何敏超,汪鴻浩

(華南理工大學(xué)附屬第二醫(yī)院,廣州市第一人民醫(yī)院,廣東 廣州 510180)

視神經(jīng)脊髓炎譜系疾病(neuromyelitis optica spectrum disorders,NMOSD)是一種選擇性侵襲損傷視神經(jīng)和脊髓的中樞神經(jīng)系統(tǒng)自身免疫病,累及視神經(jīng)和脊髓,臨床上多為復(fù)發(fā)病程,相對于多發(fā)性硬化,該病亞洲人群更常見。目前認(rèn)為細(xì)胞及體液介導(dǎo)的免疫反應(yīng)均參與發(fā)病,導(dǎo)致?lián)p傷部位出現(xiàn)炎癥反應(yīng)。視神經(jīng)脊髓炎(NMO)機(jī)制與多發(fā)性硬化(multiple sclerosis,MS)不同,絕大多數(shù)患者中會出現(xiàn)抗水通道蛋白4(aquaporin4,AQP4)的IgG抗體(aquaporin4-IgG,AQP4-IgG),可作為NMO特異性的標(biāo)志,AQP4-IgG與構(gòu)成血腦屏障的星形膠質(zhì)細(xì)胞的AQP4分布部位一致,能與其特異性結(jié)合,表明NMO是一種自身免疫性通道病。在臨床治療上,可使用糖皮質(zhì)激素、免疫球蛋白、免疫抑制劑(如硫唑嘌呤等),和針對B細(xì)胞的單克隆抗體(如利妥昔單抗)等。NMO與遺傳和環(huán)境因素均密切相關(guān),是遺傳和環(huán)境因素相互作用的結(jié)果。雙生子以及家系研究結(jié)果表明,顯示家族性NMO發(fā)病率預(yù)期值較散發(fā)性病例高,患者親屬中出現(xiàn)該疾病的概率增加,表明遺傳因素在疾病中起了重要的作用[1]。為闡明基因遺傳因素與NMO的關(guān)系,我們參考了歷年文獻(xiàn)及綜述[2～5],并對最新研究進(jìn)行追蹤,從人類白細(xì)胞抗原,抗體多態(tài)性及細(xì)胞因子多態(tài)性三個方面為未來該領(lǐng)域相關(guān)研究的方向鋪墊基礎(chǔ)。

1 人類白細(xì)胞抗原基因(HLA)多態(tài)性與NMO的關(guān)系

1.1 HLA多態(tài)性具有人種、地域的差距人類主要組織相容性復(fù)合體(major histocompatibility complex,MHC)基因區(qū)域位于人類第6號染色體短臂,主要編碼人類白細(xì)胞抗原 (human leukocyte antigen,HLA),有高度遺傳多態(tài)性,也有人種、地域差異,例如廣東漢族人群的HLA-DPB1*2101具有的高頻現(xiàn)象。人類MHC區(qū)域分為三個區(qū)域,因此HLA基因也有3類,I類和II類區(qū)域已被廣泛報道與自身免疫性疾病有關(guān),其中II類包含DP、DQ、DR等亞區(qū),機(jī)制在于HLA-DRB1編碼可呈現(xiàn)的主要組織相容性類(MHC) II分子CD4+T細(xì)胞的相關(guān)抗原導(dǎo)致一系列炎癥反應(yīng)。MHC III類區(qū)域與NMOSD相關(guān)研究報道則較少。目前有多項文獻(xiàn)研究不同人群的HLA區(qū)域基因多態(tài)性與NMOSD的相關(guān)性。

