α1-抗胰凝乳蛋白酶多态性与慢性阻塞性肺疾病易感性的关系

尹迎秋，韦 杰，郑惠英

(粤北人民医院呼吸内科，广东 韶关 512026)

慢性阻塞性肺疾病(COPD)是一种慢性气道炎性反应性疾病，其特点是气流受限不完全可逆，年龄越大，COPD的患病率越高[1]。相关数据显示，我国每年因COPD死亡的人数约100万，残疾人数超过500万[2]。COPD无法完全治愈，治疗只能缓解症状，因而探索COPD的发病因素和易感性特点对防治COPD具有重要意义。文献提示COPD的发病情况具有显著的家族聚集倾向，因而多推测COPD发病是环境因素和基因多态性共同诱发的[3]。针对现阶段COPD相关基因筛查发现肺气肿的出现与α1-抗胰凝乳蛋白酶(α1-AT)的缺乏具有显著相关性。研究发现带有纯合子的 Z 突变的个体循环血α1 -AT 水平极低，Z变异型缺乏抗蛋白水解酶的功能，进而加快肺功能下降的速度，增加了COPD产生的易感性[4]，α1-AT基因rs1243166序列基因多态性与COPD的发病关系密切，但该位点的突变影响基因型的表达和具体的活性机制在COPD发病过程中的具体机制还有待进一步探讨。本研究探讨α1-AT多态性与COPD易感性的关系。

1 资料与方法

1.1一般资料：选取2017年9月～2019年3月在本院治疗的COPD患者110例(COPD组)，纳入标准：①诊断符合2013年GOLD指南制定的诊断标准；②户籍及居住地在本地，且时间超过1年；③汉族；④患者及家属知情同意。排除标准：①合并有恶性肿瘤、肝肾功能障碍、免疫系统疾病等；②有支气管哮喘、肺结核、支气管扩张症等其他肺部疾病。同时选取健康志愿者110例作为对照组，COPD组和对照组一般资料比较差异无统计学意义(P>0.05)，具有可比性。见表1。本次研究经过本院医学伦理委员会批准同意。

1.2方法：取所有研究对象静脉血2 ml，使用美国BD公司MassARRAY Assay Design和Genotyping Tools软件设计待测单核苷酸多态性(SNP)位点 rs1243166的单碱基延伸引物和PCR扩增引物，交由山东中杉生物有限公司合成：上游引物：5′-ACGTTGGATGAAGCACATCACCCATTGACC-3′；下游引物：5′-ACGTTGGATGAAGAAGTCAGGCTGCATGTG-3′；延伸引物：5′-CCCTCCCTTTCCTCC-3′；多重PCR扩增。反应条件：4 min 94 ℃；20 s 94 ℃，30 s 56 ℃，1 min 72 ℃，循环45次；3 min 72 ℃；保持4 ℃。ddNTP 加入后特异性扩增长度多态性(SAP)酶纯化扩增产物，单碱基延伸引物扩增 SNP 位点并进行 SNP 分型[5-6]。

表1 COPD组和对照组一般资料比较

2 结果

2.1α1-AT基因型：经酶切电泳图显示：α1-AT基因rs1243166序列基因型分别有AA、GG、GA三种基因型，观察组和对照组α1-AT基因rs1243166序列基因型分布符合Hardy-Weinberg平衡。见图1。

注：M：Marker；1：AA型；2和5：GG型；3和4：GA型图1 酶切电泳图

2.2COPD组和对照组α1-AT基因rs1243166序列基因型分布：COPD组和对照组α1-AT基因rs1243166序列基因型分布差异比较差异有统计学意义(P<0.05)，其中COPD组基因型GG和等位基因G比例均高于对照组，差异有统计学意义(P<0.05)。见表2。

2.3COPD组不同基因型患者FEV1/FVC比较：GG型患者FEV1/FVC明显低于AA型和GA型患者，差异有统计学意义(P<0.05)；AA型和GA型患者FEV1/FVC比较，差异无统计学意义(P>0.05)。见表3。

