD相关基因及其单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphisms, SNPs)对IBD的发病机制、临床表型、疾病进展以及治疗相关研究具有重要意义。本文对目前研究较多以及新近发现的IBD相关基因及其SNPs作一综述。

一、免疫相关基因

1. Toll样受体(Toll-like receptors, TLRs)家族基因：TLRs家族基因编码介导免疫反应的模式识别受体，表达于巨噬细胞、树突细胞、上皮细胞等细胞表面，是一种Ⅰ型跨膜蛋白，细胞通过TLRs可识别微生物中的各种病原体相关分子模式(pathogen-associated molecular patterns, PAMPs)，并通过TLRs相关信号通路刺激下游细胞因子释放，进一步调节各类炎症因子表达，从而影响机体免疫反应。2010年一项纳入16项TLR4 Asp299Gly多态性相关研究(8 387例病例和7 013例对照)和8项TLR4 Thr399Ile多态性相关研究(3 881 例病例和1 861例对照)的meta分析显示，上述两个SNPs是高加索人群CD和UC的危险因素[1]。2015年另一项meta分析亦显示这两个SNPs与高加索人群IBD易感性显著相关，但未在亚洲人群中发现此种相关性[2]。在突尼斯人群中，这两个SNPs与CD易感性无关，但携带Thr399Ile位点T等位基因与疾病早发显著相关[3]。同时携带突变型TLR4、NOD2/CARD15、热休克蛋白70-2(HSP70-2)基因的CD患者临床表现更为严重、易发生肠道狭窄和穿孔且发病年龄更早，提示这3个基因对CD的影响具有协同作用[3]；NOD2 3020insC纯合子突变可降低机体对脂多糖(LPS)等TLR4配体的耐受性，放大配体对TLR4的刺激作用，促进肿瘤坏死因子-α(TNF-α)等促炎细胞因子表达，导致对CD的易感性增加[4]。针对其他TLRs的研究[5]发现一些SNPs与IBD临床表型有关，如携带TLR1 R80T、TLR2 R753G杂合子的UC患者发生全结肠炎的风险增加，TLR6 S249P与直肠UC呈负相关，TLR1 S602I与回肠型CD呈负相关。总结上述研究，目前发现的TLRs SNPs对IBD的作用在高加索人群中较为肯定，在其他人群中则尚未得到证实，其作用机制亦不甚明确，需开展更广范围、更深层次的研究进行探索。

2. 淋巴细胞抗原75(lymphocyte antigen 75, LY75)基因：LY75基因编码的细胞内吞受体205(endocytic receptor-205, DEC-205)是一种高表达于CD8+树突细胞和胸腺上皮细胞胞膜的糖蛋白，属于巨噬细胞甘露糖受体C型凝集素家族成员，表达DEC-205的CD8+树突细胞在主要组织相容性复合物(MHC)Ⅰ类和Ⅱ类分子存在的情况下参与抗原加工和呈递，通过白细胞介素-12(IL-12)非依赖性、CD70依赖性机制产生Th1型免疫应答，在T细胞免疫功能和肠上皮免疫屏障平衡中起有重要作用[6-8]。日本一项纳入145例IBD(CD 51例，UC 94例)和269例健康对照者的研究[8]发现，LY75 rs16822581多态性与CD易感性显著相关。但目前尚无此基因与中国人群IBD易感性关系的报道，需开展相关研究加以验证，并进行亚组分析以充分阐明其在不同人群中与IBD易感性的关系，其参与IBD发病的作用机制亦有待深入研究。