1.2 HLA多態(tài)性和NMOSD易感性一項巴西黑白混血人群的研究[6]顯示,與健康對照組相比,NMO患者中HLA-DRB1*03等位基因組,與MS的過表達(dá)基因(DRB1*15等位基因組)不同,NMO與HLA-DRB3易患基因相關(guān),而MS與HLA-DRB5相關(guān)。HLA-DBB1*01和DRB1*10與NMO的關(guān)聯(lián)性和敏感性相關(guān)。通過比較里約熱內(nèi)盧的NMO和MS患者HLAⅡ類等位基因[7]。既往的日本人群研究可見HLA-DPB1*0501等位基因的頻率在NMO中顯著高于健康對照組,而Yoshimura等確認(rèn)在日本人群中DPB1*0501基因與NMO-IgG抗體產(chǎn)生有關(guān),還發(fā)現(xiàn)HLA-DRB1*1602也可能與抗體產(chǎn)生相關(guān)[8]。我國人群也再次確認(rèn)了DPB1*0501與AQP4抗體陽性患者具有相關(guān)性[9]。法國地區(qū)高加索人群研究顯示NMO組DPB1*0501等位基因未升高,該等位基因與白人患者的NMO沒有關(guān)聯(lián),而HLA-DRB1*01及HLA-DRB1*03等位基因與NMO-IgG抗體陽性的NMO患者密切相關(guān)[10]。HLA-DRB1*15與多發(fā)性硬化相關(guān),但HLA-DRB1*1501的單核苷酸多態(tài)性rs3135388則與多人群來源的NMOSD患者(梅奧診所診治的,來自世界各地的164例患者)無關(guān)[11]。對芬蘭人群的HLA研究表明,除2例患者在C3ORF20、PDZD2、C5ORF47和ZNF606中有4個錯義變異,1例患者有DZD2變體外,未發(fā)現(xiàn)明確的致病基因,結(jié)果不支持NMOSD為單一遺傳病因[12]。歐洲的全基因組薈萃研究結(jié)果顯示在人類MHC區(qū)域發(fā)現(xiàn)補(bǔ)體成分4(complement component 4)基因多態(tài)性可能是NMOSD的易感基因[13]。同時發(fā)現(xiàn)在HLA-DQA1區(qū)域中,rs28383224 位點與 NMO 相關(guān)性較強(qiáng)[13]。類似結(jié)果在日本人群中也可發(fā)現(xiàn)HLA-DQA1*05:03位點與NMO的發(fā)病存在顯著正相關(guān)[14]。其機(jī)制在于LA-DQA1*05:03在細(xì)胞表面的表達(dá)水平明顯高于其他DQA1等位基因,其表達(dá)強(qiáng)烈依賴于α1結(jié)構(gòu)域的氨基酸序列,并優(yōu)先選擇75位亮氨酸,由HLA-DQA1*05:03編碼的HLA-DQ優(yōu)先呈現(xiàn)免疫優(yōu)勢的AQP4肽,并且在HLA-DQA1*05:03存在時,肽主要組織相容性復(fù)合體(peptide major histocompatibility complexes,pMHCs)比其他HLA-DQA1等位基因在能量上更穩(wěn)定[15]。但在我國的一項研究結(jié)果中卻未發(fā)現(xiàn) rs28383224 多態(tài)性是漢族人群NMO的危險因素,NMO與對照組的比較現(xiàn)實該基因型頻率和等位基因頻率分布差異均無統(tǒng)計學(xué)意義[16]。我國南方漢族人群中的研究顯示NMOSD患者的DRB1*0901 頻率比對照組低,但及DPB1*0501 的DRB1*1602頻率則較正常人群及多發(fā)性硬化組更高[9]。日本人群證實了HLA-DPB1*0501與NMOSD有相關(guān)性,隨后的日本人群研究再次確認(rèn)了這兩個結(jié)論:與健康對照組相比,AQP4陽性的NMO/NMOSD患者DRB1*0901的頻率顯著降低,DRB1*1602和DPB1*0501的頻率顯著升高[8]。

