结核病易感基因的研究现状

杨春娥　冯喜英　久　太



·综述·

结核病易感基因的研究现状

杨春娥1冯喜英2久太2

结核病；结核易感染基因；易感性

结核病是由结核分枝杆菌引起的慢性传染病，可侵及肺、胸膜、脊柱、肠道等多个脏器，以肺部受累形成肺结核(pulrnonary tuberculosis)最为常见。痰检结核杆菌阳性的患者为结核病重要的传染源[1]。生活中大多数人都接触过结核杆菌，但人体感染结核菌后不一定均发展为临床患者。有研究表明世界上有1/3的人口曾经感染了结核杆菌，但只有1/10的感染者发展为临床患者[2]。这也表明结核病存在易感人群及易感性。若能早期及时诊断，并予合理规范化治疗，大多数患者可获临床痊愈。多年来在异烟肼、利福平、吡嗪酰胺、乙胺丁醇一线抗结核药物的联合化学治疗的情况下，结核病曾一度得到较好的控制。但近年来因耐药菌产生、机体本身患有糖尿病、自身免疫患者长期口服激素所致免疫低下或感染人类获得性免疫缺陷病毒即(human immunodeficiency virus, HIV)所致免疫缺陷等原因，使结核病的发病率有抬头的趋。曾一度得到控制的结核病再次严重威胁人类的健康，陈旧性结核复燃及耐药菌的产生和目前无新药治疗结核病、抗结核药物的副作用等问题的出现给人类提出了挑战。为进一步明确结核的发生发展过程及寻找更佳的结核病预防、治疗方案，人类开始着手于结核病相关基因的研究。其中关于结核病易感基因的单核苷酸多肽性位点(single nucleotide polymorphisms, SNP)的研究也成为热点。现就近年来研究较多的甘露糖结合凝聚素(mannose-binding lectin, MBL)基因、维生素D受体(vitamin D receptor, VDR)基因、自然抗性相关巨细胞蛋白1(natural resistance associated macrophage protein 1, NRAMP1)基因、人类白细胞抗原(human leukocyte antigen,HLA)基因的研究现状进行综述。

一、MBL基因

1. MBL基因的结构特点和功能:人类 MBL 基因位于染色体10q11-q21上，有MBL1和MBL2基因， MBL1是伪基因，只有MBL2基因能够编码蛋白质。MBL2由四个外显子构成，编码N- 端富含半胱氨酸区、颈区、糖原识别区(CRD)和胶原样区(CLD)。其中N - 端参与肽链亚单位间N-端二硫键形成，胶原样区参与免疫调理作用，且MBL结合丝氨酸蛋白酶(MBL association serine protease, MASP )而激活补体。颈区与稳定亚单位的结构有关；CRD是MBL蛋白质发挥生理效应的基础。MBL主要由肝细胞产生，经分泌入血，主要存在于血浆，也可游离存在。其生物学效应主要包括: ①识别糖配体，MBL的CRD是识别配体糖结构的功能区;②介导补体激活作用，MBL可活化补体系统的胶凝素，MBL启动补体系统活化与丝氨酸蛋白酶(MASP-1和MASP-2)有关 。甘露糖配体-MBL-MASP-2构成的复合体，可活化补体C4、C2，形成C3转换酶。MASP-1连接的复合物，可直接裂解C3，产生C3b。C3转化酶和C3b均可激活C5转化酶，进入补体激活途径的共同末端通路，形成膜攻击复合物，导致细胞膜溶破。MBL-MASPs 活化补体的途径又称为 MBL 途径或凝集素途径，补体通过此途径在病原体或细胞表面活化，发挥杀菌、溶解病原体和调理吞噬等免疫防御作用[3];③促进吞噬、免疫调理作用，MBL 又称胶凝素受体，有较强的亲和力。MBL 能增强吞噬细胞的呼吸爆发，加速杀灭病原微生物，启动和调节免疫应答。MBL 能与单核巨噬细胞表面的相关受体结合，直接调理吞噬作用,吸附、吞噬、杀灭病原微生物;④精卵识别的信号受体之一。精卵识别的关键是精子膜表面的糖蛋白或相连的糖基与卵细胞上糖基或糖蛋白相结合。卵细胞透明带蛋白的糖基末端是D-甘露糖残基，该残基可诱导精子发生顶体反应。