3. IL-23受体(IL-23R)基因：IL-23主要由活化的树突细胞、单核细胞、巨噬细胞等多种细胞产生，是一种高活性、多功能的小分子多肽类物质。IL-23与IL-23R结合后，通过激活记忆性T细胞，影响Th17细胞增殖和存活，在维持免疫应答中起重要作用[9]。IL-23R异常可导致肠道免疫功能受损，从而引发IBD。一项对儿童IBD患者的研究[10]表明，IL-23R rs11209026(R381Q)多态性与非犹太裔儿童IBD呈显著负相关，对CD发生起保护作用。而针对加拿大儿童CD患者的分析则显示该SNP为CD危险因素[11]。我国一项纳入125例IBD患者(UC 78例，CD 47例)和120例健康体检者的研究[12]显示该SNP与中国人群IBD无明显关联，在日本人群中进行的研究[13]亦未能提供该SNP与IBD有关的证据。Abdollahi等[14]进行的综合分析发现IL-23R rs11209026多态性为包括IBD在内的多种免疫性疾病的保护因素。一项针对中国汉族人群、纳入270例UC患者和268例健康对照者的研究[15]发现，IL-23R SNPs(rs7530511、rs11805303)与UC易感性显著相关，IL-23R与IL-17A风险单倍型之间存在交互作用，可增加UC易感性。综上，目前研究所报道的IL-23R SNPs与IBD的关系在不同人群中具有异质性，因此需开展更多针对不同人群的研究分析IL-23R SNPs在IBD中的作用。

二、自噬相关基因

越来越多的研究表明自噬紊乱与多种慢性炎症性疾病密切相关，在IBD发生中亦起有重要作用。一系列GWAS研究结果证实，ATG16L1、IRGM、ULK1等自噬相关基因与IBD密切相关，且与NOD2、VDR有交互作用[16]，目前对ATG16L1、IRGM研究最多。

1. ATG16L1基因：ATG16L1基因定位于人类染色体 2q37.1，编码蛋白对细胞自噬小体的形成具有重要作用。ATG16L1蛋白主要表达于肠上皮细胞、淋巴细胞、巨噬细胞的细胞质中，与自噬蛋白ATG5、ATG12形成复合物，发挥对细胞内细菌感染的清除作用，此种清除功能发生障碍可引起免疫反应持续活化，导致肠道慢性持续性炎症反应，最终引发IBD[17]。GWAS研究[18]在ATG16L1编码区鉴定出与CD相关的SNP位点rs2241880，该位点突变导致ATG16L1蛋白N末端第300位苏氨酸为丙氨酸所替代(ATG16L1 T300A)，携带此SNP的欧洲白种人对CD的易感性显著增加，且该SNP与NOD2基因多态性之间存在交互作用。但对日本和中国汉族人群的研究均未发现ATG16L1基因多态性与CD易感性有关[13,19]。

2. IRGM基因：IRGM基因定位于人类染色体5p33.1，编码自噬诱导蛋白，可诱导细胞自噬，提高机体免疫力，在细胞内病原体引起的先天免疫应答中发挥重要作用。IRGM基因突变或失活可降低机体对细胞内病原体的自噬能力，导致病原体持续性刺激，从而诱发IBD。有研究[20]显示IRGM rs13361189、rs4958847多态性与意大利人群的CD易感性显著相关，其中rs13361189多态性尚与CD临床表型有关，可增加纤维性狭窄疾病行为、回肠疾病、肛周疾病和肠切除 风险。一项对韩国人群的研究[21]显示，IRGM rs10065172、rs72553867多态性与CD易感性显著相关，但该研究未发现rs4958847与CD风险有关。我国研究[19]尚未发现IRGM基因多态性与中国汉族人群CD易感性相关。因此需开展更多研究探讨自噬相关基因多态性与不同人群IBD易感性的关系，并探索新的自噬相关基因，为IBD治疗提供靶点。

三、代谢相关基因

1. 人胞外核苷三磷酸二磷酸水解酶-1(ectonucleoside triphosphate diphosphohydrolase-1, ENTPD1)基因：人ENTPD1基因定位于染色体10q24.1，编码蛋白又称CD39，是一种细胞表面定位酶，可与另一胞外酶CD73协同将具有促炎作用的ATP水解为腺苷。表达CD39、CD73分子的调节性T细胞(Treg细胞)能抑制效应T细胞产生干扰素-γ(IFN-γ)、IL-17，对肠道炎症反应起抑制作用[22]。ENTPD1 SNPs可致CD39 mRAN表达降低，从而增加对CD的易感性。研究[23]证实ENTPD1 rs10748643多态性与CD易感性增加有关，携带GG基因型者Treg细胞表面CD39表达较高，而AA基因型携带者CD39表达相对较低，从而使不同人群表现出对CD不同的易感性。国内对ENTPD1基因多态性的研究尚少，可利用GWAS和传统方法针对该基因进行更多的研究，以明确其在IBD中的作用。

