張 迪，姜 凡，劉璐佳，景偉超，王有鵬*

(1.黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)第二臨床醫(yī)學(xué)院，中國黑龍江哈爾濱150040；2.黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)附屬第二醫(yī)院，中國黑龍江哈爾濱150001)

哮喘是兒童中常見的非傳染性慢性疾病之一，以反復(fù)發(fā)作的氣道阻塞和支氣管痙攣為主要特征，急性發(fā)作階段諸癥狀對兒童的身心影響十分嚴(yán)重。兒童哮喘與遺傳因素和過敏性因素關(guān)系密切。隨著全基因組關(guān)聯(lián)研究(genome-wide association study，GWAS)和后續(xù)驗(yàn)證研究的不斷深入，一些與兒童哮喘相關(guān)的遺傳風(fēng)險(xiǎn)變體已被確定，如首項(xiàng)關(guān)于哮喘的GWAS分析發(fā)現(xiàn)，17q12號(hào)染色體上的ORMDL3/GSDMA位點(diǎn)與兒童哮喘發(fā)病密切相關(guān)[1]。但GWAS存在一定的局限性，如Weiss等[2]的分析結(jié)果僅解釋了哮喘風(fēng)險(xiǎn)變異的適度比例。雖然也有DNA甲基化與兒童哮喘的相關(guān)報(bào)道[3]，但差異表達(dá)基因(differentially expressed genes，DEGs)與兒童哮喘急性發(fā)作之間的關(guān)系尚不明確。因此，探索哮喘急性發(fā)作患兒與健康兒童之間的DEGs，可為更好地理解易感性個(gè)體為何以及如何發(fā)展過敏性疾病提供基礎(chǔ)，對探尋疾病的治療新靶標(biāo)具有重要意義。

本研究擬利用R軟件包及生物信息學(xué)分析工具對哮喘急性發(fā)作患兒與健康兒童的基因表達(dá)譜數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，篩選出與兒童哮喘急性發(fā)作相關(guān)的DEGs，探討兒童哮喘急性發(fā)作的關(guān)鍵基因及可能的病理機(jī)制，以期為兒童哮喘急性發(fā)作的預(yù)防及診療提供新視角和新思路。

1 材料與方法

1.1 材料

本研究擬對近一年哮喘急性發(fā)作兒童的基因表達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，故數(shù)據(jù)集篩選流程如下:1)以“asthma”和“children”為關(guān)鍵詞在 GEO(Gene Expression Omnibus，https://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/)數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行篩選；2)限定研究類型為“expression profiling by array”，物種為“Homo sapiens”；3)設(shè)置樣本數(shù)量＞30，進(jìn)一步查看篩選后的數(shù)據(jù)集。對于其他公開的兒童哮喘急性發(fā)作組患兒樣本和健康兒童樣本數(shù)據(jù)，由于樣本類別有較大差別，為避免數(shù)據(jù)集合并后產(chǎn)生較大異質(zhì)性，所以最終選取兒童哮喘或喘息急性發(fā)作相關(guān)的GSE103166基因表達(dá)譜數(shù)據(jù)集(此數(shù)據(jù)集樣本為鼻拭子)。該數(shù)據(jù)集由Anthony Bosco提交，以Affymetrix Human Gene 2.1 ST Array作為研究平臺(tái)，通過全轉(zhuǎn)錄本微陣列芯片將收集的鼻拭子樣本進(jìn)行基因表達(dá)分析，其中包括56例兒童哮喘急性發(fā)作組患兒樣本(均來源于三級(jí)兒童醫(yī)院急診就診的哮喘伴有急性喘息的患兒)和31例對照組健康兒童樣本(來源于入選病例的同胞或社區(qū)中隨機(jī)選擇的兒童)[4]。

