刘浏,王惠莹,罗加欢,周宁,张媛媛,张若鹏
(1.大理大学临床医学院,云南 大理 671000; 2.大理大学第一附属医院生殖医学科,云南 大理 671000;3.大理大学生殖医学研究所,云南 大理 671000)
人类白细胞抗原(human lymphocyte antigen,HLA)系统是人体最复杂的多态系统,在人类的生长发育过程中发挥着重要作用。近年来,由于生活方式的改变以及人们观念趋于开放化,男女性生殖系统疾病的发生率呈升高趋势,且发病年龄趋于年轻化。研究显示,生殖系统恶性肿瘤发病率和病死率整体呈上升趋势,社会文化观念改变及人口流动频繁、母婴传播等多方面因素导致性传播疾病流行,我国正面临常见生殖系统传染性疾病和慢性非传染性恶性肿瘤流行的双重负担[1]。女性年龄是影响生育力的一个重要因素,随着我国二胎政策的放开,大龄女性生育二胎成为需要面临的主要生育问题,随着生殖系统疾病发生率以及高龄产妇的增加,不良妊娠的发生逐渐增多[2-3]。伴随着现代社会生活模式的改变,不孕不育患者的社会性压力过高,心理健康状况较差,主观幸福感降低,严重影响其生活质量[4]。近年来,HLA基因多态性与生殖医学的关系受到越来越多学者的关注,寻找与生殖系统疾病及不良妊娠的生物学标志物,有助于相关疾病的早发现、早诊断、早治疗,利于提高人群生活质量,提升患者幸福感。现就HLA基因多态性与生殖系统疾病及不良妊娠关系的研究进展予以综述。
1.1HLA基因的结构 HLA基因复合体即人类的主要组织相容性复合体,定位于第6号染色体短臂上,约为4 000 kb,根据编码分子的不同特性分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类基因[5]。HLA为糖蛋白,由一条α重链与一条β轻链以非共价形式结合而成。HLA-Ⅰ类抗原的特异性取决于α重链,由HLA-A、B、C位点编码;其β轻链是β2-微球蛋白,编码基因位于第15染色体。HLA-Ⅱ类抗原由HLA-D编码,其中A基因和B基因分别编码α重链和β轻链,抗原多态性取决于β轻链。HLA复合体是复等位基因,因此,HLA基因具有高度多态性,且各基因型呈共显性[6-8]。
1.2HLA基因的功能 在器官移植的推动下,HLA相关研究逐渐开展,故HLA又称移植抗原。同种异体移植的排斥反应是移植成功的最大障碍,揭示HLA本质和功能为移植配型提供了重要的理论依据,现已广泛应用于临床[9-10]。研究表明,大量疾病与特定HLA相关,HLA-B27抗原可见于约90%的强直性脊椎炎患者[11]。一项Meta分析显示,DR3、DR4、DRB1*0301和DRB1*0405为中国人群中1型糖尿病的易感性基因,DR2、DR6、DR15和DRB1*1101为保护性基因[12]。因此,特定类型HLA便成为某些疾病的遗传标志,并用于产前诊断。在优生学中,可以根据现有资料推算出某些疾病患者下一代的患病相对风险率,从而指导临床诊断和治疗。此外,HLA在法医、高分辨型技术等方面也具有重要的医学价值[13-14]。
2.1宫颈癌 宫颈癌是最常见的妇科恶性肿瘤。近年来,随着宫颈细胞学筛查的普及,宫颈癌的早期诊断率不断提高,发病率和病死率明显下降,但仍缺乏用于早期预防和早期诊断的特异性生物标志物。卢庭婷等[15]应用聚合酶链反应-序列特异性引物(polymerase chain reaction-sequence specific primer,PCR-SSP)和分子导流杂交技术通过对提取的人乳头瘤病毒(human papilloma virus,HPV)和人基因组核酸进行基因分型和统计学分析发现,HLA-DQB1*04可能为广西壮族女性宫颈癌发生的易感基因,HLA-DQB1*06/09为保护基因。随后的进一步研究也证实了上述观点[16]。HLA-DQB1*04等位基因女性对HPV16型的易感性增加,某些特异等位基因通过影响机体对HPV16型清除和免疫应答导致宫颈癌的发生。研究表明,HLA-DRB1*15等位基因可能为维吾尔族女性HPV16感染的易感基因,而HLA-DRB1*12可能为保护基因;在HPV16感染患者中,HLA-DRB1*13等位基因可能是进一步发展为宫颈癌的保护基因,HLA-DRB1*15和HLA-DQB1*06则为易感基因[17]。张凯等[18]应用TaqMan基因分型法进行研究发现,HLA-DP基因上的rs3077和rs9277535可能为中国北方女性宫颈癌的易感性位点,而HLA-DQ基因上的rs2856718和rs7453920则无显著性关联,故认为HLA-Ⅱ类分子参与了抗原提呈和病毒的免疫清除,从而影响了宫颈癌的发生发展。Shim等[19]研究发现,HLA-DRB1*13∶02∶01、HLA-DRB1*04∶06和HLA-DQB1*06∶04∶01为宫颈癌的保护基因,而HLA-DQA1则与宫颈癌无显著性关联。由此可见,HLA基因通过参与体内抗原提呈以及病毒清除等方式参与调控宫颈癌的发生发展,故可建议将相关位点基因型的检测用于女性每年常规体检,已明确其患相关疾病的风险以及风险率,有助于提前采取措施进行人工干预,进而降低发病风险或避免发病。
