張華 任橋橋 張美妮

視神經(jīng)脊髓炎(neuromyelitis optica，NMO)，又稱Devic病，由Eggene Devic于1894年首次提出。傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為，NMO表現(xiàn)為雙側(cè)視神經(jīng)炎和急性脊髓炎同時(shí)或在短時(shí)間內(nèi)相繼發(fā)生的單時(shí)相疾病，是多發(fā)性硬化(multiple sclerosis，MS)的一種亞型[1]。隨著2004年水通道蛋白4特異性抗體(aquaporin 4-immunoglobulin G，AQP4-IgG)的發(fā)現(xiàn)確認(rèn)了NMO是一種不同于MS的獨(dú)立疾病[2]。2007年，Wingerchuk等[3]提出“視神經(jīng)脊髓炎譜系疾病(neuromyelitis optica spectrum disorders，NMOSD)”的概念，包括明確的NMO、單發(fā)性或復(fù)發(fā)性縱向延伸橫貫性脊髓炎(LETM)、單發(fā)性或復(fù)發(fā)性視神經(jīng)炎(ON)、腦干綜合征或下丘腦綜合征等。隨著對AQP4-IgG 認(rèn)識的深入和應(yīng)用推廣，2015年，國際視神經(jīng)脊髓炎診斷小組(IPND)制定了新的NMOSD國際診斷標(biāo)準(zhǔn)[4]，提出根據(jù)血清AQP4-IgG檢測結(jié)果進(jìn)行分層，包括AQP4-IgG陽性、AQP4-IgG陰性以及無法檢測AQP4-IgG的NMOSD。NMOSD的確切病因和發(fā)病機(jī)制不明，尤其對NMOSD的遺傳學(xué)研究甚少，目前研究認(rèn)為NMOSD可能與MS相似，系由遺傳因素與環(huán)境因素共同作用所致。本文就關(guān)于NMO及NMOSD的基因研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 NMOSD的種族差異與家族性

目前，國際上尚無準(zhǔn)確的NMOSD流行病學(xué)數(shù)據(jù)。已有資料顯示，NMOSD的患病率在全球各地區(qū)均比較接近，約為(1～5)/(10萬人·年)，但在非白種(亞洲、拉丁美洲、非洲、西班牙裔和美國原住民)人群中更為易感。NMOSD與其他中樞神經(jīng)系統(tǒng)特發(fā)性炎性脫髓鞘(IIDDS)疾病的比例在不同地區(qū)、不同種族中不同。如在白種人群中，NMOSD∶MS約為1∶100，而非白種人群約為2∶3[5]。以上數(shù)據(jù)表明NMOSD的患病率存在種族和地域差異，提示遺傳因素在NMO發(fā)病中發(fā)揮重要作用。

此外，國內(nèi)外已有少數(shù)家族性NMO病例的報(bào)道。2010年Matiello等對包括東、西方人種的12個(gè)家系共25例NMO患者進(jìn)行分析，結(jié)果顯示家族性NMO發(fā)病率預(yù)期值較散發(fā)性增高[6]，且NMO具有復(fù)雜的遺傳易感性。2012年徐文等[7]首次報(bào)道漢族姐妹同患NMOSD(AQP4-IgG檢測結(jié)果分別為陽性、陰性)，進(jìn)一步證實(shí)了NMOSD的遺傳易感性。

2 基因與NMOSD的相關(guān)性

2.1HLA基因與NMOSD的相關(guān)性人類主要組織相容性復(fù)合體(major histocompatibility complex，MHC)通常被稱為人類白細(xì)胞抗原(human leucocyte antigen，HLA)。MHC基因定位于人類第6號染色體短臂，呈高度多態(tài)性，其編碼的分子表達(dá)于不同細(xì)胞表面，參與抗原提呈，制約細(xì)胞間相互識別及誘導(dǎo)免疫應(yīng)答。

