李星辰，辛 論，徐海燕，胡芷柔，李 輝

中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院 北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院 北京協(xié)和醫(yī)院眼科，北京100730

甲狀腺相關(guān)眼病基因多態(tài)性

李星辰，辛 論，徐海燕，胡芷柔，李 輝

中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院 北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院 北京協(xié)和醫(yī)院眼科，北京100730

甲狀腺相關(guān)眼病;格雷夫斯病;基因多態(tài)性

甲狀腺相關(guān)眼病 (thyroid-associated ophthalmopathy，TAO)，原稱Graves眼病 (Graves'ophthalmopathy，GO，格雷夫斯眼病)，是 Graves病 (Graves'disease，GD，格雷夫斯病，又稱毒性彌漫性甲狀腺腫)最常見的甲狀腺外表現(xiàn)，發(fā)生于約50%的格雷夫斯病患者［1］。近年研究顯示，甲狀腺功能減退、亞急性甲狀腺炎及甲狀腺癌患者，也可同時發(fā)生TAO［2］。另有10%TAO患者，甲狀腺功能正常，此類患者中25%會在一年內(nèi)出現(xiàn)甲狀腺功能異常，5年后出現(xiàn)甲狀腺功能異常者達(dá)50%［3］。

TAO臨床表現(xiàn)多種多樣，根據(jù)美國甲狀腺協(xié)會(American Thyroid Association，ATA)NOSPECS分級，TAO可表現(xiàn)為眼瞼退縮 (N1)、軟組織受累 (N2)、眼球突出 (N3)、眼外肌受累 (N4)、角膜受累(N5)和失明 (N6)［4］。TAO病程發(fā)展難以預(yù)測且病情可隨時突然惡化，由于目前的治療手段尚不能控制疾病發(fā)展，故對TAO致病因子研究并創(chuàng)建一套快速靈敏的檢測手段對 TAO早期發(fā)現(xiàn)、早期治療十分重要［5］。TAO致病因子的研究發(fā)現(xiàn)，TAO病情嚴(yán)重程度及發(fā)生發(fā)展受內(nèi)源性因素 (遺傳、年齡、性別)和外源性因素 (吸煙、甲狀腺功能異常、放射性碘治療)共同影響［3-4］。

甲狀腺相關(guān)眼病的發(fā)病機(jī)制

目前研究表明，TAO是一種器官特異性自身免疫性疾病，廣泛公認(rèn)的發(fā)病機(jī)制是甲狀腺和眼眶組織中存在共抗原學(xué)說。共抗原研究發(fā)現(xiàn)TAO患者體內(nèi)存在多種針對自身抗原的自身抗體，如甲狀腺球蛋白抗體(thyroglobulin antibody，TGAb)、甲狀腺過氧化物酶抗體 (thyroid peroxidase antibody，TPOA)和促甲狀腺素受體抗體 (thyrotrophin receptor antibody，TRAb)［6］，其中TRAb最為重要。研究者已經(jīng)在眼眶成纖維細(xì)胞(orbital fibroblast，OF)中發(fā)現(xiàn)了功能性促甲狀腺素受體 (thyroid-stimulating hormone receptor，TSHR)，并證明TRAb與TAO的產(chǎn)生及嚴(yán)重程度有關(guān)［7-8］。

