董明星 王喜霞 綜述 焦富勇 張維華,3 審校
(1.陜西中醫(yī)藥大學(xué),陜西咸陽 712000;2.陜西省川崎病診療中心/陜西省人民醫(yī)院兒童病院,陜西西安 710068;3.咸陽市兒童醫(yī)院,陜西咸陽 712000)
川崎病(Kawasaki disease, KD)又稱皮膚黏膜淋巴結(jié)綜合征,是以全身性中、小動(dòng)脈炎癥為主要病理改變的急性熱性出疹性疾病,主要表現(xiàn)為發(fā)熱、雙側(cè)非滲出性結(jié)膜炎、口唇及口腔黏膜改變、四肢末梢病變、皮疹和頸部淋巴結(jié)腫大[1]。KD 好發(fā)于 5 歲以下嬰幼兒,已成為發(fā)達(dá)國(guó)家小兒后天性心臟病的主要病因,且與成年后的心血管疾病關(guān)系密切[2]。目前治療KD通常采用高劑量靜脈注射免疫球蛋白(intravenous immunoglobulin,IVIG),但10%~20%的KD患者在接受IVIG治療后仍會(huì)出現(xiàn)持續(xù)高熱或復(fù)發(fā)。KD引起的冠狀動(dòng)脈損傷(coronary artery lesion, CAL)主要為冠狀動(dòng)脈擴(kuò)張和冠狀動(dòng)脈瘤(coronary artery aneurysm, CAA),一般來說,20%~25%未經(jīng)治療的KD 兒童和3%~5% IVIG 治療的KD 兒童會(huì)發(fā)生CAA,其中大約有20%的CAA 患兒可能需要有創(chuàng)心臟治療,CAL 主要發(fā)生在幼兒中(84%~86%的病例發(fā)生在6 月齡至5 歲的兒童中),且以男性多見(約為女性的1.5~1.8倍)[3]。
雖然KD的臨床特征、診斷和治療已經(jīng)十分明確,但其發(fā)病機(jī)制目前尚不清楚[4]。臨床和流行病學(xué)證據(jù)表明,炎癥反應(yīng)是由普遍存在的感染因素誘導(dǎo)的,KD在特定季節(jié)和新型冠狀病毒感染大流行中的發(fā)生有力地支持了該病的感染觸發(fā)因素,然而到目前為止,還沒有發(fā)現(xiàn)與其相關(guān)的特定病原體。KD在全世界范圍內(nèi)都有發(fā)生,但其發(fā)病具有明顯的種族及家族傾向性。通過對(duì)各個(gè)國(guó)家和地區(qū)的流行病學(xué)調(diào)查分析研究,KD主要好發(fā)于亞裔人群,發(fā)病率前三的國(guó)家或地區(qū)分別是日本、韓國(guó)和中國(guó)臺(tái)灣,而且移民到歐美地區(qū)的亞裔居民發(fā)病率仍高于歐美原住居民[5]。研究表明,KD存在某些易感性的遺傳因素,如同卵雙胞胎、父母有KD 病史及兄弟姐妹患有KD 均會(huì)導(dǎo)致發(fā)病率增加。全基因組關(guān)聯(lián)分析(genome-wide association study, GWAS)發(fā)現(xiàn)多個(gè)基因的多態(tài)性與KD發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)[6-7]。基因的多態(tài)性在決定疾病易感性和治療結(jié)果的個(gè)體間差異方面發(fā)揮著重要作用。有GWAS研究結(jié)果顯示,KD共檢測(cè)到2 923個(gè)相關(guān)差異表達(dá)基因,其中上調(diào)基因1 239個(gè),下調(diào)基因1 684個(gè)[8]。目前關(guān)于KD研究的基因可大致分為T細(xì)胞活化增強(qiáng)、B細(xì)胞信號(hào)失調(diào)、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β信號(hào)改變,以及細(xì)胞凋亡減少等幾類。本文主要對(duì)與T 細(xì)胞活化增強(qiáng)類相關(guān)基因進(jìn)行綜述,大量GWAS 研究結(jié)果證實(shí),肌醇三磷酸-激酶C(inositol-triphosphate 3-kinase C,ITPKC)、鈣釋放激活鈣調(diào)節(jié)蛋白1(calcium release-activated calcium modulator 1,ORAI1)、 γ 干擾素誘導(dǎo)蛋白10(interferon-γ-inducible protein-10,IP10)及微小核糖核酸-181(microRNA-181,miR-181)基因和KD 發(fā)生發(fā)展有著密切聯(lián)系[6-8],本文將主要介紹這些基因的單核苷酸多態(tài)性 (single nucleotide polymorphism, SNP)與KD 易感性及CAL 發(fā)生之間的關(guān)系,總結(jié)相關(guān)研究,為進(jìn)一步研究KD相關(guān)基因提供思路,同時(shí)希望能更好地指導(dǎo)KD的臨床診療工作。