1.3 HLA區(qū)域單倍型和NMOSD易感性PRRC2A(稱BAT2)位于MHC III區(qū)域內(nèi),是多種自身免疫性疾病的易感基因。有研究表明PRRC2A作為遺傳易感基因,可增加中國漢族NMOSD和MS的發(fā)病風(fēng)險,但與NMOSD關(guān)系更為密切,rs2736163、rs2726157、rs2242659、rs9366785 4個位點在NMOSD AQP4+/AQP4 -組均與健康組顯示出顯著的統(tǒng)計學(xué)差異,而rs1046089可降低 NMOSD的發(fā)病風(fēng)險。單倍型分析發(fā)現(xiàn)TCAGCAATAG和ACATAGTAG單倍體型分別在NMOSD AQP4+和NMOSD AQP4-中具有統(tǒng)計學(xué)差異,可分別增加患者易感風(fēng)險[1]。NMO與HLA基因以及補(bǔ)體途徑和鉀通道的突變有關(guān),使用單倍型分析在塞爾維亞貝爾格萊德人群中進(jìn)行研究可發(fā)現(xiàn)HLA-A*01、B*08、DRB1*03和HLA-A*01、B*08、C*07、DRB1*03、DQB1*02兩種單倍型在NMO患者中較正常人群流行,這些單倍型中的HLA分子可能會在幾個位點與AQP4相結(jié)合,增加NMO發(fā)生的風(fēng)險[17]。一項印度南部的研究顯示,HLA-DRB1*10、DRB1*10-DQB1*05及HLA-DRB1*15-DQB1*03等位基因單倍型與NMO顯著相關(guān),而DRB1*14等位基因、DRB1*14-DQB1*05單倍型對NMO具有保護(hù)作用[18]。

2 非HLA基因和NMOS的易感性分析

2.1 AQP4基因多態(tài)性對于NMO來說,最重要的結(jié)合抗原為AQP4。AQP4-IgG抗體是NMOSD的特征性病理生理變化,能通過(ADCC和CDC效應(yīng))破壞星形膠質(zhì)細(xì)胞,因此尋找 AQP4基因多態(tài)性是一項研究熱點[4]。目前對AQP4基因多態(tài)性與NMO的關(guān)系有所爭議。人類AQP4基因在非翻譯區(qū)(untranslatedregions,UTR),包括5’-UTR和3’-UTR區(qū),存在多個單核苷酸多態(tài)性位點。AQP4基因3′-UTR區(qū)的SNP與國人NMOSD臨床表型具有相關(guān)性,miRNA 323-3p通過與AQP4基因3′-UTR區(qū)某一特定SNP位點(rs1058424,rs3763043,rs335929,rs6508459等)結(jié)合并調(diào)節(jié)來參與NMO發(fā)病。一項納入208 例中國 AQP4-IgG陽性NMOSD病例的研究中,對AQP4的單核苷酸多態(tài)性(SNP)位點中的基因型頻率進(jìn)行分析,可見兩個3′ UTR SNPs 區(qū)的基因(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,而3′ UTR單倍體型ATATGGAT可能對NMO的發(fā)病有保護(hù)作用[19]。AQP4基因啟動子區(qū)域或編碼區(qū)的變異或多態(tài)性可影響靶蛋白AQP4表達(dá),因此可能參與NMOSD的發(fā)病。Matiello等[20]對177例散發(fā)的和14例家族性的NMO患者、220例經(jīng)典多發(fā)性硬化患者及1143名健康對照組的AQP4基因進(jìn)行分析,結(jié)果在8個候選單核苷酸多態(tài)性(single-nucleotide polymorphisms,SNPs)中,發(fā)現(xiàn)在患者中3例美國非洲裔NMOSD患者中(其中兩人有基因相關(guān)聯(lián)性)及1例對照組中,18號染色體22695167位點D184E (NC 18.8;chrom pos. 22695167: T>A)與NMO的發(fā)病相關(guān),出現(xiàn)非同義突變。另外,在Arg19 (R19I和R19T)尚檢測到2種不同的錯義等位基因突變。因此他們得到結(jié)論,除1個罕見SNP外,未檢測到SNP與NMO相關(guān),不支持AQP4遺傳變異導(dǎo)致NMO整體易感性的假設(shè)。