在TAO發(fā)病中，B細(xì)胞、T細(xì)胞及OF起主要作用。在TAO發(fā)病早期，抗原呈遞細(xì)胞 (antigen presentation cell，APC)內(nèi)化處理TSHR-MHCⅡ復(fù)合體并向CD4+T細(xì)胞呈遞，CD4+T細(xì)胞通過表面的T細(xì)胞受體 (T cell receptor，TCR)與APC結(jié)合［9］，T細(xì)胞表面的CD28分子與APC表面的CD80/86分子結(jié)合以穩(wěn)固細(xì)胞間連接。在此過程中，細(xì)胞毒T淋巴細(xì)胞相關(guān)抗原4(cytotoxic T lymphocyte-associated antigen-4，CTLA-4)分子可結(jié)合CD80/86分子而實(shí)現(xiàn)對此過程的抑制作用，被激活的T細(xì)胞進(jìn)而通過與CD40-CD154結(jié)合作用募集B細(xì)胞，被募集的B細(xì)胞在γ干擾素 (interferon-γ，IFN-γ)和白細(xì)胞介素-2(interleukin-2，IL-2)作用下分化成漿細(xì)胞產(chǎn)生抗自身抗體，被激活的T細(xì)胞同時識別OF表面的TSHR并引起局部免疫反應(yīng)。其中，T細(xì)胞刺激OF增生并大量分泌包括玻璃質(zhì)酸在內(nèi)的糖胺聚糖，引起眼眶中眼外肌腫脹;此外，T細(xì)胞刺激前脂肪細(xì)胞成熟，引起眼眶脂肪及結(jié)締組織增生，造成突眼。激活后的T細(xì)胞可分化為T輔助 (T helper，Th)1細(xì)胞和Th2細(xì)胞，并分別分泌Th1型和Th2型細(xì)胞因子。Th1型細(xì)胞因子，包括由免疫白細(xì)胞分泌的 IFN-γ、IL-1α、轉(zhuǎn)化生長因子(transforming growth factor-β，TGF-β)和白細(xì)胞調(diào)節(jié)素被認(rèn)為在活動期TAO糖胺聚糖產(chǎn)生中起重要作用。相比之下，Th2型細(xì)胞因子，如IL-4和IL-10可能在靜止期TAO中扮演指導(dǎo)眼外肌纖維化的作用［6，9-11］。

由于TAO的遺傳因素與格雷夫斯病有著密切的關(guān)系，國內(nèi)外諸多關(guān)于TAO遺傳基因的研究均從格雷夫斯病著手。TAO遺傳因素的研究始于20世紀(jì)90年代，主要采用家族聚集性研究和雙胞胎研究［3］，并集中在兩類基因上，一類是包括人類白細(xì)胞抗原 (human leucocyte antigen，HLA)、CTLA-4和細(xì)胞因子 (cytokines)在內(nèi)的免疫調(diào)節(jié)與免疫應(yīng)答基因;另一類則是包括TSHR抗體和甲狀腺球蛋白 (thyroglobulin，TG)等的甲狀腺特異性基因［12］。

甲狀腺相關(guān)眼病的免疫調(diào)節(jié)基因

人類白細(xì)胞抗原

HLA基因位于6號染色體上，總長約4000 kb，根據(jù)編碼分子的不同特性分為HLA-Ⅰ和HLA-Ⅱ兩型。HLA-Ⅰ型位于著絲點(diǎn)近端，包括HLA-A、B、C 3個位點(diǎn);HLA-Ⅱ型位于著絲點(diǎn)遠(yuǎn)端，包括HLA-DP、DQ、DR 3個亞區(qū)，每個亞區(qū)又各自包含多個位點(diǎn)。HLA基因表達(dá)HLA復(fù)合體，而后者在抗原呈提及T細(xì)胞識別抗原過程中起重要作用，與多種自身免疫性疾病的發(fā)病有關(guān)。格雷夫斯病是一種器官特異性自身免疫病，其遺傳易感性與HLA復(fù)合體某些等位基因密切相關(guān)［7］。對HLA基因的研究始于歐洲，早期研究者發(fā)現(xiàn)HLA-Ⅰ型中的HLA-B8基因與格雷夫斯病有明顯相關(guān)性［13］。而另有研究顯示HLA-Ⅱ型與格雷夫斯病發(fā)生的相關(guān)性較HLA-Ⅰ型更大，其中HLA-DR3與HLA-B8之間存在較強(qiáng)的連鎖不平衡關(guān)系［14］。盡管如此，HLADR3并未被證實(shí)是TAO的遺傳因子。一項(xiàng)德國研究發(fā)現(xiàn)HLA-DR7與TAO的發(fā)病間存在負(fù)相關(guān)關(guān)系［15］。在亞洲，日本科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn) HLA-A11、B5、DR14、Dw12與TAO發(fā)生呈正相關(guān)，而HLA-DPw2則與TAO發(fā)生呈負(fù)相關(guān)［16］。我國對HLA基因的研究主要關(guān)注其與格雷夫斯病之間的關(guān)系。

