脓毒症基因多态性的研究近况

郭 君 王学敏

1.苏州大学，江苏 苏州 215006；2.上海交大附属第六人民医院，上海 200233

1991年ACCP/SCCM联系会第一次对脓毒症的定义和本质作了系统、明确的阐述[1]，脓毒症（sepsis）是由感染引起的全身反应综合症（SIRS），是众多介质参与的复杂反应。脓毒症进一步发展可致重度脓毒症，脓毒症休克和多器官功能衰竭。其发生率每年以1.5%的速度递增，给人类健康带来了重大危害。

重症监护室的医务人员和科学家们在长期与全身炎症反应、脓毒症、多器官功能衰竭综合征斗争的过程中发现：不同个体间表现出高度的差异性，有的人很容易发生炎症反应失控，并易于发展为脓毒症休克和MODS，有的人则不然。同样，对于体质相近，临床表现相似，感染病原体相同脓毒症或MODS患者采用相似的治疗和护理方案，其病理生理表现、易患性、疗效和预后可能存在巨大差异，有的很快好转，有的则迅速恶化。这些提示我们不同个体间的差异可能与基因的多态性和遗传有关。

1 炎症因子基因多态性与脓毒症

1.1.1 TNFα

TNFα是目前在脓毒症相关研究中了解最为深入并且是具有核心作用的早期促炎介质之一，是炎症级联反应中的上游介质，与脓毒症的发生和转归有着十分密切的关系。Wi lson等首先报道了TNFα基因启动子区域内转录起始点上游第308位（-380位点）的双等位基因多态性，308位为G时定义为TNF1，308位为A时定义为TNF2，TNF1较为常见。Mira等[2]研究显示正常对照组和脓毒症休克病人TNF2等位基因的分布频率显著不同，而且研究发现死于脓毒症休克的病人中TNF2等位基因的频率明显较高。但需要注意的是文献报道并不完全一致，Stuber等[3]曾于1996年进行相关实验研究，比较分析了80例严重脓毒症患者和153名健康人的基因型，结果发现两组之间的TNF-2等位基因的频率并无明显差异。

1.1.2 TNFβ

TNFβ又称淋巴毒素α，在其内含子中含有A/G但核苷酸多态性。第1个内含子1069位碱基是“A”为TNFβ2较为常见，稀少的等位基因型是TNFβ1，在相应的位置含有“G”。同TNFα的TNF2等位基因型相似，TNFβ2纯合子的基因型亦表现为高反应基因型，其纯合子与高水平TNF以及脓毒症有一定关联[4]。StuÜber等[5]研究了40例严重脓毒症病人，发现病人与健康对照组所有的等位基因的分布频率和基因型分布无差异。但是非存活者在纯合子构型中等位基因TNFβ2频率高（80%：44%存活者，P＜0.05）。Majetschak等[6]在对110例严重创伤患者的研究中发现，TNFβ2纯合子患者发生脓毒症的概率和血浆TNFα的水平显著增加。

1.2 IL-1

IL-1是脓毒症的另一主要前炎症细胞因子之一，IL-1基因复合体编码3种不同的蛋白：IL-1α、IL-1β和IL-1Ra（IL-1的受体拮抗剂）。IL-1Ra的多态性取决于第2内含子上长度为86bp的短串联重复序列数目，等位基因A2包括2个短串联重复序列（IL-1Ra A2）。健康人群IL-1Ra A2携带者血浆IL-1Ra浓度较高，他们的单核细胞在体外经LPS刺激后也产生高水平的IL-1Ra[7]。目前报道的发生在IL-1β上的多态性都是双等位型多态性，在5’侧翼区的有C-31T和T-511C。研究表明，它们也与牙周炎、脑膜炎球菌性脑膜炎、肠炎等多种感染疾病的发生或预后有关。发生在IL-1β启动子区的另一个SNP（T-511C）相关报道也比较多，它与多种炎性疾病的进展有关[8]。但是，关于IL-1β-31和-511SNP是否与SIRS或严重创伤的脓毒症易患性或预后有关还有待进一步的研究。IL-1α在启动子-889位有1个SNP（C-889G），但Fang等[9]研究表明，IL-1α基因多态性与脓毒症的关系不大。