2.2生殖道感染 女性生殖道感染是由细菌、衣原体、支原体等多种病原体侵袭引起的具有一系列临床表现的疾病。有研究表明,生殖道感染病原体可通过不同途径影响生殖功能,导致不孕不育[20-21]。Ness等[22]研究发现,携带HLA-DQA*0301等位基因女性更易患衣原体宫颈炎、淋菌性宫颈炎、子宫内膜炎和不孕症,而携带HLA-DQA*0501和HLA-DQB*0402者则相反,影响正常女性生育力的严重生殖道感染可导致不孕不育的发生。Kinnunen等[23]研究发现,HLA-DQA1*0102和HLA-DQB1*0602等位基因以及IL-10-1082AA基因型的高表达可能导致沙眼衣原体相关的输卵管性不孕。因此,可通过提前检测基因型评估未发病女性患病风险,进而判断疾病对生殖系统的影响,评估发生不孕不育的风险;对于有发病风险者,可采取积极措施预防发病(建议其在法定年龄内提前生育或通过辅助生殖技术保存生育力),从而避免因不孕不育影响生活质量的发生。
3.1非梗阻性无精子症 非梗阻性无精子症是由于精子发生过程中的先天性功能障碍,精液中没有精子或精子很少。辅助生殖技术的发展给生殖系统疾病患者带来了希望,但非梗阻性无精子症具有一定遗传性,仍无法完全避免其发生,故对非梗阻性无精子症遗传因素的相关研究至关重要。Tsujimura等[24]认为,HLA-A33和HLA-B44等位基因与非梗阻性无精子症显著相关,疾病发展的关键区域接近HLA-Ⅱ类区域的HLA-DRB1和HLA-DQB1区段。Takao等[25]研究发现,HLA-DRB1*1302-DQB1*0604与日本男性非阻塞性无精子症之间存在关联;同时还推测HLA-DRB1*1302-DQB1*0604单倍型可能独立于Y染色体缺失在非梗阻性无精子症发生中起作用,但具体作用机制尚不清楚(可能直接起作用,或与未知的常染色体基因功能相关),但证实了该基因与严重的生精障碍有关。Matsuzaka等[26]的研究也认为,HLA-DQB1*0604等位基因可能在非梗阻性无精子症的发病中起决定性作用。非梗阻性无精子症并非无法治疗,虽然患者精液中精子很少,但大部分患者睾丸中有精原细胞存在,目前针对非梗阻性无精子症的治疗主要为内分泌治疗和手术治疗,手术治疗以卵胞浆内单精子显微注射为主,疗效较好。非梗阻性无精子症的早期诊断尤为重要,以上基因位点可作为临床医师诊断的提示信息之一。
3.2隐睾症 隐睾是指睾丸未下降至阴囊,包括睾丸下降不全和睾丸异位,严重影响生殖、泌尿功能,可导致不育症等其他相关疾病。Maciej等[27]采用间接免疫珠试验检测抗精子抗体,并采用PCR-SSP低分辨率方法进行基因分型发现,隐睾症患者与青春期健康男性HLA-DRB1和HLA-DQB1的基因频率无显著差异;但抗精子抗体和无抗精子抗体隐睾症患者的HLA-DRB1*04和HLA-DQB1*06存在微弱差异;此外,家族性隐睾症与散发性隐睾症之间HLA-DRB*11基因频率比较差异有统计学意义,而散发性隐睾症患者与青春期健康男性的HLA-DRB*11基因频率比较差异无统计学意义。隐睾症具有家族遗传性,对于高危人群应进行早期基因检测,以早期评估患病风险,尽早治疗,一般治疗必须在2岁以前完成,以防止成年后不孕不育的发生[28-29]。
4.1免疫性不孕不育 免疫性不孕不育指由生殖系统抗原的自身免疫或同种免疫而引起的不孕症。据估计,在所有不孕病因中,免疫学因素所导致的不孕不育占10%~20%[30-31]。在多种生殖系统免疫性抗体中,抗精子抗体是导致免疫性不孕不育的主要因素,可影响不同年龄段人群,因此,抗精子抗体的检测对免疫性不孕不育的诊断具有重要的临床参考价值[32]。鲍鑫等[33]研究发现,HLA-DQA1*0401等位基因可能为抗精子抗体阳性免疫性不孕不育患者的易感基因。中药治疗(以生地黄、白芍、枸杞、山药、枸杞子、牡丹皮和矮秆根茎等为主要成分)对HLA-DQA1*0401等位基因高表达患者有效。刘茜等[34]认为,HLA-DQB1*0604等位基因可能为抗精子抗体阳性肾阴不足型免疫性不孕不育的易感基因,HLA-DQB1*0303等位基因则可能为其保护基因。Tsuji等[35]认为,与日本正常育龄女性相比,精子固定化抗体阳性不孕不育女性HLA-DRB1*0901、HLA-DQB1*0602和HLA-DQB1*0303的基因频率更高。由此可见,对于无临床症状病因未知不孕不育患者,采用免疫性不孕不育相关易感基因HLA基因位点的检测有助于优化临床诊疗,提高临床疗效,并对明确合理医疗方案,采取有效备孕措施,促进受孕、规避危险十分重要。