既往國內(nèi)外關(guān)于NMO的遺傳學(xué)研究多集中于HLA。研究結(jié)果顯示，90%以上的NMOSD患者與HLA等位基因DPB1 * 0501和DPB1*0301密切相關(guān)，在白種人或高加索人群中，最常見的是DPB1*0301，黑種人或亞洲人NMO發(fā)病主要與DPB1*0501相關(guān)[8]。Brill等[9]對以色列穆斯林阿拉伯NMO患者的DNA樣本中HLA Ⅱ類等位基因(HLA-DRB1和DQB1)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，HLA-DRB1*04：04和HLA-DRB1*10：01等位基因與NMOSD呈正相關(guān)，而HLA-DRB1*07和HLA-DQB1*02：02等位基因與NMOSD呈負(fù)相關(guān)，表明在以色列穆斯林阿拉伯人群中，NMOSD患病率與HLA具有明顯關(guān)聯(lián)性。Alvarenga等[10]通過分析里約熱內(nèi)盧的NMO和MS患者HLA Ⅱ類等位基因發(fā)現(xiàn)，無論NMO-IgG陽性與否，HLA-DRB1*03：01等位基因均與NMO相關(guān)，但不影響患者長期殘疾情況。我國學(xué)者Wang等[11]分析了HLA-DRB1和HLA-DPB1等位基因在中國南方漢族人NMO和MS發(fā)病中的作用認(rèn)為，HLA-DPB1 0501與南方漢族人群AQP4-Ab陽性NMO發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)。日本的一項(xiàng)研究[12]結(jié)果亦顯示NMO型MS(opticospinal multiple sclerosis，OSMS)/NMO與HLA-DPB1 0501相關(guān)，目前OSMS已被歸為NMOSD。NMO易感性與不同HLA基因多態(tài)性相關(guān)可能由種族、地域不同所致，進(jìn)一步支持了NMO的發(fā)病與遺傳因素有關(guān)。

2.2AQP-4基因與NMOSD的相關(guān)性近年來，隨著對AQP4-IgG研究的深入發(fā)現(xiàn)，其可作為NMOSD的特異性標(biāo)志，是診斷的關(guān)鍵因素。因此，關(guān)于NMO與AQP4基因的研究也逐漸增多。

2014年Qiu等[13]對208例AQP4-IgG陽性的NMO病例組和204例健康對照組AQP4基因10個(gè)單核苷酸多態(tài)性(single nucleotide polymorphism，SNP)位點(diǎn)中的基因型頻率進(jìn)行病例-對照關(guān)聯(lián)分析發(fā)現(xiàn)，位于3′-UTR區(qū)的rs1058424的A/T基因型和rs3763043的C/T基因型在病例組中出現(xiàn)的頻率明顯高于對照組，單倍體型ATATGGAT可能對NMO的發(fā)病有保護(hù)作用。Mai等[14]對中國南方漢族NMO患者AQP4基因第0外顯子(Exonl0)和第1外顯子(Exonl1)啟動區(qū)進(jìn)行測序，共發(fā)現(xiàn)20個(gè)突變位點(diǎn)，其中Exonl啟動區(qū)0～1003 bp位點(diǎn)的SNP突變(AG)在AQP4-Ab陽性NMO患者中增高。而另一項(xiàng)針對中國北方人群NMO患者的研究則顯示AQP4常見基因多態(tài)性與NMO的易感性無關(guān)[15]，這一結(jié)果與韓國研究結(jié)果相一致[16]。因此，國內(nèi)相關(guān)研究結(jié)果仍存在爭議。2017年王青松等[17]收集72例NMO病例組與80例MS對照組，分析NMO患者AQP4 基因的SNP位點(diǎn)，并建立不同位點(diǎn)變異的細(xì)胞株，檢測NMO患者體內(nèi)抗AQP4-IgG滴度發(fā)現(xiàn)，NMO患者AQP4基因SNP位點(diǎn)可能會導(dǎo)致表達(dá)蛋白一級結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，進(jìn)而改變其抗原性，導(dǎo)致抗原抗體結(jié)合強(qiáng)度改變，這可能參與或影響NMO的發(fā)病機(jī)制，但確切結(jié)論有待進(jìn)一步驗(yàn)證。因此，可以考慮AQP4-IgG陰性和陽性的NMOSD患者可能有不同的發(fā)病機(jī)制，AQP4-IgG陰性NMO可能有其他相關(guān)抗體參與其發(fā)病。