王青松等[21]對72例NMO患者基因進(jìn)行研究,在AQP4基因5號外顯子區(qū)域共發(fā)現(xiàn)3個單核苷酸多態(tài)性位點,分別為第9414位、第9416位、第9524位核苷酸位點,其突變引起了血清抗體滴度的增加,可能對AQP4基因胞外特異性多肽片段產(chǎn)生重要影響,而在對照研究組中均未發(fā)現(xiàn),其機(jī)制可能是最終影響了抗原抗體結(jié)合。南方漢族人群的研究中,AQP4抗體陽性患者的AQP4啟動子0-1003 bp (A-G)位點多態(tài)性頻率顯著高于陰性患者及對照組,無論AQP4抗體是否陽性,所有患者的AQP4啟動子1 -401 bp～-400 bp (C插入)位點多態(tài)性頻率顯著高于對照組,而AQP4 SNP與多數(shù)漢族AQP4-IgG陽性患者發(fā)病無明顯相關(guān)性,但少數(shù)患者可能存在AQP4基因多態(tài)性改變,例如SNP rs3763043的G>A及rs14393的C>A[22]。但針對中國北方人群的NMO研究則有不同意見,在6個AQP4 snp通過高分辨率熔融(high-resolution melting,HRM)方法進(jìn)行基因分型后結(jié)果顯示AQP4常見基因多態(tài)性與AQP4的易感性無關(guān)[23]。類似觀點的還有一項韓國研究,他們選擇7個常見的AQP4 多態(tài)性位點進(jìn)行分析,結(jié)果顯示無相關(guān)性[24]。日本一項研究[25]對16例NMO患者及255名健康對照者進(jìn)行了比較,對AQP4基因全外顯子擴(kuò)增,結(jié)果在任何編碼外顯子區(qū)域未檢測到已知或新的突變。在AQP抗體陽性的患者中啟動子區(qū)-810 bp位點(rs2075575)T等位基因的頻率明顯高于對照組,其余位點與對照組相比無顯著差異,他們認(rèn)為rs2075575的T等位基因是AQP4-IgG陽性NMO的風(fēng)險因素。這與中國南方漢族人研究結(jié)果相反[26],原因可能在于存在連鎖不平,種族因素等因素。

