白细胞介素—13基因多态性的研究进展

王荣+覃海媚+黄华佗+陆玉兰+王俊利+韦叶生

【关键词】白细胞介素13（IL13）；基因多态性；肿瘤；哮喘；自身免疫性疾病

中图分类号：R392.2文献标识码：ADOI：10.3969/j.issn.10031383.2017.02.028

1993年，Minty和Mckenzie等克隆出人类白细胞介素13（IL13）的cDNA，并在同年举行的Keystone细胞因子专题会议上正式命名为IL13。人类的IL13主要是由T细胞活化所产生的一种重要的炎性细胞因子，部分还可由CD8+T细胞、活化的单核细胞及B细胞等分泌。其主要作用是通过影响T、B淋巴细胞的发育，促进B细胞表面CD23、MHCⅡ的表达及IgE的合成，增加嗜酸性粒细胞的生存时间，在Ⅰ型和Ⅱ型免疫反应中均发挥着重要的作用[1]。单核苷酸多态性（SNPs）是指在基因组水平上的单个碱基改变引起DNA的序列变化。可发生于基因组序列的各个区域（如启动子区、外显子和内含子），SNPs处于启动子区可能影响基因自身的表达；外显子的SNPs可影响其编码的蛋白质发生改变；内含子处的SNPs则可影响基因序列的剪接方式等。这些SNP引起DNA序列变化可影响疾病的发病机理，所以进行基因多态性的研究有利于进一步认识不同个体或种族与某些疾病的相关关系。近年来，IL13基因多态性的研究越来越受到重视，已有许多研究发现IL13基因存在SNPs，而且这些多态性在某些疾病的病理和生理机制中起着重要作用。因此，笔者就近年来关于IL13基因多态性与肿瘤、哮喘、自身免疫性疾病等疾病的发生、发展及预后的研究给予简要综述。

1IL13基因的分子生物学特性

人IL13基因的长度为4.6 kb，位于人类第5号染色体长臂上（5q23.31），包括4个外显子和3个内含子，编码132个氨基酸的蛋白质，非糖基化的IL13分子量为12.4 ku，而糖基化后为17 ku，与小鼠IL13约有58%的同源性[2～3]。IL13与IL4、IL5、GMCSF和IL3的基因结构比较相似，尽管它们多肽链的一级结构同源性不高，但在三级结构中都含有由4个α螺旋组成的核心[4]。IL13的生物功能主要是与IL4相似，都可通过抑制单核细胞释放炎性因子、上调单核细胞分泌CD23以及刺激B细胞生成免疫球蛋白等。此外，IL13与IL4有着共同的信号通路，两者可与受体结合后活化Janus蛋白酪氨酸激酶（JAK）信号转录方式和转录活化蛋白（STAT）信号通路，尤其是通过STAT6信号通路进入细胞核内调节靶基因的表达[5]。IL13还具有活化巨噬细胞的生物学功能等[6]。其基因的多态性位点数目庞大，目前在NCBI上已经公布的IL13基因SNPs位点约340个，分别为在内含子、启动子、外显子等位置的突变。

2IL13基因多态性与哮喘的关系

哮喘是一种主要以嗜酸性粒细胞浸润引起的气道炎症性反应和气道高反应性为特点的疾病，其发病危险因素包括宿主因素（即遗传因素）和环境因素两个方面，其中遗传因素可表现为反复咳嗽、喘息或过敏性疾病（過敏性鼻炎、特应性皮炎）等。目前已有研究表明基因遗传多态性在哮喘的发病过程中可能有着重要作用[7]，特别是IL13基因多态性与哮喘发病的相关关系成为学者关注的焦点问题。IL13及IgE等蛋白水平的升高是哮喘炎症表现的重要指标，且哮喘患者TSLP水平与IL13及IgE水平呈正相关[8]。Dixit P等人采用病例对照法对500名印度受试者进行研究，发现携带IL13基因rs1800925位点显性模型可增加哮喘风险达到1.49倍，首次发现IL13基因rs1800925位点和IL4R基因rs1805010存在基因间相互作用的关系，存在这两个位点的突变杂合型（AG和CT）的个体可使哮喘患病风险增加达2倍，而野生纯合型（CC/AA）起保护作用[9]。意大利学者Accordini S等人对IL13基因rs20541C/T和rs848T/G多态性与哮喘严重程度的相关性开展了探究，结果发现rs848位点G等位基因的携带者可增加哮喘的严重程度，同一基因区域的rs20541与哮喘严重程度无关；进行连锁不平衡分析时，这两位点呈强烈连锁不平衡关系且处于同一单倍体域，目前还有待进一步研究其单倍型与哮喘病情的相关关系[10]。Liu Q等[11]研究了IL13基因rs1800925、C1923T、rs20541及RANTES基因G28C与哮喘的关系，其中rs20541位点的AA基因型在哮喘组和对照组的频率分别为13.0%和5.5%，两者存在显著统计学意义，AA基因型可增加哮喘的危险性。同时，他们首次证实了IL13基因和RANTES基因的多态性可共同影响哮喘发生，但具体的发病机理有待进一步研究。