1.3 IL-10

IL-10是体内重要的抗炎细胞因子，具有很强的抗炎和免疫抑制作用。因此在脓毒症发生和发展中起重要作用。已发现人类IL-10基因启动子区域的存在3个单核苷酸多态性：IL-10-592（C-A）、IL-10-819（C-T）、IL-10-1082（G-A），三者间呈现连锁的不平衡现象。有关研究[10]显示IL-10-592多态性位点及与其高度连锁的IL-10-819多态性位点同脓毒症的易感性、预后相关不明显。方向明等[11]研究显示，IL-10基因启动子区域中IL-10-1082基因多态性与脓毒症的易感性密切相关、与其预后不想关，IL-10-1082等位基因1是脓毒症发生的高危遗传标志，它是否也参与了脓毒症的发生与发展过程尚有待进一步的研究。

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1.4 IL-6

TNF和IL-1均能刺激IL-6的产生，IL-6是炎症过程中浓度速度上升最快的细胞因子。在各种细胞因子中IL-6的血浆浓度与脓毒症的病死率关系最为密切，血浆IL-6浓度也是目前认为判断脓毒症预后较为可靠的指标。IL-6的启动子区域174位存在一单核苷酸多态性（G-C的改变，G-174C），C等位基因可导致IL-6的产生能力降低。Fishman等[12]的研究显示健康人中GG纯合子等位基因型者血浆IL-6浓度最高，杂合子GC等位基因型者次之，CC纯合子等位基因型者血浆IL-6浓度最低。有学者对IL-6基因多态性（-174G-C）与脓毒症发病率及预后的关系进行了探讨，结果显示循环IL-6水平与脓毒症患者的预后显著相关，但其基因多态性并不影响脓毒症的发病率[13]。

1.5 IFN-γ

IFN-γ由T细胞、自然杀伤细胞、单核细胞产生，参与细胞内清除多种病原体的免疫反应过程。人IFN-γR基因定位于第6号染色体，IFN-γ受体分布广泛。编码α-链的IFN-γ受体-1基因位于6号染色体的长臂上，α链在大多数细胞上表达，与IFN-γ结合有关；而β链表达是细胞特有的，它参与IFN-γ信号转导，受外界刺激因素的调控。IFN-γ基因的第一内含子存在等位基因多态性。Stasse等[14]分析了61个创伤评分（injury severi ty score）＞16的病人（其中30个出现脓毒症）的IFN-γ基因型，结果发现脓毒症病人携带等位基因D的频率明显较高，尤其是纯合子（DD）基因型最为明显。缺乏IFN-γ受体-1基因小鼠对分支杆菌攻击的易感性增加。Davis等[15]的研究显示IFN-γ受体-1基因上存在的微卫星基因多态性与创伤后的感染易感性增加有关。

2 LPS受体与脓毒症

在病原体相关分子模式（PAMP）引起宿主的反应中，细菌内毒素（即脂多糖，LPS）与LPS受体结合，进而激活细胞内信号转导通路。目前已发现4类分子家族LPS脂质A部分结合参与炎症信号转导，这4类LPS受体包括CD14、巨噬细胞清道夫受体（SR）、Toll样受体（TLRs）和β2白细胞整合素[16]。

2.1 CD14

研究发现，CD14以两种形式存在，即膜CD14（mCD14）和可溶性CD14（sCD14）。mCD14是LPS受体的重要形式，主要分布于成熟的髓源细胞膜表面。CD14的启动子在159位的存在一C到T的转换导致单核苷酸多态性（C-159T），研究表明携带T等位基因者较携带C等位基因者有明显较高的mCD14表达和较高的sCD14浓度。Gibot等[17]对CD14-159位点（C/T）的多态性进行了探讨。通过对90例脓毒症患者和122例健康对照者分析，其发现CD14-159TT纯合子基因型人群易发生脓毒症，并且脓毒症患者中该基因型的患者预后明显较差。

2.2 Tol l样受体

Tol l受体家族是进化保守的受体，它们与果蝇的Tol l蛋白家族在结构上有高度同源性，通过识别表达在病原微生物上的高度保守的结构基序—病原相关的分子模式（PAMP）启动机体的炎症信号转导，在机体保持正常的免疫功能及炎症反应中处于重要地位。TLR基因位于9号染色体。基因突变小鼠C3H／HeJ和C57BL／10ScCR已证实TLR4基因的改变可明显影响对内毒素的反应和导致对感染的易患性[18]。Michel等[19]研究发现，TLR4+896A／G和TLR4+1196C／T SNP与机体对脂多糖低反应性有关。