1.2 差異基因篩選

使用GSE103166數(shù)據(jù)集經(jīng)log2變換后的基因表達(dá)矩陣文件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，使用GPL23961平臺(tái)文件進(jìn)行探針注釋，數(shù)據(jù)預(yù)處理和分析主要使用 R(version 4.0.2)和 limma(3.44)包[5]，應(yīng)用線性模型進(jìn)行差異表達(dá)評(píng)估和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)分析[6]。Limma包用于鑒定哮喘急性發(fā)作兒童和健康兒童間的DEGs。以|log2FC|≥0.5(FC:fold change)以及校正P值＜0.05作為DEGs的篩選標(biāo)準(zhǔn)，其中采用Benjamini-Hochberg方法[7]對P值進(jìn)行多重比較校正，以控制假陽性。使用ggplot2[8]和TBtools[9]分別繪制DEGs的火山圖和熱圖。

1.3 差異基因富集分析

基因本體論(Gene Ontology，GO)分析是指按照生物過程(biological process，BP)、細(xì)胞組分(cellular component，CC)、分子功能(molecular function，MF)對基因本體進(jìn)行注釋和分類。京都基因和基因組數(shù)據(jù)庫(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes，KEGG)分析是指通過對DEGs進(jìn)行通路富集分析，篩選相關(guān)的生物學(xué)通路。文中運(yùn)用DAVID(https://david.ncifcrf.gov/，version 6.8)在線注釋工具，以P＜0.05為篩選條件，獲取DEGs列表的GO和KEGG注釋結(jié)果[10]。

1.4 蛋白質(zhì)互作網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建和模塊分析

STRING(version 11.0)是一個(gè)集已知和預(yù)測蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)互作(protein-protein interaction，PPI)功能于一體的生物網(wǎng)絡(luò)資源數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)信息主要來源于實(shí)驗(yàn)、計(jì)算和公共文本分析，目前涵蓋來自5 090種生物體的2 458萬個(gè)蛋白質(zhì)[11]。在STRING檢索工具中上傳獲取的DEGs列表，設(shè)置綜合交互得分0.400為顯著性閾值。下載蛋白質(zhì)互作數(shù)據(jù)，使用Cytoscape的無向網(wǎng)絡(luò)方法構(gòu)建PPI網(wǎng)絡(luò)。Cytoscape軟件中的MCODE插件是一種著名的自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)模塊分析方法，可用于在大型PPI網(wǎng)絡(luò)中尋找高度相互連接的子模塊[12]。文中采用MCODE對PPI網(wǎng)絡(luò)中的子模塊進(jìn)行分析，除K-core=3外，其余參數(shù)均為默認(rèn)設(shè)置。

2 結(jié)果

2.1 差異表達(dá)基因

根據(jù)篩選條件，共獲得兒童哮喘急性發(fā)作組和對照組之間的DEGs 78個(gè)，其中上調(diào)基因共49個(gè)，下調(diào)基因共29個(gè)(表1，圖1)。圖1標(biāo)注出了校正P值排名前10的DEGs，圖2展示了|log2FC|排名前20的上調(diào)基因和下調(diào)基因。

圖1 兒童哮喘急性發(fā)作組與對照組DEGs的火山圖橫向虛線表示校正P=0.05的閾值，縱向虛線分別表示log2FC=-0.5和log2FC=0.5的閾值。圖中標(biāo)注的基因?yàn)樾Ｕ齈值排名前10的DEGs。其中，F(xiàn)CER1A可在變應(yīng)性疾病中起到核心作用，且與兒童哮喘具有明顯的相關(guān)性[13]；OGFRL1是OGFR的重要旁系同源物，后者與核因子κB(nuclear factor-κB，NF-κB)等信號(hào)通路關(guān)系密切；CAT主要與氧化應(yīng)激過程有關(guān)[14]；CD207主要與先天免疫系統(tǒng)途徑相關(guān)；BHLHE41已被證明是T細(xì)胞活化的調(diào)控器[15]；RPS6KA5可在炎癥基因的調(diào)節(jié)中發(fā)揮功能[16]；ARID5B是兒童急性淋巴細(xì)胞白血病易感性和治療結(jié)果中的重要決定因素[17]；ACSL3在脂質(zhì)的生物合成和脂肪酸降解中起關(guān)鍵作用[18]；GMNC促進(jìn)多細(xì)胞生物體中染色體DNA復(fù)制的啟動(dòng)；GUCY1B3可抑制信號(hào)傳導(dǎo)的多個(gè)亞基，且與氧化應(yīng)激關(guān)系較密切[19]。Fig.1 Volcano plot of DEGs in children with acute asthma attack compared with the control groupThe horizontal dashed line indicates the threshold for correction P=0.05，the vertical dashed line represents the threshold of log2FC=-0.5 and the threshold of log2FC=0.5.The genes labeled in the figure are the top 10 DEGs in terms of corrected P value.Among them，F(xiàn)CER1A can play a central role in stress disorders and is significantly associated with childhood asthma[13]；OGFRL1 is an important paralog of OGFR，which is closely related to signaling pathways such as nuclear factor-κB(NF-κB)；CAT is primarily associated with oxidative stress processes[14]；CD207 is primarily associated with innate immune system pathways；and BHLHE41 has been shown to be a regulator of T-cell activation[15].RPS6KA5 can function in the regulation of inflammatory genes[16]；ARID5B is an important determinant in the susceptibility and therapeutic outcome of childhood acute lymphoblastic leukemia[17]；ACSL3 plays a key role in lipid biosynthesis and fatty acid degradation[18]；GMNC promotes the initiation of chromosomal DNA replication in multicellular organisms；GUCY1B3 inhibits multiple subunits of signaling，and is closely related to oxidative stress[19].