Tsai CH等[12]对中国台湾3577名儿童进行研究，经Logistic回归分析后获得IL13基因rs1800925、rs20541和rs848均与哮喘发病有关，携带这三个位点的h1011单倍型的个体接触地毯会加重哮喘的喘息，且严重程度有剂量效应关系，提出种族差异可能影响基因与环境的相互作用。Liang W等采用SNaPshot法分析位于IL13基因5侧翼序列的rs2158177位点和内含子区的rs1295687位点的基因型、等位基因与哮喘的关系，结果显示rs2158177位点的GG基因型降低哮喘的发病风险，可作为哮喘的一个保护性因子[13]。广州的王红利用琼脂糖凝胶电泳和免疫化学发光法分别检测IL13基因第3内含子中的+1923位点多态性和血浆中的IgE水平，发现+1923位点多态性与哮喘有关，T等位基因携带者血浆中的IgE水平显著增高[14]。新疆的周广花等[15]用聚合酶链法（PCR）和基因测序法对IL13基因的rs20541进行SNP分型，同时用酶联免疫吸附法（ELISA）测定个体血清中IL13水平，结果发现IL13基因rs20541位点的多态性与血清IL13水平不具有相关性，并推测该基因多态性与维吾尔族儿童的哮喘发病无相关性。目前关于IL13基因多态性和哮喘的相关关系还存在很多争议，还需要进行大量的研究。

3IL13基因多态性与肿瘤发生发展

肿瘤是一直困扰医学界的难题，也是学者研究的重点和难点。细胞因子与相关的肿瘤间的关系一直倍受关注，其中IL13基因多态性与肿瘤的发病及预后关系成为近年来研究的焦点。

已有很多研究发现，IL13基因多态性和部分肿瘤的发生、发展有关（神经胶质瘤、肝癌等）。学者Shamran HA 对IL13基因的rs20541位点进行扩增后测序，发现此位点的A等位基因频率在对照组显著高于病例组，频率分别为36.25%、5.73%，两者有统计学意义，提示IL13基因rs20541位点的A等位基因可以作为神经胶质瘤的保护因子[16]。DengY等人在398例HBV阳性患者（192例肝癌、206例慢性肝炎）与192例正常人的对照研究中发现，IL13基因的rs20541位点的GA基因型也可減少肝癌的患病风险[17]。此外，IL13基因多态性还与肿瘤的预后存在相关性（如乳腺癌、膀胱癌）。Murray JL等人建立Cox生存模型分析IL13基因多态性与乳腺癌的预后之间是否有关。通过调整年龄、病情分期、治疗情况等因素后，发现IL13基因rs1800925位点可作为乳腺癌短时间复发的预测因子[18]。Chu H等[19]关于吸烟、基因多态性与膀胱癌的研究发现，与非吸烟者相比，吸烟者携带IL13基因rs1800925位点的T等位基因可增加膀胱癌风险2.57倍。进一步采用多因子降维（MDR）的统计学方法分析得到IL13、IL4及IL4R三者基因突变的交互作用能增加膀胱癌患病风险，这提示基因突变可共同交互作用于疾病。但Xiao L等[20]研究了IL13基因启动子区rs1800925位点与直肠癌的预后及新辅助治疗反应的预测关系，其采集了58例患者的直肠活检组织，进行DNA提取和测序分析，发现IL13基因的rs1800925位点多态性与中国汉族人群局部直肠癌的预后和预测新辅助放化疗后反应无相关性。由此可见，今后仍需进一步扩大样本量或控制其他影响因素的研究，寻找IL13基因多态性与肿瘤的发病及预后相关的作用机制。