2.3細(xì)胞因子基因與NMOSD的相關(guān)性白細(xì)胞介素17(IL-17)由CD4+T細(xì)胞分泌，由6個(gè)家族成員IL-17 A～F組成。研究表明IL-17A(rs2275913)和IL-17F(rs763780)的基因多態(tài)性與多種自身免疫疾病有關(guān)。Wang等[18]研究共納入52例AQP4抗體(+)NMO患者、69例AQP4抗體(-)MS患者、131例健康對照者，通過基因測序?qū)L-17A rs2275913和IL-17F rs763780的基因多態(tài)性進(jìn)行分型，結(jié)果發(fā)現(xiàn)rs763780 T等位基因和TT基因型可能增加中國南方漢族人群對NMO的易感性。

Shi等[19]基于基因與許多自身免疫性疾病相關(guān)，進(jìn)而評估CD40基因多態(tài)性與NMOSD的潛在關(guān)聯(lián)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)rs3765459變異與NMOSD易感性相關(guān)，而rs1883832、rs4810485和rs6074022可能為NMOSD的保護(hù)基因。同時(shí)，該團(tuán)隊(duì)對細(xì)胞因子STAT4基因與NMOSD風(fēng)險(xiǎn)性研究發(fā)現(xiàn)，STAT4基因的4個(gè)SNP(rs7574865 T、rs10181656 G、rs10168266 T和rs13426947 A)與NMOSD的易感性明顯相關(guān)，而rs7601754 G為NMOSD的一個(gè)保護(hù)位點(diǎn)[20]。以上結(jié)果表明CD40、STAT4基因的SNP與NMOSD易感性相關(guān)，為NMOSD的發(fā)病機(jī)制提供了新的研究思路。

2015年Lan等[21]收集132例NMO患者和264例健康對照組，對FCRL3基因的7個(gè)SNP進(jìn)行基因分型，并探索其與NMO易感性的關(guān)系，研究發(fā)現(xiàn)FCRL3基因的4個(gè)SNP，分別為FCRL3_3*C、5*C、6*A 和8*G，可能與中國漢族人群NMO發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)。緊接著2016年另一項(xiàng)關(guān)于FCRL3基因與NMO易感性的研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)CRL3基因-1901A>G多態(tài)性中的G等位基因和-658C>T多態(tài)性中的T等位基因是中國人群NMO的遺傳風(fēng)險(xiǎn)因子[22]。

一項(xiàng)關(guān)于中國漢族NMOSD的研究發(fā)現(xiàn)，CD58基因的5個(gè)SNP位點(diǎn)(rs2300747、rs1335532、rs5630246、rs1016140和rs12044852)與NMOSD的易感性相關(guān)聯(lián)，單體型TAGCCCAA明顯增加了NMOSD的發(fā)病率，而TATTACGG可能為NMOSD的一個(gè)保護(hù)基因，可減少其發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)[23]。同年，Lian等[24]研究表明TNFSF4多態(tài)性與NMOSD易感性相關(guān)，其中rs844648和rs704840這兩個(gè)SNP在一定基因型下可增加NMOSD的患病風(fēng)險(xiǎn)。

然而，也有研究顯示NMOSD易感性與基因因素不相關(guān)。2017年李令令[25]關(guān)于腫瘤壞死因子基因與NMOSD的易感性發(fā)現(xiàn)腫瘤壞死因子α(TNF-α)基因(rs1800629)和TNF-β基因(rs909253)的多態(tài)性與NMOSD患者的易感性不相關(guān)。此外，該團(tuán)隊(duì)另一項(xiàng)研究顯示IFN-γ第3內(nèi)含子區(qū)rs2234685位點(diǎn)和第1內(nèi)含子區(qū)rs2430561位點(diǎn)可能與NMOSD易感性不相關(guān)[26]。