2. MBL基因与结核病：MBL为C型凝聚素超级家族的亚家族成员之一，为美国学者Miller在1968年所发现，其最早是从兔肝脏中提炼出来的。MBL基因通过介导补体激活、促进吞噬、免疫调理作用参与结核病的发生发展。研究表明MBL基因在结核病的易感方面表现出多态性，它的多肽性与结核易感性的相关性在不同种族、不同民族中所得到的结果不一致，甚至有完全相反的结果。现研究较多的SNP位点有结构区的+223D/A(rs5030737)、+230B/A(rs1800450)、+239C/A(rs1800451)和启动区的-550H/L(rs11003125)、-221X/Y(rs7096206)、+4P/Q(rs7095891)。关于rs1800450位点，有报道指出非裔美国人和印度人肺结核患者该位点等位基因的突变率明显高于对照组[4-5]。李宇等[6]研究得出在MBL基因该位点AA基因型与新疆汉族人群结核病负呈相关，其可能为新疆汉族人群结核病的抵抗基因。Shi等[7]通过meta分析得出该位点携带B等位基因时患结核病的风险可能增加。但也有人研究得到相反的结果，方桂兴等[8]研究得到广西壮族人群对照组与结核病组MBL突变等位基因(B等位基因)频率分别为33.3%和35.1%，两者差异无统计学意义,rs1800450位点突变可能不是广西壮族人群肺结核病发病的遗传学危险因素。关于rs7095896，刘一典等[9]研究表明MBL基因P/Q位点可能与中国汉族人群耐药结核病的发生具有一定的相关性。而Shi等[7]通过meta分析得出P/Q位点多态性可能与中国人口结核病易感性无关。孙冰等[10]采用肺结核核心家系资料进行研究，通过对158例肺结核患者及患者生物学父母316名健康者为对照组的研究得出MBL与肺结核相关联。近年越来多的研究者关注并着手于该基因的研究，但因MBL基因突变位点多，而且从已有研究结果来看在不同的人群中表现不同，因此其多态性还不能被完全确认与结核病的发生发展之间有关，仍需要大样本重复试验来验证。

二、VDR基因

1. VDR基因的结构特点和功能:人类VDR基因位于染色体12q13.11上，全长约75～80 kb，由11个外显子及多个内含子构成。VDR存在5个功能区即A/B区、C区、D区、E区、F区。A/B区：为不依赖配体的组织、细胞特异性转录激活的自我调节功能区。C区：参与DNA序列的识别也可参与二聚体的形成。D区：可能与核受体的定位有关。E区：配体结合、也参与二聚体的形成和识别DNA.F区的功能目前尚未明确。

2. VDR基因与结核病:VDR是激素受体超家族中的一员，维生素D是重要的免疫调节因子，其代谢与巨噬细胞的活化关系密切，VDR基因过高或过低的表达均可对其功能产生广泛的影响,导致各种疾病,包括癌症、多发性硬化症、1型糖尿病和肺结核等。此外维生素D代谢产物1，25-(OH)2D3可激活单核细胞并刺激免疫反应，还有对体内钙平衡的调节作用及配体-绑定对免疫和细胞周期控制作用。结核患者肺泡巨噬细胞产生的1，25-(OH)2D3可能参与了机体对结核分枝杆菌产生的宿主免疫反应应答。VDR基因存在多态性可影响转录和翻译蛋白，最终影响蛋白的功能。推断这种多肽性可能影响人体对结核病的易感性。近年来对VDR基因多态性在不同种族、民族中做了很多研究。目前对该基因SNP位点研究较多的有FOK1(rs2228570)、Taq1(rs731236)等。Roth等[11]研究发现被研究的秘鲁人中具有Fold．FF或者Taq1-Tt基因型的患者痰培养和金胺染色转换速度比不具备上述基因型的显著增加。Olescn等[12]研究发现当联合种族因素时几内亚人群VDR的多态性与患结核病风险呈相关性。国内很多学者也完成了很多VDR基因多态性与结核相关性的研究，Liu等[13]研究认为VDR基因Taq1的多态性与结核病可能并无相关性。VDR基因是结核易感基因的候选基因之一，随着人们对基因组学的关注，对VDR基因多态性与结核病易感是否相关的研究越来越多。但从已有的研究结果来看VDR基因的多态性是否与结核易感性具有相关性仍然没有一个确定的说法。为进一步证实，尚需要更多更科学的研究。