細(xì)胞毒T淋巴細(xì)胞相關(guān)抗原4

同為免疫調(diào)節(jié)因子的CTLA-4基因與TAO之間的關(guān)系近年來備受關(guān)注。CTLA-4是一種白細(xì)胞分化抗原，與CD28都是免疫球蛋白超家族成員，并共同享有B7分子配體，然而CTLA-4與CD28的功能相反，CD28起正向刺激作用，CTLA-4為負(fù)向刺激作用，兩者間的拮抗作用對維持淋巴細(xì)胞平衡起重要作用［12，17］。CTLA-4蛋白被認(rèn)為與多種自身免疫性疾病發(fā)病有關(guān)。CTLA-4外顯子多態(tài)性同樣與很多自身免疫性疾病的發(fā)病有關(guān)［12］。早期一項(xiàng)英國研究發(fā)現(xiàn)CTLA-4 (A49G)與TAO的發(fā)生高度關(guān)聯(lián)，隨后世界各國進(jìn)行的多項(xiàng)研究均顯示CTLA-4(A49G)與TAO發(fā)病之間具有高度相關(guān)性［13，17］。我國沈飛霞等［18］2005年報告CTLA-4(A49G)的GG基因型為TAO的遺傳易感因素。2007年，陳光明和沈飛霞［19］驗(yàn)證了沈飛霞等2005年的研究結(jié)果并報告CTLA-4(A49G)等位基因G也為TAO的遺傳易感因素。近年來，CTLA-4基因3'端非編碼區(qū)CT60A/G單核苷酸多態(tài)性被發(fā)現(xiàn)是格雷夫斯病的易感因子。但目前的研究并未發(fā)現(xiàn)CTLA-4 (CT60 A/G)與TAO發(fā)病間的相關(guān)性［20］。

細(xì)胞因子

在TAO發(fā)病中起重要作用的細(xì)胞因子同樣是TAO遺傳易感因素研究的重點(diǎn)。細(xì)胞因子主要由侵入球后組織的白細(xì)胞釋放并引發(fā)周邊組織的自身免疫反應(yīng)。由于細(xì)胞因子的合成及功能受相應(yīng)基因的調(diào)控，細(xì)胞因子便成為TAO遺傳易感因素的研究重點(diǎn)。近年來，各國科學(xué)家對包括腫瘤壞死因子-α (tumor necrosis factor-α，TNF-α)，IFN-γ，IL-1、5、12、13、18、23在內(nèi)的多個基因的熱點(diǎn)位點(diǎn)進(jìn)行了研究［20-21］。

腫瘤壞死因子-α:TNF-α屬于Th1型細(xì)胞因子并對活動期TAO炎癥反應(yīng)起重要作用。對TNF-α的研究顯示，TNF-α基因5'端啟動子區(qū)域內(nèi)的T-1031C基因型和C-863A基因型與TAO發(fā)生高度相關(guān)［22］。C-863A位點(diǎn)為TAO易感因子的結(jié)論已被我國研究者證實(shí)［23］。2004年一項(xiàng)波蘭研究同時發(fā)現(xiàn)TNFα(G-238A)基因型是TAO的遺傳易感位點(diǎn)［24］。2010年一項(xiàng)伊朗研究證實(shí)了這一結(jié)論［25］。

γ干擾素:IFN-γ同TNF-α一樣屬于Th1型細(xì)胞因子并對活動期 TAO的炎癥反應(yīng)起重要作用。對IFN-γ的研究顯示，位于一號內(nèi)含子上的一組二核苷酸 (dinucleotide，CA)重復(fù)可以將IFN-γ分為8種等位基因 (IFN-γ*1到IFN-γ*8)。其中的IFN-γ*3和IFN-γ*5在TAO患者的表達(dá)頻率明顯高于其他格雷夫斯病患者［26］。2010年一項(xiàng)伊朗研究顯示IFN非編碼區(qū)5644T等位基因上的AT和TT基因型基因頻率在TAO患者明顯升高［25］。