ITPKC基因位于染色體19q13.2 上,作為鈣通道調(diào)節(jié)劑,通過磷酸化磷酸肌醇3 (inositol phosphate 3, IP3) 引起Ca2+/活化T 細(xì)胞核因子(nuclear factor of activated T cells, NFAT)通路的衰減,對(duì)T細(xì)胞起到負(fù)調(diào)節(jié)作用。IP3是Ca2+/NFAT通路中的一個(gè)次級(jí)信使,啟動(dòng)鈣從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)儲(chǔ)存中釋放,引起NFAT核易位,進(jìn)而引發(fā)細(xì)胞因子的釋放并啟動(dòng)免疫反應(yīng),降低T細(xì)胞的激活,從而減少白細(xì)胞介素(interleukin, IL)-2 產(chǎn)生。ITPKC基因突變會(huì)導(dǎo)致T細(xì)胞活化的異常調(diào)節(jié),ITPKC基因表達(dá)降低導(dǎo)致IP3 升高,鈣通道打開,使T 細(xì)胞過度活躍。NFAT在免疫系統(tǒng)中具有重要作用,與血管穩(wěn)定性、血管生成和內(nèi)皮細(xì)胞炎癥密切相關(guān)[9]。研究表明,血管內(nèi)皮細(xì)胞的損傷會(huì)增加NFATc1、NFATc3和炎癥因子的水平[10]。ITPKC基因還能夠通過Ca2+動(dòng)員調(diào)節(jié)核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域樣受體蛋白3(NOD-like receptor protein 3, NLRP3)炎性體的激活,NLRP3 炎性體是先天免疫系統(tǒng)對(duì)有害刺激(如病原體、死細(xì)胞和環(huán)境刺激物等)作出反應(yīng)的傳感器[11]。而激活NLRP3 炎性體所需的觸發(fā)因素包括高遷移率族蛋白B1/糖基化終產(chǎn)物受體/組織蛋白酶B信號(hào)、K+流出和Ca2+信號(hào)。有研究表示NLRP3炎性體的激活與KD患兒IL-1β和IL-18循環(huán)蛋白水平升高相關(guān)[11]。
多項(xiàng)研究顯示,一種帶有rs28493229的ITPKC基因變體被證明與KD易感性和CAL形成有顯著關(guān)聯(lián),其中包括中國(guó)、日本及印度的患者[12-14],且在日本人群中,發(fā)現(xiàn)其在IVIG無應(yīng)答KD患者中表達(dá)明顯高于IVIG應(yīng)答KD患者。研究表示,ITPKC基因中rs28493229 多態(tài)性對(duì)KD 癥狀具有抑制作用[12]。此外,變異的rs7251246 SNP 也顯示出與CAL 形成具有相關(guān)性[15]。另有研究結(jié)果顯示,ITPKC基因的rs28493229C 等位基因與急性期KD的卡介苗疤痕再激活顯著相關(guān)[16]。
ORAI1基因位于染色體12q24.31上,編碼由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)鈣傳感器基質(zhì)互作分子1(stromal interaction molecule 1, STIM1)激活的膜結(jié)合鈣通道亞基。ORAI1基因作為鈣池操縱性鈣內(nèi)流(store-operated calcium entry, SOCE)機(jī)制的一部分,在促進(jìn)T 細(xì)胞活性中起重要作用。STIM1會(huì)導(dǎo)致ORAI1基因構(gòu)象改變,使細(xì)胞外Ca2+進(jìn)入細(xì)胞質(zhì),導(dǎo)致鈣調(diào)磷酸酶去磷酸化和激活,并將NFAT 易位到細(xì)胞核中[17-19]。ORAI1基因也可以不依賴于STIM1 和SOCE,介導(dǎo)過敏毒素C5a 誘導(dǎo)的鈣內(nèi)流和中性粒細(xì)胞遷移[20]。在無功能ORAI1基因小鼠研究中,結(jié)果證實(shí)了ORAI1基因在T細(xì)胞介導(dǎo)的自身免疫中的重要性[17]。而且ORAI1基因功能性等位基因的純合缺失會(huì)導(dǎo)致染色體隱性遺傳免疫缺陷綜合征的發(fā)生[21]。
