兒童哮喘的遺傳學(xué)研究進(jìn)展

1、兒童哮喘的遺傳學(xué)研究進(jìn)展 支氣管哮喘是兒童常見的呼吸系統(tǒng)變態(tài)反應(yīng)性疾病，是由免疫、遺傳、環(huán)境以及其他因素共同作用而引起的多基因遺傳病，遺傳度為7080，哮喘發(fā)病呈現(xiàn)多因性和異質(zhì)性，并由不同的遺傳機(jī)制控制。迄今為止，兒童哮喘的臨床預(yù)后仍然是不盡人意，因此，探討哮喘的發(fā)病機(jī)制是防治哮喘的根本途徑。在此，僅對有關(guān)哮喘的遺傳學(xué)研究進(jìn)展作一簡要介紹，以加深兒科工作者對其進(jìn)一步的了解。（一）哮喘發(fā)病機(jī)理概述：支氣管哮喘是由免疫、遺傳和環(huán)境等因素共同作用所引起的呼吸道急、慢性炎癥，多為過敏性炎癥。呼吸道的急性炎癥使氣道管壁的血管通透性增加、粘液分泌增多及平滑肌痙攣；慢性炎癥進(jìn)一步使氣道結(jié)構(gòu)和功能改變，導(dǎo)致氣

2、道高反應(yīng)性，從而引起喘息、咳嗽和呼吸困難等哮喘癥狀。IgE介導(dǎo)的氣道過敏性炎癥反應(yīng)是哮喘最常見的發(fā)病機(jī)制；其次，研究表明遺傳因素在哮喘發(fā)病中起著重要的作用；同時環(huán)境因素在哮喘發(fā)病中也具有不可忽視的作用，環(huán)境因素中最重要的是過敏原的密度、患兒在過敏原中暴露的時間和方式，其他的環(huán)境因素包括吸煙、大氣污染以及呼吸道感染，尤其是病毒感染。當(dāng)具有遺傳易感性的個體暴露在一定的環(huán)境中，氣道的過敏性炎癥就發(fā)生了?？梢?，免疫、遺傳和環(huán)境在哮喘發(fā)病中的作用是相互影響的。（二）哮喘表型及其遺傳分析：研究遺傳性疾病首先必須確定疾病的表型，這一點(diǎn)在哮喘的遺傳研究中顯得尤其困難。在流行病學(xué)調(diào)查研究中，一般基于既往的喘息并

3、結(jié)合特應(yīng)性表現(xiàn)和氣道高反應(yīng)性診斷哮喘。特應(yīng)性表現(xiàn)包括血清總IgE升高和變應(yīng)原皮試陽性兩個方面。研究表明，特應(yīng)性與非特異性的支氣管高反應(yīng)性之間存在明顯的相關(guān)性1，但同樣存在以下客觀事實(shí)：具有特應(yīng)性的個體可以沒有氣道高反應(yīng)性；具有氣道高反應(yīng)性的研究對象可以不具有特應(yīng)性或者不患哮喘。氣道高反應(yīng)性與哮喘性狀的不一致性使人們猜想：氣道高反應(yīng)性可能是一種獨(dú)立的遺傳表型性狀。有人在患有特應(yīng)性哮喘兒童的一級親屬中測定了支氣管易變性的患病率，結(jié)果表明，具有特應(yīng)性表型的親屬的氣道高反應(yīng)性患病率為39%，而健康親屬患病率為32%。同時發(fā)現(xiàn)群體中過敏原皮膚試驗(yàn)陽性與氣道高反應(yīng)性之間沒有直接的聯(lián)系，提示這些現(xiàn)象為分離性

4、狀。也有研究提示，哮喘兒童呈現(xiàn)明顯的氣道高反應(yīng)性，其父母的氣道高反應(yīng)性支持是單基因突變引起，且二者還有不同比例的不典型氣道高反應(yīng)性。此研究還表明氣道高反應(yīng)與變應(yīng)原皮試陽性或血清總IgE高低無明顯聯(lián)系。比較患癥狀性哮喘與非癥狀性哮喘的兒童，前者父母的氣道高反應(yīng)性更明顯，這一點(diǎn)支持支氣管反應(yīng)性可能以不完全外顯的常染色體顯性遺傳方式遺傳下來的觀點(diǎn)，所以可能有兩種因素引起氣道的高反應(yīng)性：（1）先天性決定的常染色體位點(diǎn)引起溫和性的氣道高反應(yīng)性；（2）繼發(fā)于氣道過敏性炎癥的獲得性因素進(jìn)一步增加氣道的高反應(yīng)性。（三）哮喘基因研究：1.染色體11q13與高親和性的IgE受體（FcRI）：有人把哮喘基因定位于染