三、NRAMP1基因

1. NRAMP1基因的结构和功能: 人类NRAMP1基因位于染色体2q35上，至少由15个外显子和多个内含子构成，可编码一个有550个氨基酸组成的蛋白质。NRAMP1有一个糖基化胞外区和多个疏水性跨膜区，跨膜区间有一个转运功能区。

2. NRAMP1基因与结核病: NRAMP1最早是在小鼠中被发现。人类NRAMP1基因最早是属于溶质转运家族的成员之一，存在于吞噬小体膜上，尤其是巨噬细胞膜的吞噬小体上。它是决定巨噬细胞转运离子如二价铁离子的重要基因之一，可将离子转运至吞噬小体外使病原菌无法形成防御酶系统[14]。NRAMP1基因是目前所研究的结核易感基因的候选基因之一。其多态性与结核分枝杆菌感染的易感性受到国内外研究者的密切关注。目前研究较多的位点有3′UTR(rs17235416)、D543N(rs17235409)、5′(GT)n(rs7573065)、INT4(rs3731865)位点。Stagas等[15]的研究发现NRAMP1对开放性肺结核的易感性有影响。但该研究的样本量少，为确定该结果仍需更多更大样本量的进一步证实。国内也有较多该基因SNP位点的相关研究，Wu等[16]研究发现NRANP1基因3′UTR的多肽性与哈萨克族人结核病易感性有相关性。也有研究者通过Mata分析发现目前研究较多的3′UTR、D543N、5′(GT)n、INT4位点的多态性均与欧州人结核病易感性无相关性，但前3个位点与亚洲人结核易感性有相关性，后3个位点与非洲人得结核易感性有相关性[17]。目前NRAMP1基因的研究仍处于初始阶段，其多肽性与结核的易感性是否相关，而且在不同种族也不相同，仍需进行更多的研究。

四、HLA基因

1. HLA基因的结构和功能: 人类HLA基因位于染色体6p21．31区域，结构复杂，表现为多基因性和多肽性，分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类3个基因区。Ⅰ类基因区远离着丝点一端，经典的HLAI类基因包括HLA-A、HLA-B、HLA-C,它们编码相应的Ⅰ类分子的重链，此外还有HLA-E、HLA-F、HLA-G等非经典的Ⅰ类基因。Ⅱ类基因区靠近着丝点端，包括HLA-DR、HLA-DP、HLA-DQ，它们的编码产物均是双链即α、β分子。Ⅲ类基因位于Ⅰ类和Ⅱ类之间，包括编码某些补体(C2、C4Bf)基因，细胞因子(TNF-α、LT)以及热休克蛋白70(HSP70)等。HLAI类和Ⅱ类分子通过提呈抗原肽来激活T细胞，参与适应性免疫应答。Ⅰ类参与外源性抗原识别，Ⅱ类参与内源性抗原识别。

2. HLA基因与结核病: HLA主要通过调节适应性免疫在结核病的发生发展中起作用。国内外许多研究得出HLA的多态性与结核病的易感性存在种族、地区差异。关于HLA-I类基因，Pospelov等[18]研究得出不同地区结核患者所表达的HLA-B13和HLA-B12两种不同类型的抗原。李红等[19]通过研究发现HLA-A*2可能是肺结核的易感基因，HLA-A*24基因可能是肺结核患者发病的拮抗基因。HLA-Ⅱ类基因目前研究得也较多，王喜等[20]研究得出HLA-DRBl*11、HLA-DQBl*0201基因是新疆维吾尔族人结核病患病的易感基因。刘彩玉等[21]研究发现HLA-DRBl*12基因可能是新疆汉族人的结核病易感基因，HLA-DRBl*11可能是新疆汉族人结核病患病的保护基因。关于HLA-BB1*11与结核病的相关性所得的结果与王喜等研究所得到的结果相反，这可能是因为种族的差异所致。目前对于HLA-Ⅲ类基因与结核易感性的相关性研究相对较少，但近年来也开始受到关注[22]。Ates等[23]研究发现TNF-α基因多态性与土耳其人结核病易感性不相关。由于HLA基因存在复等位基因、多基因性、共显性等遗传学基础致该基因有高度多态性，使得HLA基因多态性与结核病易感性的研究较为困难。虽然HLA基因目前研究较多，但缺乏多个等位基因的和单倍体型方面的研究。

五、结语

目前结核病的疫情已十分严重，结核的患病率高、陈旧性结核的再活动、结核菌的耐药以及抗结核药物的副作用特别是对肝肾功能损害等给临床工作者带来治疗上的重重困难。结核病基因方向的研究仍处于起始阶段。MBL、NRAMP1、VDR、HLA基因虽是众多结核病候选基因中目前研究较多的，但这些基因的多态性是否与结核病相关仍没有一个定论。这些基因的多态性在不同种族，不同地域，不同民族的研究中所得到的结果也不相同，有的甚至完全相反。基因SNP位点多态性可能受不同民族、地理和其他因素影响。不同种族之间的遗传背景的差异也可导致出现完全不同的基因型频率分布。同时这些差异可能与实验方法、样本含量、对照组的来源、入选标准及不同的技术因素也有关。此外大多数的研究报道都局限于民族、地区。因此这些基因的突变或其编码的蛋白是否与结核的发生发展有关仍需进一步研究证实。相信未来这些研究可为结核病的早期诊断、个体化治疗及新药的开发等提供新的思路和理论依据。

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(本文编辑：黄红稷)

杨春娥，冯喜英. 结核病易感基因的研究现状[J/CD]. 中华肺部疾病杂志： 电子版， 2016， 9(2)： 207-209.

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