Onouchi 等[22]的研究顯示,ORAI1基因的rs3741596 SNP與KD易感性具有顯著關(guān)聯(lián),其在日本人群中的發(fā)病率是歐洲人群的20 倍。且在另一項(xiàng)研究中,rs3741596攜帶的G等位基因會(huì)增加KD患兒并發(fā)CAL 的概率[23]。但在對(duì)于中國(guó)臺(tái)灣人群研究中,ORAI1基因的2 個(gè)SNP (rs3741596 和rs75603737)均未發(fā)現(xiàn)與KD 有顯著相關(guān)性[24],這可能與不同種族的基因差異有關(guān)。對(duì)于ORAI1基因的SNP與KD及其并發(fā)癥之間的關(guān)系仍需進(jìn)一步研究。
IP10基因位于染色體4q21上,可由單核細(xì)胞-上皮細(xì)胞相互作用誘導(dǎo)產(chǎn)生,也可通過腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor, TNF) -α、γ 干擾素(interferon-γ, IFN-γ)、病毒RNA等與其G蛋白偶聯(lián)受體結(jié)合產(chǎn)生。IP10基因與其受體結(jié)合后,具有強(qiáng)大的淋巴細(xì)胞趨化活性,可趨化T細(xì)胞、單核細(xì)胞和自然殺傷細(xì)胞的聚集,促進(jìn)IL-6、IFN-γ 等炎性細(xì)胞因子的分泌[25]。IP10基因可通過與CXC 趨化因子受體3之間的相互作用產(chǎn)生肌醇磷酸鹽,并介導(dǎo)T細(xì)胞中的鈣動(dòng)員,從而觸發(fā)內(nèi)皮細(xì)胞和血管平滑肌細(xì)胞的增殖[26]。IP10基因通過刺激冠狀動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞促進(jìn)血管鈣化的表型產(chǎn)生,該表型受骨形態(tài)發(fā)生蛋白自分泌刺激及隨之產(chǎn)生的Smad同源物1/5(Smad1/5)-Runt相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子2信號(hào)激活,且受骨基質(zhì)相關(guān)蛋白(骨橋蛋白、成骨細(xì)胞分泌蛋白、堿性磷酸酶)表達(dá)調(diào)控,這可能與KD進(jìn)展中的血管鈣化存在一定關(guān)系[27]。
Ko等[28]在對(duì)中國(guó)漢族KD患兒的研究中發(fā)現(xiàn),患兒血漿中的IP10 蛋白表達(dá)水平顯著升高,且經(jīng)IVIG 治療后,能夠恢復(fù)至正常水平。在IP10基因的SNP 中,rs3921、rs4386624 具有功能性并且影響基因表達(dá),rs3921 AA 基因型的GA/TA 雙倍型顯著增加了KD易感性和對(duì)IVIG耐藥的風(fēng)險(xiǎn),在中國(guó)臺(tái)灣、韓國(guó)、伊朗的研究中,rs4386624 的AA 型SNP可能與患兒IVIG不敏感有關(guān),且與KD易感性相關(guān)[29-31]。研究證實(shí),IP10基因的rs3921 的CC 基因型及rs4386624的GG基因型與KD患兒的病情嚴(yán)重程度相關(guān),而二者攜帶的AA基因型可能會(huì)使患兒并發(fā)CAL 的風(fēng)險(xiǎn)增加,且二者之間具有組合效應(yīng)[32]。雖然rs4508917 SNP 與KD 之間存在一定關(guān)聯(lián),但與KD的易感性是否存在關(guān)系仍需要進(jìn)一步的研究證實(shí)[33]。