圖2 差異倍數(shù)排名前20的DEGs的熱圖圖下方標(biāo)注為兒童哮喘急性發(fā)作樣本和健康兒童樣本；圖右側(cè)為按差異倍數(shù)變化排序的前20個(gè)上調(diào)基因和前20個(gè)下調(diào)基因；最右側(cè)的漸變條表示對基因表達(dá)值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理后，紅色代表高表達(dá)，藍(lán)色代表低表達(dá)。Fig.2 Heatmap of the top 20 DEGs according to FC rankingAt the bottom of the figure are the samples of children with acute asthma attack and healthy children.On the right side are the top 20 up-regulated genes and the top 20 down-regulated genes sorted according to the fold change.The gradient bar on the far right side indicates that the gene expression value has been standardized.Red indicates high expression，and blue indicates low expression.

表1 兒童哮喘急性發(fā)作組和對照組之間的DEGsTable 1 DEGs between children with acute asthma attack and the control group

2.2 差異基因的GO和KEGG富集分析

對上調(diào)和下調(diào)基因開展的功能注釋與通路分析如表2、圖3所示。在BP組中，上調(diào)基因主要富集于核質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)調(diào)控、胞內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)調(diào)控、胞內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)正調(diào)控；下調(diào)基因主要富集在刺激反應(yīng)正向調(diào)控、免疫系統(tǒng)過程調(diào)節(jié)、抗原加工和外源肽抗原的呈遞等過程。在CC組中，上調(diào)基因富集于核小體和DNA包裝復(fù)合物等細(xì)胞組分；下調(diào)基因富集于網(wǎng)格蛋白包被的內(nèi)吞囊泡膜、內(nèi)吞囊泡和囊泡膜等細(xì)胞組分。在MF組中，上調(diào)基因主要富集于Rho GTP酶結(jié)合、離子型谷氨酸受體結(jié)合和蛋白質(zhì)二聚活性等分子功能；下調(diào)基因主要富集于MHCⅡ類受體活性、分子換能器活性和受體活性等分子功能。在KEGG通路富集分析中，上調(diào)基因富集于系統(tǒng)性紅斑狼瘡信號(hào)通路，下調(diào)基因富集于哮喘通路。

表2 DEGs的GO功能和KEGG通路富集分析Table 2 Functional and pathway enrichment analyses of DEGs

圖3 DEGs的GO和KEGG富集分析所有富集到的具體條目均展示在相應(yīng)的x軸上，每個(gè)條目所對應(yīng)的P值由藍(lán)色折線表示。Fig.3 GO and KEGG enrichment analyses of DEGsThe x-axis represents the enriched terms，and the corresponding P value of each entry is represented by a blue broken line.