2. 细胞外基质蛋白1(extracellular matrix protein 1, ECM1)基因：ECM1基因定位于人类染色体1q21.2，编码蛋白是一种表达于肠上皮细胞、与肠道基膜相互作用并可抑制基质金属蛋白酶-9(MMP-9)的糖蛋白，与黏膜屏障功能有关。ECM-1 SNPs可致其编码蛋白表达降低，从而增加MMP-9对组织的破坏作用，并能激活NF-κB信号通路(IBD发生、发展中重要的促炎信号通路)，进而引发IBD。一项纳入94例土耳其UC患者和120例健康对照者的研究[24]发现，ECM1 rs3737240位点TT基因型可显著增加UC易感性。欧洲人群的GWAS研究[25](905例UC患者，1 465例健康对照者)亦发现rs3737240为UC易感位点。但一项纳入245例中国汉族UC患者和300例健康对照者的研究[26]显示该位点多态性与UC无关。目前关于ECM1与UC关系的研究主要在欧洲人群中开展且结果不一，该基因及其SNPs在不同人群中与UC易感性的关系尚需进一步研究阐明。

3. 线粒体相关基因：肠道细胞正常功能的维持对于肠道正常免疫功能具有重要作用，而前者依赖于充足的能量供应，如细胞能量供应出现异常，将导致异常免疫应答。因此，线粒体功能异常在IBD发病中起一定作用。有研究[27]发现在小鼠结肠炎模型中，线粒体基因组中存在tRNAArg多态性的小鼠线粒体功能增强，导致肠上皮细胞ATP含量增加，从而对小鼠结肠炎症状产生保护作用，因此线粒体基因多态性可能对IBD的发生和治疗有一定作用。一项纳入1 062例德国UC患者和3 030例健康对照者的研究[28]分析了线粒体SNPs与UC的关系，结果显示在男性中，编码线粒体电子传 递链组分、对ATP产生具有关键作用的MT-ND4基因11719 A/G多态性与UC显著相关，该结果在另一独立队列(1 625例UC，3 575例对照者)中得到验证。另一项纳入488例欧洲裔美国UC患者和833例对照者的研究[29]发现MT-ND4L A10550G多态性可显著增加UC风险。进一步研究线粒体DNA并分析其与细胞核DNA之间的联系，可能对IBD的预防和治疗具有积极意义。

四、结语

IBD的病因和发病机制尚不明确，易感基因对IBD的发生、发展、临床表型乃至后续治疗具有重要影响，证明了遗传因素在IBD中的重要作用。因此，对IBD易感基因及其SNPs的研究是目前IBD领域的主要研究方向。近年来GWAS成为IBD相关基因多态性研究的有力工具。然而由于地域、人种的差异，已发现的IBD相关基因对不同人群IBD易感性以及对治疗反应的影响并不一致。因此，今后对IBD相关基因多态性的研究需利用最新技术，在不同地域、不同种族中进行全面分析。并且，随着基因研究技术的进展，也可能会对原有基因产生新的认识，或是发现新的易感基因/位点。研究[30]发现，在IBD患者中，TLR9 SNP-1237T/C多态性与NOD2、IL-23R基因多态性之间存在交互作用，表明单个基因在IBD遗传易感性方面的作用可能较弱，IBD的发生是多个基因改变与环境因素等联合作用的结果[31]。但多个基因相互作用影响IBD易感性和疾病严重程度的确切机制仍需进一步研究。未来期望通过SNPs的筛查早期识别携带易感基因的个体，采取一系列预防措施延缓疾病发生并减轻其严重程度，从而对IBD的预防和治疗产生积极影响。

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