白細(xì)胞介素:白細(xì)胞介素是一類由白細(xì)胞分泌的細(xì)胞因子，其中IL-1、IL-2和IL-12由Th1細(xì)胞分泌，并在TAO發(fā)病早期加強(qiáng)活動期TAO的免疫反應(yīng)。而在TAO發(fā)病后期，Th2型細(xì)胞分泌的IL-4、IL-5和IL-10使TAO進(jìn)入靜止期［21］。首先被關(guān)注的是白細(xì)胞介素-1受體A(interleukin-1 receptor A，IL-1RA)，盡管相比于其他格雷夫斯病患者，TAO患者的IL-1RA基因表達(dá)和調(diào)控均有明顯不同，但I(xiàn)L-1RA并未被反復(fù)證明是TAO遺傳易感因子。同時，IL-1α和IL-1β的多個位點(diǎn)也未能被證實(shí)是TAO遺傳易感因子。其他受到關(guān)注的白細(xì)胞介素，包括IL-6、IL-12、IL-13。2004年波蘭一項(xiàng)IL-6-G174C研究未能證實(shí)該位點(diǎn)為TAO易感因子［24］。2010年伊朗研究報告IL-12-A1188C及IL-13-C1112T為TAO的遺傳易感因子［25］，2003年波蘭對 IL-13-C1112T的研究和2004年日本對 IL-12-A1188C的研究均未能證明這些位點(diǎn)與TAO的相關(guān)性。一項(xiàng)美國研究發(fā)現(xiàn)IL-23受體基因的多個單核苷酸多態(tài)性是TAO的遺傳易感因子［27］。這些研究結(jié)果都有待反復(fù)試驗(yàn)驗(yàn)證。

其他免疫調(diào)節(jié)基因

其他一些免疫調(diào)節(jié)基因如CD40基因、細(xì)胞間黏附分子-1(intercellular adhesion molecule-1，ICAM-1)基因、非受體型蛋白酪氨酸磷酸酶22(protein tyrodine phosphatase non-receptor type 22，PTPN22)基因、磷酸化絲裂原活化蛋白激酶3K7(mitogen-activated protein kinase kinase kinase 7，MAP3K7)基因和Fc受體樣基因3(Fc receptor-like 3，F(xiàn)cRL3)等也都在TAO遺傳易感因子的候選名單中［6］。

甲狀腺相關(guān)眼病的甲狀腺特異性基因

對于甲狀腺特異性基因，受到最多關(guān)注的是TSHR。這種關(guān)注來源于近期一些TSHR為格雷夫斯病發(fā)病特異性基因的研究報告以及一項(xiàng)早期英國研究在2例重度TAO患者中發(fā)現(xiàn)TSHR-P52H突變的報告。但后續(xù)研究均未能證實(shí)TSHR-P52H與TAO之間的相關(guān)性［6-7］。

綜上，目前對于TAO遺傳易感因子的研究尚處于初期階段，醫(yī)學(xué)界在此領(lǐng)域的絕大多數(shù)研究都存在對研究對象描述不完善，樣本量小以及檢驗(yàn)效能低的問題。雖然目前的研究還不完善，但對TAO遺傳易感因素的研究仍然具有廣泛的臨床和科研意義。對TAO遺傳易感因子的了解可以指導(dǎo)臨床用藥方向，為研究TAO分子發(fā)病機(jī)制提供基因?qū)W原理，并最終進(jìn)入轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，催生新型生物藥劑和分子檢驗(yàn)手段。

在未來研究中，為提高研究水平，可采用多機(jī)構(gòu)聯(lián)合研究的方式實(shí)現(xiàn)更大的樣本量，采用統(tǒng)一的臨床分級方式實(shí)現(xiàn)不同研究之間的一致性。筆者相信在不遠(yuǎn)的未來，TAO的遺傳因子研究將對臨床治療和藥物開發(fā)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的指導(dǎo)意義。

［1］Bartalena L．The dilemma of how to manage Graves'hyperthyroidism in patients with associated orbitopathy［J］．J Clin Endocrinol Metab，2011，96:592-599．

［3］Stan MN，Bahn RS．Risk factors for development or deterioration of Graves'ophthalmopathy［J］．Thyroid，2010，20: 777-783．

［4］Dolman PJ．Evaluating Graves'orbitopathy［J］．Best Pract Res Clin Endocrinol Metab，2012，26:229-248．

［5］Khalilzadeh O，Noshad S，Rashidi A，et al．Graves'ophthalmopathy:a review of immunogenetics［J］．Curr Genomics，2011，12:564-575．

［6］Bednarczuk T，Gopinath B，Ploski R，et al．Susceptibility genes in Graves'ophthalmopathy:searching for a needle in a haystack?［J］．Clin Endocrinol，2007，67:3-19．

［7］Wiersinga WM．Autoimmunity in Graves'ophthalmopathy: the result of an unfortunate marriage between TSH receptors and IGF-1 receptors?［J］．J Clin Endocrinol Metab，2011，96:2386-2394．