2.3 PPI網(wǎng)絡(luò)和基因模塊分析

將78個(gè)DEGs上傳至STRING數(shù)據(jù)庫，最終獲得由31個(gè)節(jié)點(diǎn)和33條邊參與構(gòu)建的PPI網(wǎng)絡(luò)(圖4)。使用MCODE插件從中鑒定出的重要基因模塊由5個(gè)節(jié)點(diǎn)和9條邊構(gòu)成(圖5)，提示我們從DEGs中共鑒定出5個(gè)關(guān)鍵基因:HLA-DPB1、HLA-DQB1、HLA-DQB2、MT2A 和 KIF11。對該模塊基因進(jìn)行GO功能和KEGG通路富集分析發(fā)現(xiàn)，在BP組中，其主要富集在γ干擾素介導(dǎo)的信號(hào)通路、通過MHCⅡ類分子進(jìn)行抗原加工和外源性抗原肽的呈遞、通過MHCⅡ類分子進(jìn)行抗原加工和抗原肽的呈遞；在CC組中，其主要富集在MHCⅡ類蛋白復(fù)合物、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜腔側(cè)、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜腔側(cè)組成部分；在MF組中，其主要富集在MHCⅡ類受體活性、抗原肽結(jié)合、跨膜信號(hào)受體活性；在KEGG通路富集中，其主要與哮喘、移植物抗宿主病、同種異體排斥反應(yīng)等通路相關(guān)(表3)。

表3 基因模塊的GO功能和KEGG通路富集分析Table 3 Functional and pathway enrichment analyses of gene module

圖4 DEGs的PPI網(wǎng)絡(luò)每個(gè)節(jié)點(diǎn)代表各基因?qū)?yīng)的蛋白質(zhì)，連接各節(jié)點(diǎn)的邊代表蛋白質(zhì)之間的互作關(guān)系，節(jié)點(diǎn)連邊越多代表其互作關(guān)系越密切。Fig.4 PPI network of DEGsEach node represents the protein corresponding to each gene，and the edge connecting each node represents the interaction between proteins.The more edges the nodes are connected with，the closer the interactions between them are.

圖5 PPI網(wǎng)絡(luò)中最顯著的基因模塊橙色是上調(diào)基因，藍(lán)色是下調(diào)基因。Fig.5 The most significant gene module from the PPI networkOrange represents up-regulated genes，and blue represents down-regulated genes.

3 討論

3.1 哮喘急性發(fā)作患兒和健康兒童之間存在DEGs

哮喘是一種復(fù)雜的遺傳疾病，幾十年來一直是基因組研究的目標(biāo)[20]。兒童哮喘的表型異質(zhì)性顯著阻礙了我們對其病原和決定因素的理解。隨著研究技術(shù)的革新，我們已在導(dǎo)致哮喘早期發(fā)病環(huán)境和遺傳因素方面取得了重要進(jìn)展。目前，通過GWAS分析人們已鑒定出超過40個(gè)與哮喘相關(guān)的基因變異[21]，例如:通過ORMDL3和GSDMB的差異調(diào)節(jié)，染色體17q21上的單核苷酸多態(tài)性(single nucleotide polymorphism，SNP)可導(dǎo)致哮喘[22]；IL1RL1和IL18R1相關(guān)的2號(hào)染色體上的基因座與哮喘有關(guān)，9號(hào)染色體上IL33側(cè)翼的SNP也與哮喘有關(guān)聯(lián)[23]。此外，Gu等[24]研究發(fā)現(xiàn)，在中國人群中FCRL3和FCRL5基因中新鑒定的SNP與哮喘合并過敏性鼻炎的風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)，如FCRL5中的rs6692977 CT基因型和T等位片段顯著升高，CC基因型和C等位片段顯著降低；FCRL3中的rs7528684 A等位片段和rs10489678 G等位片段升高，提示遺傳變異可能在哮喘患兒表型的發(fā)展中起作用。Guo等[25]針對102名哮喘兒童和80名健康兒童的研究結(jié)果顯示，LTα和NQO1基因的多態(tài)性與兒童哮喘有關(guān)。