5、色體11q12，13，并提出特應(yīng)性傳遞主要是通過母系遺傳。在基因組隨機(jī)研究中發(fā)現(xiàn)，11q13與特應(yīng)性有關(guān),在英國和日本群體研究中確立了此種連鎖關(guān)系。以后用11q13區(qū)域圖譜證實(shí)了此候選基因的存在。IgE受體有一種變異體（亮氨酸181），這種變異體可能增加受體的信號傳遞能力，增加肥大細(xì)胞釋放白細(xì)胞介素（IL）-4，并刺激高水平的IgE合成。新近的研究發(fā)現(xiàn)染色體11q13上的FcRI基因可以作為特應(yīng)性哮喘的候選基因2。IgE特異性受體也可以使哮喘易感者產(chǎn)生氣道高反應(yīng)性而不是特應(yīng)性3。2.染色體5q與細(xì)胞因子基因族：染色體5q31上的細(xì)胞因子基因族使得基因組的這個區(qū)域成為包含特應(yīng)性基因的候選區(qū)域。在

6、11個Amish大家系中的研究發(fā)現(xiàn)，血清總IgE水平與此區(qū)域相關(guān)聯(lián)，即IL-4基因兩個等位基因相同的同胞，其總血清IgE水平較一致，而等位基因不同的同胞，其IgE水平有較大的差異4。經(jīng)采用同胞配對和Lod評分法對荷蘭人群進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)染色體5q上有許多候選基因影響血清IgE的水平，其候選基因可能位于D5S436至D5S658附近，該區(qū)域跨過幾百萬個堿基對的范圍，有許多候選基因，包括IL-4、IL-3、IL-5、干擾素、調(diào)節(jié)因子-1、單核-巨噬細(xì)胞克隆刺激因子的基因5 。也可能是多種因素參與了特應(yīng)質(zhì)的發(fā)病機(jī)理。另有學(xué)者提出，IL-4基因調(diào)節(jié)區(qū)的多態(tài)性可能與特應(yīng)性有關(guān)系6。應(yīng)用連鎖分析及同胞配對方

7、法對日本68個家系的306位成員進(jìn)行研究，結(jié)果表明，哮喘基因在染色體5q3133上與遺傳標(biāo)記IL-4基因、IL-9基因及D5S393存在連鎖（P=0.0 03，P=0.018，P=0.0077），且這些特異性位點(diǎn)與兒童哮喘的發(fā)病相關(guān)聯(lián)7。3.14q連鎖與T細(xì)胞抗原受體（TCR）：研究顯示14q上存在TCR位點(diǎn)與特異性IgE反應(yīng)的連鎖區(qū)域，這種連鎖是在兩個獨(dú)立人群中發(fā)現(xiàn)的，并符合常染色體隱性遺傳。這個區(qū)域也包括TCR鏈基因，位于位點(diǎn)內(nèi)，因此鏈基因可能是連鎖的候選基因。雖然這種結(jié)果沒有獨(dú)立重復(fù)出來，但它提示TCR基因的多態(tài)性限制了機(jī)體對特異性抗原的反應(yīng)能力8。臨床研究表明，染色體14q32上的免疫

8、球蛋白重鏈基因與特應(yīng)性及非特應(yīng)性兒童哮喘存在一定的聯(lián)系9。4.哮喘與人類白細(xì)胞抗原（HLA）：長期以來學(xué)者們認(rèn)為，HLA類抗原（包括DP、DQ和DR）在抗原呈遞過程中起關(guān)鍵作用，影響免疫反應(yīng)的特異性，因此人們對HLA類抗原等位基因與某些特殊抗原的IgE高反應(yīng)性之間的關(guān)系尤其關(guān)注，目前僅發(fā)現(xiàn)HLA與高純度吸入的變應(yīng)原有關(guān)，而與復(fù)雜的常見變應(yīng)原無關(guān)。室塵螨Der P的特異性抗原呈遞需要特異性HLA-DR和DQ基因產(chǎn)物10，Amb aV 抗原呈遞需要HLA-DRB1等位基因中DRB1/2.2和DRB1/2.12參與11 。HLADQw抗原參與了屋塵螨所致的中國兒童哮喘的發(fā)病12，Mullarkey等

9、13研究顯示，DQW2表型是阿司匹林過敏性哮喘的標(biāo)記物，但Perichon等14研究發(fā)現(xiàn)阿司匹林哮喘與DQ抗原無關(guān)，而與DQB1*0101等位基因相關(guān)，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)DQB1抗原上的一個氨基酸序列的改變可直接導(dǎo)致哮喘發(fā)生?，F(xiàn)在利用可靠的過敏模型進(jìn)一步研究人類免疫反應(yīng)的分子基礎(chǔ)，HLA位點(diǎn)已經(jīng)確定為特應(yīng)性和哮喘發(fā)病機(jī)理的候選基因，主要是由于HLA 類抗原在抗原表達(dá)和T細(xì)胞抑制中的作用。5哮喘的嚴(yán)重性與2-腎上腺素能受體（2-AR）基因：2-腎上腺素能受體參與了支氣管哮喘的發(fā)病。2-腎上腺素能受體基因存在9個不同的點(diǎn)突變，但只有4個引起氨基酸序列的改變；需持續(xù)口服激素才能控制癥狀的哮喘患者75%是