4.2反复种植失败 胚胎相当于母体的半同种异体抗原,胚胎在母体着床过程中,HLA分子发挥着重要的免疫调节作用。Persson等[36]研究发现,HLA-Ib类基因在经典HLA-Ia类基因发现后很久才被发现,包括HLA-E,HLA-F和HLA-G,其中HLA-G和HLA-F对生殖和妊娠具有重要作用,HLA-G具有免疫调节和致耐受的功能,在反复种植失败、复发性自然流产、早产及整个孕期都发挥了重要的作用[37-39]。Colucci[40]认为,在子宫的白细胞中,自然杀伤细胞最丰富,对于正常妊娠母体和胎儿的HLA-Ⅰ类分子可能通过与子宫自然杀伤细胞表达的母体杀伤免疫球蛋白样受体相互作用影响妊娠结局。HLA可通过多种机制影响胚胎着床,在体外受精-胚胎移植中,出现至少3次胚胎移植失败,称为反复种植失败。反复种植失败受到多种基因的调控,与胚胎质量及其发育潜能异常、子宫内膜微环境异常以及某些全身因素等有关。林奇等[41]采用PCR-SSP法和基因测序分型方法检测反复种植失败患者及同期体外受精-胚胎移植能够正常妊娠不孕患者的基因位点发现,HLA-DQB1*03可能为导致种植失败的易感基因,而HLA-DQB1*05∶02可能为种植失败的保护性基因;而HLA-DQA1等位基因位点频率分布、HLA-DQ单元型、夫妇双方HLA-DQ的相容性则无明显影响。
4.3复发性自然流产 连续发生2次或2次以上的自然流产称为复发性流产,病因复杂,单纯简单的医学检查很难预测复发性流产的发生风险。国外学者认为,母体产生针对滋养细胞抗原的抗体可以防止胎儿被细胞毒性母体淋巴细胞排斥,若伴侣之间具有明显的组织相容性时,由于缺乏保护性抗体而导致反复流产,故可针对女性采取产生保护性抗体的治疗原理。针对HLA基因表达情况对复发性流产的发生及其相应治疗措施和疗效影响的研究相继开展[42]。Astrid等[43]认为,HLA-G基因3′非翻译区第8个外显子中有14个碱基对的长插入(ins)/缺失(del)多态性影响着该基因的转录;G14 bp长插入的运输与低水平的可溶性HLA-G有关,并增加了复发性流产的风险,但由于该区强烈连锁不平衡的影响,尚不能确定HLA-G区复发性流产的主要易感基因。此外,邻近HLA-G基因座染色体片段的母婴兼容性是发生复发性流产的危险因素。吴彤华等[44]发现,HLA-DQA1和HLA-DQB1等位基因频率对女性复发性流产无明显影响,而男性HLA-DQB1*03∶01可能为导致复发性流产的易感基因,HLA-DQB1*05∶02可能为保护性基因,可能与夫妇双方HLA-DQ基因相容性有关。张春苗等[45]针对不明原因复发性自然流产的研究发现,HLA-DRB1*03、04、06、09、11可能为复发性自然流产发病的易感基因,HLA-DRB1*05、HLA-DRB1*12可能为复发性自然流产发病的保护性基因。杨旭等[46]的研究发现,HLA-DQB1*0303可能与复发性自然流产的发病密切相关,可能与该区某段氨基酸序列与诱导产生自身抗体有关,引起异常免疫反应而导致妊娠失败。河南地区汉族男性人群HLA-DRB1*09、HLA-DRB1*13可能为复发性流产的易感基因,而HLA-DRB1*04、HLA-DRB1*12可能对复发性流产的发生有保护作用[47]。随着医学技术的发展,对免疫型复发性流产病因的研究逐渐深入,中西医治疗均取得了较好的疗效,早发现、早治疗可有效降低流产率、提高活婴出生率[48-50]。
HLA基因多态性与女性生殖系统疾病(如宫颈癌、生殖道感染)、男性生殖系统疾病(如非梗阻性无精子症、隐睾症)以及不良妊娠(免疫性不孕不育、反复种植失败、复发性流产等)的发生发展密切相关。HLA基因多态性的调控机制多样,参与机体免疫应答、免疫耐受、病毒清除等过程,可影响疾病的发生、发展和转归;夫妻双方HLA分子的表达及其相容性亦影响着妊娠结局。因此,HLA基因多态性的检测对相关疾病和不良妊娠的发生风险评估、疾病诊断、治疗方案的制定、疗效评价以及预后判断具有重要的医学价值,并为寻找新的治疗方法提供了新的思路,对不育不孕相关疾病的诊断和治疗具有重要意义。