哮喘是一個(gè)動(dòng)態(tài)變化的過程，哮喘急性發(fā)作時(shí)機(jī)體處于高敏反應(yīng)狀態(tài)，患兒的痛苦程度猶為明顯，因此知曉該時(shí)期基因變化模式是探尋緩解患兒疾患手段的關(guān)鍵。但目前針對兒童哮喘急性發(fā)作方面的研究十分有限，故探索哮喘急性發(fā)作患兒和健康兒童之間存在的DEGs，分析這些DEGs的功能信息，對深入了解該病的作用因素，探尋靶向性干預(yù)方法十分必要。

本研究基于GEO數(shù)據(jù)庫對兒童哮喘急性發(fā)作基因表達(dá)譜數(shù)據(jù)集GSE103166進(jìn)行了分析，確定了哮喘急性發(fā)作患兒與健康兒童之間存在的78個(gè)DEGs，其中上調(diào)基因49個(gè)，下調(diào)基因29個(gè)。這些基因可能與兒童哮喘急性發(fā)作有關(guān)，為了更好地理解這些DEGs的重要性及功能作用，我們對所得DEGs展開了GO和KEGG富集分析，并做了進(jìn)一步鑒定，最終獲取一個(gè)涵蓋5個(gè)關(guān)鍵基因的重要基因模塊，這些關(guān)鍵基因可富集到γ干擾素介導(dǎo)的信號(hào)通路、哮喘通路等。對關(guān)鍵基因分子生物學(xué)機(jī)制的靶向分析，有利于我們進(jìn)一步明確這些關(guān)鍵基因與兒童哮喘急性發(fā)作之間是否存在某些已知關(guān)聯(lián)性，或者是否具有某些未被證實(shí)的潛在研究價(jià)值。

3.2 兒童哮喘急性發(fā)作關(guān)鍵基因的分子生物學(xué)機(jī)制

成人哮喘與兒童哮喘在遺傳關(guān)聯(lián)方面有所不同。有研究認(rèn)為，在兒童中評(píng)估的遺傳關(guān)聯(lián)可以說是與哮喘診斷的因果關(guān)聯(lián)，在成人中評(píng)估的遺傳關(guān)聯(lián)則可以說是哮喘的持續(xù)性，而引起兒童哮喘的基因可能與引起哮喘持續(xù)性的基因不同[26]。一項(xiàng)多國研究的分層分析發(fā)現(xiàn)，17q風(fēng)險(xiǎn)SNP rs7216389-T的關(guān)聯(lián)僅限于哮喘早期發(fā)作病例，特別是在幼兒期(0～5 歲)和青少年期(14～17 歲)，而在成人病例中則沒有關(guān)聯(lián)[27]。其他證據(jù)表明，哮喘發(fā)作的年齡可能受遺傳因素影響，早期發(fā)作更有可能暗示該疾病的遺傳原因[21]。在本研究中，通過篩選最終得到以下5個(gè)與兒童哮喘急性發(fā)作密切相關(guān)的關(guān)鍵基因，即HLA-DPB1、HLA-DQB1、HLA-DQB2、MT2A 和 KIF11。

3.2.1 關(guān)鍵基因HLA-DPB1、HLA-DQB1及HLADQB2

人類白細(xì)胞抗原(human leucocyte antigen，HLA)在人類免疫性疾病、移植、宿主抵抗感染以及所有已知的哮喘危險(xiǎn)因素中起著至關(guān)重要的作用[28]。HLAⅡ類分子(含DP、DQ等亞區(qū))可呈遞外源性抗原肽，其通過與CD4+T輔助細(xì)胞結(jié)合[29]，對免疫應(yīng)答起到作用。相關(guān)研究已證實(shí)，一些HLAⅡ類等位基因可能導(dǎo)致小兒哮喘的易感性或保護(hù)性[30]。

HLA-DPB1是HLAⅡ類分子DP區(qū)的基因。針對亞洲人群的GWAS發(fā)現(xiàn)，HLA-DP是小兒哮喘的易感基因，其中，HLA-DPB1*0901與小兒哮喘有關(guān)[31]。Caraballo 等[32]報(bào)道，在混血兒人群(歐洲和非洲血統(tǒng)的混血人群)中，HLA-DPB1*0401在過敏性哮喘患者中顯著降低。