miRNA是內(nèi)源性的、長(zhǎng)度為21~25個(gè)核苷酸的單鏈非編碼RNA,可通過結(jié)合靶mRNA的3'非翻譯區(qū),誘導(dǎo)mRNA 降解和抑制蛋白翻譯,以及激活Toll 樣受體,直接增強(qiáng)核內(nèi)轉(zhuǎn)錄。在KD 患者中,上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化和細(xì)胞凋亡信號(hào)通路中存在大量miRNA 的失調(diào)[34]。MiR-181 家族參與炎癥、免疫、細(xì)胞增殖和細(xì)胞凋亡等多種生理和病理過程[35]。miR-181基因家族的miR-181c和miR-181d基因位于19 號(hào)染色體上,相隔約100 bp,二者與多種心血管疾病相關(guān)[36-37]。研究發(fā)現(xiàn),miR-181c基因通過靶向Smad7增強(qiáng)Smad2/3信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo),促進(jìn)轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β 誘導(dǎo)的輔助性T 細(xì)胞17(helper T cell 17,Th17)分化[38]。Th17細(xì)胞分泌的IL-17不僅在黏膜防御某些病原體中起作用,且與多種自身免疫性疾病有關(guān),而Th17細(xì)胞及IL-17在KD急性期升高,且在IVIG治療后下降[39]。miR-181d基因靶向核因子-κB 通路,促進(jìn)促炎細(xì)胞因子TNF-α 的表達(dá),TNF-α是KD急性期典型升高的多效炎性細(xì)胞因子。同時(shí)miR-181d基因也與血清外泌體中IL-6 升高有關(guān)[36],IL-6 可促進(jìn)Th17 分化,下調(diào)調(diào)節(jié)性T 細(xì)胞的產(chǎn)生,增加血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子的產(chǎn)生,促進(jìn)血管生成。而IL-6在KD的急性期上調(diào),可能是不完全KD和IVIG無應(yīng)答KD的生物標(biāo)志物。
研究發(fā)現(xiàn)miR-181c/d基因的rs8108402 C/TSNP與中國(guó)兒童KD易感性風(fēng)險(xiǎn)顯著相關(guān)[40],且與C等位基因相比,T等位基因的表現(xiàn)更加顯著,但其與CAL 形成及IVIG 無應(yīng)答之間是否存在關(guān)聯(lián)尚不清楚。而在另一項(xiàng)研究中,miR-181a基因rs77418916位點(diǎn)的AA、AT、TT 基因型頻率及A、T 等位基因頻率均未顯示與KD 易感性及CAL 發(fā)生存在相關(guān)性,這可能與其研究樣本量較少及民族差異性有關(guān)[41]。雖然研究已經(jīng)證明miR181基因與KD 存在一定關(guān)系,但目前相關(guān)SNP 報(bào)道較少,仍待更加深入的研究。
綜上所述,KD 作為兒童常見的免疫炎癥性疾病,常伴有CAL,嚴(yán)重的甚至?xí)l(fā)生CAA 破裂、心肌梗死及猝死等并發(fā)癥,嚴(yán)重影響患兒生長(zhǎng)發(fā)育,給患兒及其家庭帶來沉重的心理及經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。因此對(duì)于易感人群及并發(fā)癥的監(jiān)測(cè)十分重要,基因檢測(cè)可以在其中扮演重要的角色。
雖然目前關(guān)于KD易感性及CAL產(chǎn)生的基因研究較多,但大部分研究都是樣本量少的單一中心研究,且研究?jī)?nèi)容不夠深入,研究多為單個(gè)基因,關(guān)于合并基因與KD 的相關(guān)研究非常少。通過對(duì)KD易感基因及CAL發(fā)生發(fā)展相關(guān)基因的研究,可以幫助闡明KD的發(fā)病機(jī)制,指導(dǎo)臨床篩選出相關(guān)基因,協(xié)助早期發(fā)現(xiàn)KD易感及高危人群,并幫助臨床醫(yī)生在選擇特異性藥物進(jìn)行個(gè)體化治療等方面提供新的思路。
利益沖突聲明:所有作者聲明無利益沖突。