3 核因子-κB

NF-κB是目前研究较清楚的转录因子。许多研究证实，NF-κB几乎存在于所有细胞中，广泛参与机体免疫、炎症、应激反应等生理病理过程。NF-κB基因及其调节蛋白B基因均存在多态性位点，其中NF-κB基因的启动子区域内由两个碱基（CA）n重复单位组成的微卫星标记至少包含18种等位基因（A1、A2、……、A18），其中等位基因A10携带者为I型糖尿病的易感者；IκB基因的启动子区域-881、-826、-420、-297、3’-UTR位点存在单个核苷酸的变异引起的SNP，-297SNP接近NF-B2、3的结合位点，3’-UTR位点SNP与克隆氏病的易感性显著相关，-881、-826SNP为完全连锁不平衡且其单体型与沙眼的易感趋势有关，但统计学上无显著性相关。NF-κB和IκB基因多态性在脓毒症中的作用机制还有待于进一步的研究和阐述[19]。

4 HSP70基因多态性与脓毒症

HSP是当细胞受到温度升高、感染、炎症、缺血等应激刺激时表达的具有保护细胞作用的进化上比较保守的蛋白质，被称为“分子伴侣”，其保护细胞的作用主要体现在抵抗损伤和加速修复等方面。HSP一70由三个基因编码，均在HLAⅢ基因区域内，和TNF基因相邻，被命名为HSP70-1、HSP70-2和HSP70-H0M。目前研究较多的是HSP70-HOMNco I限制性多态性和HSP70-2Pst I限制性多态性。前者导致HSP70-HOM蛋白质肽链中氨基酸的改变，即蛋氨酸变为苏氨酸，后者导致HSP70-2mRNA表达的变异。Schroeder等[20]进行了HSP70-2和HSP70-HOM基因多态性与脓毒症易感性及转归方面的研究，并分析了HSP70等位基因和TNF2β等位基因的连锁情况。检测了87例脓毒症病人和110例健康人HSP70-2G/A和HSP70-HOMC/T的多态性情况，发现HSP70-2Pst I基因多态性和HSP70-HOMNco I限制性多态性不管是基因型分布还是等位基因频率，两组均无显著性差异，而且在脓毒症病人生存者和死亡者之间也无显著性差异，但发现脓毒症病人HSP70-2A纯合子和TNFB2纯合子之间有连锁存在。

5 丝裂原活化抑制因子（PAI-1）基因多态性与脓毒症

纤溶酶原激活物抑制剂（plasminogen activator inhibitor，PAI）有4种类型：内皮细胞型PAI（PAI-1）、胎盘型PAI（PAI-2）、尿型PAI（PAI-3）和protease-nexin（PAI-4）。迄今，研究比较机制比较明确的是PAI-1。有关研究表明高浓度的血浆Ⅰ型纤溶酶原激活物抑制因子（PAI-1）与脓毒症病人的不良预后相关，在PAI-1基因启动子区域存在一单碱基的缺失或插入（4G/5G），等位基因4G与血浆中较高水平的PAI-1相关。荷兰学者Westendorp等[21]研究发现，携带4G／4G基因型的患者发展成感染性休克的风险是携带其他基因型患者的5倍，而第一直系亲属携带该基因型的患者发展成感染性休克的风险是第一直系亲属携带其他基因型患者的6倍。

6 问题与展望

虽然脓毒症遗传学研究得到快速的发展，但是在其早期诊断和防治上并未取得重要突破，而且不同学者的研究结果有时甚至是矛盾的。分析其主要原因可归纳为以下几点：（1）脓毒症病理生理的复杂性和涉及的炎症因子的众多性。（2）大多数研究多局限于基因多态性发生频率与疾病易患性的相关性分析上。（3）在研究方法上，多数实验室采用较为传统简便的限制性内切酶片段长度多态性（RFLP）检测法。（4）研究病例数量较少或由于人种、地域、研究方法差异等种种因素，对实验也造成了一定的局限性。

目前基因多态性与脓毒症之间关系的研究刚刚起步，尚有大量临床及流行病学工作有待完成（如，对于信号转导基因多态性的研究、新的易感基因的寻找、基因间的相互作用的阐明及临床药物对基因表达产物的影响等等）。从基因组层次上大规模分析基因多态性与疾病的关系，使我们更加科学地认识脓毒症的发病机制，探索疾病临床表型多样性产生的本质，为发展更具个体化的临床治疗措施（如，针对性的细胞因子导人治疗和基因干预治疗等）、早期诊断和预后开辟一个全新的领域。

[1]1Bone RC，Balk RA，Cerra FB．et a1．Definitions for sepsis and organ failure guidelines for the use of innovative therapies in sepsis．Chest，1992，101（6）：1644－1655.