HLA-DQB1和HLA-DQB2是HLAⅡ類分子DQ區(qū)的基因。關(guān)于HLA-DQB1與兒童哮喘的研究，目前已有一些報(bào)道。針對中國人群的一項(xiàng)研究表明，HLA-DQB1*0201與哮喘呈正相關(guān)，HLADQB1*0301等位基因與哮喘呈負(fù)相關(guān)[33]。Mishra等[30]針對103名支氣管哮喘兒童和152名健康人的研究結(jié)果顯示，HLA-DQB1*03和HLA-DQB1*02:01等位基因與哮喘有顯著的正相關(guān)性。Movahedi等[34]研究表明，在哮喘患兒中，HLA-DQB1*0603和0604等位基因的水平顯著高于正常對照組兒童，而HLA-DQB1*0501和0602的水平則明顯低于正常對照組兒童。需要指出的是，當(dāng)前針對HLADQB2與兒童哮喘的研究尚未查詢到相關(guān)報(bào)道，這可能與HLA-DQB1和HLA-DQB2互為彼此的重要旁系同源物，大家擇一研究有關(guān)。

由于HLAⅡ抗原在免疫應(yīng)答與調(diào)節(jié)方面起重要作用，故HLA-DPB1、HLA-DQB1以及HLADQB2與免疫應(yīng)答密切相關(guān)，推斷其可能是通過免疫調(diào)節(jié)對兒童哮喘急性發(fā)作產(chǎn)生影響。

3.2.2 關(guān)鍵基因MT2A與KIF11

金屬硫蛋白2A(metallothionein 2A，MT2A)是金屬硫蛋白家族的成員。該家族蛋白質(zhì)可起抗氧化劑的作用，并在重金屬的解毒中起作用。迄今為止，對于MT2A的研究主要著眼于肝癌，尚未有該基因與兒童哮喘或成人哮喘相關(guān)的研究報(bào)道，但經(jīng)過文獻(xiàn)梳理，我們發(fā)現(xiàn)MT2A或許可以通過以下途徑對兒童哮喘起到調(diào)節(jié)作用。1)氧化應(yīng)激反應(yīng)。相關(guān)研究報(bào)道，髓過氧化物酶(myeloperoxidase，MPO)相關(guān)的螨過敏和總抗氧化能力(total antioxidant capacity，TAC)相關(guān)的肺功能參數(shù)與兒童哮喘的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)密切相關(guān)[35]；空氣污染中常見的細(xì)顆粒物經(jīng)吸入后會(huì)深層滲透到呼吸道中，直接誘發(fā)炎癥和氧化應(yīng)激，這可能會(huì)進(jìn)一步加重哮喘的發(fā)展和進(jìn)程[36]。根據(jù)MT2A基因的抗氧化作用，我們認(rèn)為它或許可通過氧化應(yīng)激反應(yīng)對兒童哮喘急性發(fā)作產(chǎn)生作用；2)免疫反應(yīng)。有研究表明，抗氧化基因(MT1和MT2)的藥理或遺傳誘導(dǎo)可影響白介素-17(interleukin-17，IL-17)的水平[37]。在哮喘兒童中有研究檢測到高水平的血清IL-17，該研究認(rèn)為IL-17+T細(xì)胞與兒童哮喘的嚴(yán)重程度有關(guān)[38]。哮喘的風(fēng)險(xiǎn)是一種遺傳特征，部分由改變的樹突狀細(xì)胞(dendritic cell，DC)表觀基因組介導(dǎo)。DC從哮喘母親的新生兒轉(zhuǎn)移到非哮喘母親的新生兒，可增加接受者的哮喘易感性[39]。DC是先天和適應(yīng)性免疫反應(yīng)的關(guān)鍵因素，在其成熟過程中可以顯著上調(diào)MT2A[40]。在本研究的哮喘兒童中，MT2A也呈上調(diào)趨勢，由此我們認(rèn)為，MT2A可能是從免疫調(diào)節(jié)角度出發(fā)對兒童哮喘急性發(fā)作產(chǎn)生影響，推測其可用作判斷兒童哮喘發(fā)作的一項(xiàng)新指標(biāo)；3)哮喘相關(guān)信號(hào)通路。在敲除MT2A的小鼠中，NF-κB信號(hào)通路表現(xiàn)出明顯的免疫反應(yīng)性，表明MT2A可以調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)介導(dǎo)的細(xì)胞炎癥反應(yīng)[41]，不僅如此，MT在細(xì)胞系中沉默也會(huì)影響腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)的表達(dá)[42]；另外，有報(bào)道發(fā)現(xiàn) MT2A 與PI3K/Akt信號(hào)通路直接相關(guān)[43]。眾所周知，在哮喘疾病中，TNF-α/NF-κB信號(hào)通路與哮喘炎癥相關(guān)，而PI3K/Akt信號(hào)通路與哮喘氣道重塑關(guān)系密切，故推測本研究鑒定出的關(guān)鍵基因MT2A或可通過PI3K/Akt、TNF-α/NF-κB 信號(hào)通路對兒童哮喘急性發(fā)作起到調(diào)控作用。