2.2 細(xì)胞因子相關(guān)基因細(xì)胞因子在免疫反應(yīng)中起重要作用,其基因多態(tài)性與NMOSD患者易感是否相關(guān)是一個研究熱點。腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor,TNF)包括α和β(TNF-α和 TNF-β)兩種,在免疫應(yīng)答過程中起誘導(dǎo)細(xì)胞程序性死亡或凋亡的作用,并參與調(diào)節(jié)增殖、分化、生長和免疫反應(yīng)。一項針對50例NMOSD患者的研究[27]顯示,雖然NMOSD組血清TNFα及TNFβ水平在急性期高于緩解期和健康對照組,但TNFα基因(rs1800629)和 TNFβ基因(rs909253)的多態(tài)性與 NMOSD 患者的易感性不相關(guān),可能原因在于調(diào)節(jié)TNFα和 TNFβ分泌的基因位點為其他位點、其他基因或連鎖基因共同調(diào)節(jié)。干擾素-γ(interferon-γ,IFN-γ)在NMOSD發(fā)病中起促進(jìn)作用[28]。rs2430561位點與IFN-γ的生成關(guān)系密切,但I(xiàn)FN-γ的rs2430561(A/T)和rs2234685(A/G)基因多態(tài)性與NMOSD易感性不相關(guān)[29]。NMOSD患者中可發(fā)現(xiàn)一種新的TNFSF13B變異位點(3’UTR區(qū)變異,c.*14T>C)[1]。白細(xì)胞介素-7 (IL-7)和白細(xì)胞介素-7受體α (IL-7Rα)在在自身免疫淋巴細(xì)胞的分化中起作用,在中國東南部漢族人群中IL-7RA變異(rs6897932)與NMO特別是NMO-IgG陽性患者相關(guān),IL-7變異(rs1520333)與MS患者相關(guān)[30]。上述研究均表明NMOSD與MS兩種疾病的遺傳背景不同。而在中國東南部漢族人群中,NMO患者IL-7的rs763780 T等位基因和TT基因型的頻率顯著高于對照組,該基因型可能增加南方漢族對NMO的易感性[31]。分化抗原群58(Cluster of differentiation 58,CD58),CD40,CD226,膽固醇-羥化酶、白介素2受體α亞基、Fc受體樣3、線粒體基因都被認(rèn)為與NMO有關(guān)系,多項實驗對此進(jìn)行了研究[32]。一項納入162例患者的CD40基因SNP與NMOSD相關(guān)性研究中,結(jié)果顯示rs3765459變異與NMOSD易感相關(guān);而 rs6074022,rs1883832,rs4810485可能為NMOSD的保護(hù)基因(但經(jīng)Bonferroni調(diào)整后無顯著差異)[33]。信號傳導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活蛋白(signal transducer and activator of transcription,STAT) 包括7個結(jié)構(gòu)和功能相關(guān)的蛋白,STAT4與Thl細(xì)胞產(chǎn)生細(xì)胞因子相關(guān)。Shi等在233例確診NMOSD患者人群中檢測了5個STAT4 SNPs,發(fā)現(xiàn)4個SNPs(rs7574865 T,rs10181656 G,rs10168266 T,rs13426947 A)與NMOSD風(fēng)險增加有顯著相關(guān),rs7601754的G等位基因則對NMOSD具有保護(hù)作用[34]。Fc受體樣3(Fc receptor-like 3,FCRL3)基因與炎癥脫髓鞘疾病相關(guān),一項納入132例NMOSD患者的研究[35]顯示,對FCRL3基因研究顯示,4個SNP位點,rs7528684,rs945635,rs3761959和rs2282284(FCRL3_3*C, 5*C, 6*A, 8*G)與NMOSD易感性相關(guān),可能為中國漢族人口的NMO的易感基因。另一項納入150例患者的研究[36]中,在FCRL3的15個SNPs中選出6個進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)-1901A>G的G等位基因及-658C>T的T等位基因為中國人群的遺傳危險因素。。CD226基因的非同義交換與自身免疫疾病相關(guān),在一項中國南方漢族人群的研究顯示,CD226 Gly307Ser(rs763361)的TT基因型可能與南方漢族的NMO風(fēng)險相關(guān),而與MS無關(guān)[37]。膽固醇-羥化酶(cholesterol 7-hydroxylase,CYP7A1)基因啟動區(qū)的SNP(rs3808607)對NMO具有保護(hù)作用,攜帶rs3808607“G/G”基因型的患者比攜帶“T/G”基因型的患者對NMO風(fēng)險的保護(hù)作用更高,在一項98例韓國NMO患者的研究中可見CD58的基因突變也與NMO的易感性相關(guān),其機(jī)制可能為rs2300747的A等位基因可能會降低CD58 RNA的表達(dá),從而增加NMO的風(fēng)險,同時rs1016140的G等位基因?qū)е耇細(xì)胞活性增加,從而使AQP4抗體進(jìn)入中樞神經(jīng)系統(tǒng)(CNS),最終導(dǎo)致NMO的發(fā)生[38]。我國一項230例NMO患者的研究[39]則認(rèn)為CD58基因的5個SNPs與NMOSD風(fēng)險增加顯著相關(guān)(rs2300747、rs1335532、rss56302466、rs1016140和rs12044852),單倍型TAGCCCAA顯著增加NMOSD的風(fēng)險,而TATTACGG顯著降低風(fēng)險。在中國廣州一項納入198例NMO患者的研究中,B細(xì)胞支架蛋白與錨蛋白重復(fù)序列1(B cell scaffold protein with ankyrin repeats 1,BANK1)的rs4522865、信號傳導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子(signal transducer and activator of transcription 4,STAT4)的rs7574865及一般轉(zhuǎn)錄因子Iii(general transcription factor Iii,GTF2I)的rs73366469與NMO具有相關(guān)性[40]。臺灣的一項利用全外顯子組測序(whole exome sequencing,WES)研究NMO患者中CD33基因變異情況,發(fā)現(xiàn)CD33基因第4外顯子缺失19個堿基對,導(dǎo)致移碼過早截斷蛋白分離,CD33抑制功能的喪失最終影響NMO患者免疫系統(tǒng)的調(diào)節(jié)[41]。患者對激素治療的反應(yīng)效果不同,為研究對甲基強(qiáng)的松龍治療反應(yīng)不同的NMO患者間是否存在基因差異,Dai等在中國漢族人群中進(jìn)行研究,結(jié)果可見ABCB1(ATP binding cassette subfamily B member 1,又叫做CD243)的G2677T/A (rs2032582)多態(tài)性與激素反應(yīng)相關(guān),GG基因型患者的視覺銳度(vision acuity,VA)評分變化明顯低于T/A基因型患者,T/A基因型比GG及G T/A基因型在糖皮質(zhì)激素抵抗的風(fēng)險分別增加3.53倍和2.67倍,而AQP4-IgG+的患者TAT/TTT單倍型(ABCB1 C3435T- 2677T/A-C1236T)較其他單倍型具有保護(hù)作用(糖皮質(zhì)激素抵抗可能為0.54倍)[42]。一項針對中國漢族人群的B淋巴樣酪氨酸激酶(B-lymphoid tyrosine kinase,BLK)研究中,rs2248932的次要等位基因G與NMOSD具有相關(guān)性,AQP4-IgG抗體陽性者的rs2248932次要等位基因G頻率顯著低于健康對照組,NMO患者抗體陰性群體中rs2248932的GG基因型頻率高于陽性者,BLK mRNA表達(dá)水平低于健康對照組,GG基因型具有保護(hù)作用[43]。