[2]Mira JP，Cariou A，Gral l F，et al. Association of TNF2，a TNF-alpha promoter polymorphism，with septic shock susceptibi l ity and mortality：A mul ticenter study.JAMA，1999，282（6）：561－568.

[3]Stuber F，Udalova IA，Book M，et al.2308 tumor necrosis factor（TNF） polymorphism is not associated with survival in severe sepsis and is unrelated to lipopolysaccharide inducibil ity of the human TNF promoter.J Inf lamm，1996，46（1）：42－50.

[4]Child NJ，Yang IA，Pul letz Mc，et a1．Polymorphisms in Tol l—like receptor 4 and the systemic inf lammatory response syndrome．Biochem Soc Trans，2003，31（Pt3）：652－653．

[5]Stuüber F，Petersen M，Bokelmann F，et al. A genomic polymorphism within the tumor necrosis factor locus inf luences plasma tumor necrosis factor-[alpha]concentrations and outcome of patients with severe sepsis[J]．Crit Care Med，1996，24：381－384.

[6]Majetschak M，Ober taeke U，Schade FU，et a1．Tumor necrosis factor gene polymorphisms，leukocyte function and sepsis susceptibi l ity in blunt trauma patients．Clin Diagn lab Immunol，2002，9（6）：1205－1211．

[7]Hurme M，Santtila A.IL-1 receptor antagonist（IL-1 RA）plasma levels are coordinately regulated by both IL-1 RA and IL-1[beta]genes[J]．Eur J Immunol，1998，28：2598－2602.

[8]Chen H，Wi1kins LM，Aziz N，et a1．Single nucleotide polymorphisms in the human inter leukin一1B gene af fect transcription according to haplotype context．Human Molecular Genetics，2006，15（4）：519－529．

[9]Fang XM，Schröder S，Hoef t A，et a1．Comparison of two polymorphisms of the inter leukin-1 receptor antagonist polymorphism gontributers to susceptibi l ity to severe sepsis．Crit Care Med，1999，27（7）：1330－1334．

[10]Hajeer AH，Lazarus M，Turner D，et al.IL-10 gene promoter polymerphisms in rheumatoid ar thritis.Scand J Rheumatol，1998，27（2）：142－145．

[11]方向明，舒强，唐明山，等．白介素-10 基因多态性与术后脓毒症发生发展的相关研究[J]．中国危重病急救医学，2001，13（5）：265－268．

[12]Fishman D，Faulds G，Jef fery R，et al. The ef fect of novel polymorphisms in the inter leukin-6（IL-6）gene on IL-6 transcription and plasma IL-6 levels，and an association with systemic-onset juvenile chronic arthritis.J Cl in Invest，1998，102（7）：1369－1376.

[13]Endler G，Marsik C，Joukhadar C，et a1．The inter leukin-6 G（-174）C promoter polymorphism does not determine plasma inter leukin-6 concentrations in experimental endotoxemia in humans．Clin Chem，2004，50（1）：195－200．

[14]Stassen NA，Leslie-Nor f leet LA，Rober tson AM，et al.Interferongamma gene polymorphisms and the development of sepsis in patients with trauma.Surgery，2002，132（2）：289－292．

[15]Davis EG，Eichenberger MR，Grant BS，et al.Mic rosatel l ite marker of Interferon-gamma receptor 1 gene correlates with infection fol lowing major t rauma.Surgery，2000，128（2）：301－305．

[16]鄢小建，姚咏明．细菌内毒素受体研究新进展[J]．中国危重病急救医学，2002：14（6）：375－378．

[17]Gibot S，Cariou A，Drouet L，et a1．Association between a genomic po1ymorphism within the CD14 locus and septic shock susceptibility and mor tal ity rate．Crit Care Med，20o2，3O（5）：969－973．

[18]Michel O，Levan TD，Stem D，et a1．Systemic responsiveness to lipopolysapcharide and polymorphisms in the tol l—like receptor 4 gene in human beings．J Al lergy Clin Immunol，2003，l12（5）：923－929．

[19]潘曙明，陈德昌，杨兴易．核因子-KB研究与脓毒症[J]．中华急诊医学杂志，2002，l1（1）：62－63．

[20]Klein W，Tromm A，Folwaczny C，et al.A polymorphism of the NFkB IA gene is associated with Crohn’s disease patients lacking a predisposing al lele of the CARD15 gene. Int J ColorectalDis，2004，19（2）：153－156.

[21]Westendrop DG，Hottenga JJ，Slagboom PE．Variation in plasminogen-activatorinhibitor-1 gene and risk of meningococcal septic shock．Lancet，1999，354（9178）：561－563．