4IL13基因多态性与自身免疫性疾病

目前有些研究者对IL13基因多态性与自身免疫性疾病的关系做了相关性的探讨，这为研究IL13基因多态性与疾病的关系开辟了新方向。比如巴西学者Léa Campos de Oliveira等[21]采用限制性片段多态性检验方法对IL13基因rs20541位点进行基因分型，在117名自身免疫性肝炎患者和227名健康人对比的结果显示，IL13基因rs20541位点的A等位基因纯合子可通过增加IL13配体与受体的亲和力影响I型自身免疫性肝炎的发病，随后经调整影响因素后依然得到相同的结论，充分证实了两者的相关关系；他们进一步研究还发现IL13基因的这种多态性可使IgE的表达水平增加。Seyfizadeh N等[22]对IL13基因的rs1800925、rs1881457和rs20541三个位点的研究发现，rs1800925位点的CC基因型及C等位基因、rs1881457的CC基因型及C等位基因、rs20541位点的AA基因型及A等位基因与硬化症密切相关。但是，西班牙学者Broen JC在2488例硬化症患者和2246例健康人的研究结果显示，rs20541位点和rs1800925位点的多态性和硬化症发病无关[23]。关于IL13基因多态性和类风湿的关系研究，Wang MJ等人运用SNPscanTMkit技术对615名类风湿病人和839名健康人进行基因分型，IL13基因的rs1800925位点的 CT基因型和C等位基因携带者增加了红细胞沉降率小于25 mm/h患者的风险[24]。Pavkova Goldbergova M等人对IL13基因rs1800925多态性与类风湿进行了研究，采取影像学指标TSS/month判断其多态性与类风湿病情发展关系，结果发现rs180925位点的T等位基因在类风湿的病情发展较快组中分布频率高，提出此位点与类风湿的病情活动性存在相关性[25]。除了上述疾病外，IL13基因多态性还与过敏性鼻炎[26]、艾滋病人失眠症[27]等相关。所以，研究IL13基因多态性与疾病的关系有广阔的前景和重要的意义。

5小结与展望

IL13基因多态性与疾病发生、发展及预后的研究有助于人们深入认识疾病发病机制。IL13在炎症反应方面起到的作用受到了广大研究者的关注，针对IL13的生物学功能、信号通路及与疾病的病理生理机制的研究逐步增多，但是关于IL13基因多态性和疾病的相关性研究还比较少。现关于IL13基因多态性的研究主要集中在rs20541、rs1800925和rs848这些位点，其中rs20541位点是编码IL13基因的第4个外显子中的2044位碱基G突变为A，致使130位的精氨酸被替换为谷氨酸；rs1800925位点则是位于IL13基因转录的启动子区，其可以调控基因的表达；而rs848位点在IL13第4外显子，可影响蛋白质表达。因此，这些位点可作为我们在对IL13基因多态性与其他疾病的关系研究时的优先考虑对象。近年来关于IL13基因多态性和疾病的关系的探究中，不同国家乃至同一国家的不同区域研究获得的结论并不一致。考虑其可能有着多方面的原因：（1）部分疾病是多基因影响的遗传性疾病；（2）不同的研究者选取的研究个体存在差异；（3）不同的地区人群有其自身的遗传特点等。这也正体现了肿瘤、哮喘等疾病受遗传和生活环境等多种因素的作用。因此，在今后的研究中，我们应当注意增加研究的样本量，考虑种族间差异，实施多地区的重复研究，探讨多基因之间的交互影响，这些成果将促进临床疾病的预防和治疗。

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（收稿日期：2016-12-02修回日期：2017-04-07）

（編辑：梁明佩）

基金项目：国家自然科学基金（81260234；81560552）

作者简介：王荣，男，在读硕士研究生，研究方向：临床免疫学及分子生物学检验。Email：rongwang50@163.com

▲通信作者：韦叶生。Email：867084863@qq.com