KIF11(kinesin family member 11，另一常用名為Eg5)是驅(qū)動(dòng)蛋白超家族成員。該蛋白質(zhì)家族的成員參與各種紡錘體動(dòng)力學(xué)，屬于有絲分裂驅(qū)動(dòng)蛋白。目前，對于KIF11的研究多體現(xiàn)在癌癥方面，尚未見有關(guān)于兒童哮喘/成人哮喘的相關(guān)報(bào)道，但根據(jù)KIF11蛋白的上述屬性，推測它或許與兒童哮喘氣道重塑或哮喘相關(guān)信號(hào)通路有關(guān)。1)氣道重塑。氣道平滑肌層增厚是哮喘重要病理表現(xiàn)之一，而氣道平滑肌層厚度的增加主要?dú)w因于細(xì)胞分裂的增強(qiáng)，KIF11通常作用于微管，直接參與細(xì)胞分裂過程，本研究中核心基因KIF11呈上調(diào)趨勢，提示其可能與兒童哮喘急性發(fā)作的氣道重塑相關(guān)；2)哮喘相關(guān)信號(hào)通路。有研究發(fā)現(xiàn)，KIF11的表達(dá)與Wnt激活的基因特征呈正相關(guān)，同時(shí)KIF11可增強(qiáng)β-catenin的核易位，從而激活經(jīng)典的Wnt信號(hào)通路[44]。在哮喘發(fā)病過程中，Wnt、β-catenin的含量會(huì)增高，故推測KIF11可能通過Wnt/β-catenin通路影響兒童哮喘急性發(fā)作。在探索與KIF11相關(guān)通路過程中，我們發(fā)現(xiàn)一篇關(guān)于p38α MAPK影響KIF11定位的報(bào)道[45]，但該文側(cè)重于闡述KIF11過表達(dá)對受p38α MAPK影響的紡錘體的作用，關(guān)于二者之間作用機(jī)制的研究較少，目前僅查閱到二者可能是通過ETS樣蛋白1(ETS like-1 protein，ELK-1)等連接因子相互作用來調(diào)節(jié)紡錘體的組裝和有絲分裂過程的假說[46]?？偟膩碇v，KIF11在兒童哮喘急性發(fā)作中的作用或許和ERK/p38 MAPK通路有聯(lián)系，但有待進(jìn)一步證實(shí)。

綜上所述，本研究共篩選出5個(gè)與兒童哮喘急性發(fā)作相關(guān)的關(guān)鍵基因。綜合大量文獻(xiàn)報(bào)道，這些關(guān)鍵基因中有3個(gè)基因(HLA-DPB1、HLA-DQB1和HLA-DQB2)的諸多位點(diǎn)已被證實(shí)與兒童哮喘存在強(qiáng)相關(guān)性，有兩個(gè)基因(MT2A和KIF11)尚未有與哮喘相關(guān)的直接報(bào)道。結(jié)合MT2A和KIF11已報(bào)道的相關(guān)功能，我們認(rèn)為，作為兒童哮喘急性發(fā)作的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)基因，MT2A和KIF11在兒童哮喘急性發(fā)作的發(fā)生、發(fā)展過程中扮演重要角色，或許可以成為兒童哮喘病理機(jī)制及防治研究的新方向，具有潛在的研究價(jià)值與研究意義。