目前，關(guān)于上述細(xì)胞因子基因多態(tài)性對NMOSD疾病影響的研究指標(biāo)尚比較單一，確切結(jié)論需要進(jìn)一步大量研究證實(shí)。有關(guān)NMOSD致病基因及SNP分型研究情況見表1。

3 NMOSD的全外顯子測序

隨著新一代測序技術(shù)的不斷成熟完善，人類基因組和外顯子組測序(exome sequencing)得到快速發(fā)展，測序技術(shù)的高通量性致使測序價(jià)格越來越低廉，使全基因組和外顯子組測序真正用于臨床診斷成為現(xiàn)實(shí)。與全基因組測序相比，外顯子組測序以其經(jīng)濟(jì)、有效的優(yōu)勢廣泛用于鑒定遺傳性疾病以及一些特殊疾病的基因變異[27]。

目前，國內(nèi)外關(guān)于NMOSD的全外顯子基因研究已經(jīng)逐步開展。Siuko等[28]基于芬蘭人口的特征，認(rèn)為大多數(shù)罕見疾病具有明顯的遺傳同質(zhì)性，首次報(bào)道了NMO患者的全外顯子數(shù)據(jù)，對芬蘭5例NMOSD患者(血清AQP4抗體陽性3例，陰性2例)進(jìn)行全外顯子組測序發(fā)現(xiàn)，該5例患者無共同的突變基因及位點(diǎn)，其結(jié)果不支持NMO的遺傳同質(zhì)性病因，但有4個(gè)非同義突變基因分別由兩例患者共享，包括C3ORF20、PDZD2、C5ORF47和ZNF606，其中C5ORF47突變由兩例AQP4-抗體陽性NMOSD患者共有。2017年何洋等[29]對4例AQP4陽性的NMOSD患者進(jìn)行全外顯子高通量測序后發(fā)現(xiàn)，該4例患者中共存在33個(gè)共有突變位點(diǎn)，其中9個(gè)單核苷酸突變和24個(gè)小片段插入缺失突變，涉及29個(gè)基因，然而并未在這4例患者中發(fā)現(xiàn)存在AQP4、HLA以及文獻(xiàn)中報(bào)道的基因相關(guān)突變位點(diǎn)。由于NMO發(fā)病率低以及全外顯子檢測價(jià)格仍較高，迄今開展的研究規(guī)模尚小，故有關(guān)NMOSD是否確切具有遺傳同質(zhì)性仍需進(jìn)一步研究。

表1 針對NMOSD研究的致病基因及SNP分型匯總

注：NMOSD：視神經(jīng)脊髓炎譜系疾??；SNP：單核苷酸多態(tài)性；HLA：人類白細(xì)胞抗原；AQP4：水通道蛋白4；IL-17：白細(xì)胞介素17；TNF-α：腫瘤壞死因子α；IFN-γ：干擾素γ

綜上所述，目前有關(guān)基因因素與NMOSD易感性的關(guān)系尚無統(tǒng)一定論，大部分研究顯示NMOSD易感性可能依賴于某個(gè)基因內(nèi)的常見序列等位基因突變的共同作用，但也有少量研究證明NMOSD易感性與部分基因SNP不相關(guān)。因此，需要后期進(jìn)行多中心、大樣本、大規(guī)模研究來證實(shí)，同時(shí)進(jìn)一步探索NMOSD新的易感基因及保護(hù)基因。隨著對NMOSD遺傳機(jī)制認(rèn)識及研究的不斷深入，基因檢測有望成為早期篩查疾病和致病機(jī)制研究的有效手段，并且可以從基因遺傳學(xué)方面加深對AQP4-IgG陽性及陰性NMOSD的再認(rèn)識，為針對性臨床治療提供新線索。