10、第16位氨基酸（核苷酸46）為甘氨酸而非精氨酸的純合子個體。此種突變體與哮喘的嚴(yán)重性可能存在一定的聯(lián)系，尤其與夜間哮喘聯(lián)系更緊密15。另一個突變體是27位的谷酰胺被谷氨酸代替，它與哮喘群體的氣道不顯著性高反應(yīng)性相關(guān)，可使2-受體對其激動劑誘導(dǎo)的下調(diào)有抵抗力16。Ohe等17用BamI內(nèi)切酶對4個日本家系58個成員2-腎上腺素能受體基因的限制性片段長度多態(tài)性（RFLP）分析發(fā)現(xiàn)，在該人群中，存在兩個等位基因多態(tài)性（2.3 kb和2.1 kb），無等位基因2.3 kb（即為2.1 kb的純合子）的成員表現(xiàn)為對吸入沙丁胺醇的反應(yīng)性不佳，在哮喘病例中無2.3 kb等位基因的比例高。這些研究似乎表明，2

11、腎上腺素能受體基因的多態(tài)性在哮喘的發(fā)病中并不起主要作用，但它可能與患病個體病情的嚴(yán)重性有一定關(guān)系。6.哮喘與1-抗胰蛋白酶突變體（1-AT） ：1-AT遺傳缺陷在慢性阻塞性肺疾患中起著重要的作用。它也參與支氣管哮喘中蛋白水解酶抑制劑的平衡與抗平衡過程。兩個主要的等位基因（Z和S）與1-AT缺失有關(guān)。研究表明，Z等位基因雜合缺失與類固醇依賴性哮喘緊密相關(guān)18，S等位基因雜合缺失與哮喘的氣道高反應(yīng)性存在聯(lián)系19。7.哮喘與1-抗糜蛋白酶(1-ACT)遺傳缺陷：Lindmark等20采用病例對照研究，在瑞典人群中對172例哮喘兒童和193例兒童進(jìn)行了1-ACT遺傳缺失篩查，并比較一些臨床資料。結(jié)果表

12、明，哮喘組1-ACT雜合缺失頻率為2.9%，明顯高于對照組；且1-ACT雜合缺失與非缺失患者相比，前者哮喘初發(fā)年齡早，住院次數(shù)多，放射性過敏原吸附試驗(yàn)陽性率高，此結(jié)論支持1-ACT雜合缺失增加了患兒童哮喘的危險性，并在一定程度上影響兒童哮喘的嚴(yán)重性。我們應(yīng)用同樣方法在重慶市90例哮喘兒童和180例健康兒童中初步篩查1-ACT雜合缺失，發(fā)現(xiàn)哮喘組1-ACT雜合缺失頻率為4.4%，明顯高于對照組；與兒童哮喘發(fā)病及某些臨床指標(biāo)相關(guān)聯(lián)，與Lindmark研究結(jié)果相一致，但引起1-ACT雜合缺失的基因結(jié)構(gòu)如何目前仍未定論。8.其他位點(diǎn)及哮喘相關(guān)基因：國外學(xué)者利用常染色體上253個微衛(wèi)星標(biāo)記物及X染色體上

13、的16個微衛(wèi)星標(biāo)記物， 對澳大利亞西部80個哮喘家系進(jìn)行了全基因組掃描，結(jié)果提示第4、7、13、16號染色體上也有可能存在哮喘易感基因21。（四）哮喘基因研究的意義：在此，我們闡述了遺傳因素在哮喘發(fā)病中的作用，基因組研究將繼續(xù)檢測其他的相關(guān)基因。對引起哮喘和特應(yīng)性疾病的遺傳變異的理解能夠?yàn)閮和呐R床診斷和治療開辟廣闊的途徑：（1）改變免疫反應(yīng)的特異性突變體的發(fā)現(xiàn)為基因治療提供了靶子。但由于確定基因突變的研究費(fèi)時、基因治療的危險性及高成本，現(xiàn)在還不能合法地對非致死性疾病進(jìn)行基因治療。（2）用于發(fā)展特異性的藥物療法。針對引起哮喘發(fā)病的基因異常，給予相應(yīng)的藥物調(diào)節(jié)。例如，如果具有加強(qiáng)功能的IL-

14、4變異體或者具有缺乏功能的IFN-變異體被確定為哮喘病因，則可以直接制造調(diào)節(jié)劑。然而，由多基因參與的免疫和炎癥反應(yīng)將可能造成無效或危險性。（3）用于疾病的篩查。可根據(jù)研究結(jié)果篩查出攜帶特應(yīng)性基因者，然后通過改善環(huán)境，如避免接觸煙霧、防止感染等預(yù)防哮喘發(fā)作?；蚋鶕?jù)結(jié)果提供早期診斷方法，以便及早對哮喘患兒進(jìn)行干預(yù)。參考文獻(xiàn)1Burrows B, Sears MR, Flannery EM, et al. Relation of the course of bronchial responsiveness from age 9 to age 15 to allergy. Am J Respir Cr

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