［8］Iyer S，Bahn R．Immunopathogenesis of Graves'ophthalmopathy:the role of the TSh receptor［J］．Best Pract Res Clin Endocrinol Metab，2012，26:281-289．

［9］Bahn RS．Graves'ophthalmopathy［J］．N Engl J Med，2010，362:726-738．

［10］Fife BT，Bluestone JA．Control of peripheral T-cell tolerance and autoimmunity via the CTLA-4 and PD-1 pathways［J］．Immunol Rev，2008，224:166-182．

［11］Jacobson EM，Tomer Y．The genetic basis of thyroid autoimmunity［J］．Thyroid，2007，17:949-961．

［12］Yin X，Latif R，Bahn R，et al．Genetic profiling in Graves' disease:further evidence for lack of a distinct genetic contribution to Graves'ophthalmopathy［J］．Thyroid，2012，22:730-736．

［13］Allahabadia A，Heward JM，Nithiyananthan R，et al．MHC classⅡregion，CTLA4 gene，and ophthalmopathy in patients with Graves'disease［J］．Lancet，2001，358:984-985．

［14］Chistyakov DA，Savost'anov KV，Turakulov RI，et al．Genetic determinants of Graves disease［J］．Mol Genet Metab，2000，71:66-69．

［15］Kula D，Bednarczuk T，Jurecka-Lubieniecka B，et al．Interaction of HLA-DRB1 alleles with CTLA-4 in the predisposition to Graves'disease:the impact of DRB1*07［J］．Thyroid，2006，16:447-453．

［16］Jacobson EM，Huber A，Tomer Y．The HLA gene complex in thyroid autoimmunity:from epidemiology to etiology［J］．J Autoimmun，2008，30:58-62．

［17］Du L，Yang J，Huang J．The associations between the polymorphisms in the CTLA-4 gene and the risk of Graves'disease in the Chinese population［J］．BMC Med Genet，2013，14: 46．

［18］沈飛霞，汪大望，權(quán)金星．TAO CTLA-4基因外顯子1 A/G多態(tài)性相關(guān)性研究 ［J］．溫州醫(yī)學(xué)院院報，2005，35: 356-358．

［19］陳光明，沈飛霞．Graves眼病與CTLA-4基因第1外顯子A49G多態(tài)性及臨床特點(diǎn)的相關(guān)性研究［J］．實(shí)用醫(yī)學(xué)雜志，2007，23:642-644．

［20］Yin X，Latif R，Bahn R，et al．Genetic profiling in Graves' disease:further evidence for lack of a distinct genetic contribution to Graves'ophthalmopathy［J］．Thyroid，2012，22: 730-736．

［21］Gianoukakis AG，Khadavi N，Smith TJ．Cytokines，Graves' disease，and thyroid-associated ophthalmopathy［J］．Thyroid，2008，18:953-958．

［22］Kamizono S，Hiromatsu Y，Seki N，et al．A polymorphism of the 5'flanking region of tumour necrosis factor alpha gene is associated with thyroid-associated oph-thalmopathy in Japanese［J］．Clin Endocrinol，2000，52:759-764．

［23］閻勝利，王迎雪．甲狀腺相關(guān)眼病與腫瘤壞死因子α基因啟動子區(qū)－863C/A多態(tài)性相關(guān)性的初步研究［J］．中華眼科雜志，2005，41:786-790．

［24］Bednarczuk T，Hiromatsu Y，Seki N，et al．Association of tumor necrosis factor and human leukocyte antigen DRB1 alleles with Graves'ophthalmopathy［J］．Hum Immunol，2004，65:632-639．

［25］Anvari M，Khalilzadeh O，Esteghamati A，et al．Genetic susceptibility to Graves'ophthalmopathy:the role of polymorphisms in proinflammatory cytokine genes［J］．Eye，2010，24:1058-1063．

［26］Ploski R，Szymański K，Bednarczuk T．The genetic basis of Graves'disease［J］．Curr Genomics，2011，12:542-563．

［27］Brand OJ，Gough SC．Immunogenetic mechanisms leading to thyroid autoimmunity:recent advances in identifying susceptibility genes and regions［J］．Curr Genomics，2011，12: 526-541．

R771.3;R394.3

A

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