2.3 其他基因妊娠可顯著影響NMO的疾病過程,NMO的發(fā)生可能與雌激素有關(guān),雌激素受體(estrogen receptor,ER)可分為ERα和ERβ兩種。我國漢族健康人群ERα基因型的分布以pp型、xx型及ppxx型為主,PP型和XX型占少數(shù)。ERα基因XbaⅠ多態(tài)性與NMO相關(guān),Xx基因型為危險因素,其病程長于XX基因型,而ERα基因PvuⅡ、ERβ基因RsaⅠ和AluⅠ的多態(tài)性均與NMO無關(guān)。白介素2受體α亞基(interleukin 2 receptor alpha subunit,IL2RA)抑制機(jī)體的的免疫功能,使其處于平衡狀態(tài)。Dai等研究了中國南方漢族人群中IL2RA SNP rs2104286和rs12722489以及IL7RA SNP rs6897932與NMO的關(guān)系,結(jié)果顯示NMO患者IL2RA基因rs2104286(G)頻率顯著高于對照組,其他位點無相關(guān)性[44]。但在一項關(guān)于日本南方人群NMO的研究中,對IL2RA的rs2104286、rs12722489和rs7090512位點與NMO的研究中,未觀察到3種IL2RA的SNPs與疾病發(fā)展的顯著相關(guān)性[45]。腫瘤壞死因子配體超家族成員4 (tumor necrosis factor ligand superfamily member 4,TNFSF4) 編碼免疫系統(tǒng)重要的共刺激分子。既往歐洲人群的研究顯示CD6、TNFRSF1A和IRF8的單核苷酸多態(tài)性(snp)與MS之間存在關(guān)聯(lián),Park等研究了亞洲人群中(韓國)三個基因與NMO的關(guān)系,結(jié)果發(fā)現(xiàn)CD6基因中的1個SNP (rs12288280)和TNFRSF1A基因中的3個SNP (rs767455、rs4149577和rs1800693)與NMO相關(guān),IRF8多態(tài)性與NMO沒有關(guān)聯(lián)[46]。而Lian等在中國人群中發(fā)現(xiàn)TNFSF4的rs844648與NMOSD風(fēng)險增加相關(guān),在隱性模型下,rs844648和rs704840均與NMOSD的發(fā)生存在顯著相關(guān)性,連鎖不平衡分析顯示TNFSF4中存在兩個區(qū)域;在一個區(qū)塊中,單倍型Ars844648Grs704840顯著增加了NMOSD的風(fēng)險,而Grs844648Trs704840則降低了患病風(fēng)險[47]。對于線粒體DNA與NMO易感性的研究僅有病例報道,結(jié)果均為陰性,目前尚無明確證據(jù)支持線粒體DNA與NMO發(fā)病相關(guān)。全外顯子高通量測序未HLA,AQP4等熱門相關(guān)突變位點。