表2 COPD组和对照组α1-AT基因rs1243166序列基因型分布[n(%)，n=110]

表3 COPD组不同基因型患者FEV1/FVC比较

3 讨论

COPD是一种危害极为严重的慢性呼吸道疾病，我国COPD患者人数已逾1亿人，近年发病率和死亡率均逐年增高[7]。以COPD为首的慢性呼吸疾病，已经与心脑血管病、恶性肿瘤、糖尿病与代谢性疾病等一起被世界卫生组织共同列为全球“四大慢病”之一，给社会和家庭造成沉重的疾病负担[8]。

COPD发病机制复杂，主要将参与氧化和抗氧化、有毒物质代谢、炎性反应主动防御机制、气道高反应等过程的基因作为候选基因，其中α1-AT基因是现阶段确定的COPD最主要的易感基因之一[9-10]。α1-AT基因可抑制多种蛋白酶，属于血浆含量最多的蛋白酶抑制子，进而有效抑制组织降解，调节组织的局部损伤[11]。相关文献提示α1-AT基因的Pisz基因型患者患COPD 风险较高，而Piss基因型患者患COPD 风险并不会升高，而α1-AT基因的Pis和Piz两位点的SNP无特异变化[12]。此外，由于种族和地区的差异，因人群和种族不同SNP 基因型的实际发生频率也存在较大差异，COPD的易感性与α1-AT基因关联性不仅相同，这也是本研究和探索的重要方向。

本研究显示：α1-AT基因rs1243166序列基因型分别有AA、GG、GA三种基因型，观察组和对照组α1-AT基因rs1243166序列基因型分布符合Hardy-Weinberg平衡。上述结果说明α1-AT基因rs1243166序列基因型研究人群具有群体遗传代表性，α1-AT基因rs1243166序列基因型人群分布可反映整体人群基因的分布情况。

SNP特指对于某一基因中人群单个碱基的替换或颠换现象且发生率超过 1%；基因编码区的 SNP会替换表达产物中氨基酸，并对蛋白质的生物学效应和活性发生重要影响[13-14]。COPD组和对照组α1-AT基因rs1243166序列基因型分布结果显示COPD组和对照组α1-AT基因rs1243166序列基因型分布差异有统计学意义，其中COPD组基因型GG和等位基因G比例分别为38.18%和60.00%，高于对照组。上述结果提示，α1-AT基因rs1243166序列基因多态性患者与COPD具有密切相关性，其中基因型GG和等位基因G比例是主要致病基因型，对于该基因型的人群需要重要预防并注意身体变化，做到COPD的早预防和及时治疗。相关文献曾经报道，α1-AT基因rs1243166序列基因多态性的G等位基因可能是COPD的危险因素之一，并在中国汉族人群中的COPD患者具有致病的主导作用[15-16]。

COPD组不同基因型患者FEV1/FVC比较发现GG型患者FEV1/FVC明显低于AA型和GA型患者；AA型和GA型患者FEV1/FVC比较无差异。上述结果说明α1-AT基因rs1243166序列基因的基因型GG患者肺功能有关，表达越多，肺功能越差。α1-AT基因rs1243166序列基因3'端突变体是发生基因 3'端增强子序列碱基处的 G→A 转换的具体位置，尽管上述转换并不造成α1-AT基因的功能和结构变化，但可在一定程度上导致转录因子结合α1-AT基因在应激反应时上调和α1-AT蛋白表达能力的下降[17-19]。由于手术、损伤、炎性反应及肿瘤等均需要大量急性相蛋白， 而α1-AT作为急性相蛋白的主要成分，3'端突变体致使α1-AT的分泌和合成无法相应增加，机体蛋白酶的酶解能力无法得到有效中和，因而诱发肺组织水解和损伤，患者肺功能相对较差[20-21]。

综上所述，α1-AT基因rs1243166序列基因多态性与COPD易感性有关，基因型GG患者肺功能较差。