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第一节 结核病的遗传易感性
一、易感性与遗传易感性的概念
特定人群对某种疾病的易感程度称为易感性。易感性是一个流行病学概念,以群体水平为基础,单个个体不存在易感性问题。根据具体的危险因素,可将易感性分为年龄易感性,性别易感性,职业易感性等。涉及这些因素的人群称为这种疾病的易感人群。结核病的易感人群包括:①与传染性肺结核患者密切接触者,尤其是老人、儿童;②免疫力低下者,如糖尿病患者、硅沉着病、艾滋病毒感染者或艾滋病患者、长期过度疲劳、营养不良或生活不规律者,长期使用免疫抑制剂者如器官移植患者等。
由遗传因素即不同基因型决定的易于患某种疾病的倾向性称为遗传易感性。人群中基因组序列的差异,即多态性,是形成不同个体的遗传学基础,也使群体对疾病的易感性、对药物与环境因子的反应存在明显差异。
人类基因组中存在广泛的多态性,主要可分为三种形式:①染色体片段重排、转位,大片段插入、缺失等;②多碱基变异,如微卫星序列、MHC系统等,一般为多等位型;③单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphisms,SNP),指发生在基因组中的单个核苷酸的替代、插入或缺失。上述3种多态形式中,SNP是最简单、最常见、分布密度最高的多态形式,最近的研究表明人类基因组中每隔100~300bp就有1个SNP,占人类基因组变异的95%以上,且能稳定遗传,目前已成为继第一代限制性片段长度多态性标记、第二代微卫星即简单的串联重复标记之后的第三代遗传学标记,广泛用于连锁分析与基因定位、疾病易感性、群体遗传学与进化生物学、药物基因组学、环境基因组学等研究。
结核病属于感染性疾病,结核病的遗传易感性和非感染疾病的遗传易感性有所不同,结核病的遗传易感性至少包括两个方面:①感染的易感性:即同样暴露于结核分枝杆菌后,不同个体感染或者不感染、持续感染或者自限性清除的可能性;②发病易感性或疾病严重程度易感性:即同样感染结核分枝杆菌后,不同个体有的发病有的不发病,或者表现出不同的临床类型或严重程度。
二、结核病宿主遗传因素的研究策略
结核病属于多基因疾病(复杂性状),是结核分枝杆菌和宿主之间在长期的进化过程中交互作用的结果。在多基因疾病中,不同人群或个体对疾病易感性的差异和疾病进展严重程度的差异可能是机体少数几个“主效基因”(major genes)或多个“微效基因”(minor genes)的累加联合病原微生物的作用所致。对结核病大家系的分离分析(segregation analysis)研究显示,“主效基因”或“微效基因”可能是存在的。研究中通常采用下列三种策略:
(一)小鼠杂交的遗传分析
人类作为遗传研究材料受到很大限制,主要有世代太长,生育力低,回交和测交等动植物遗传研究方法无法应用,遗传异质性难以控制,群体分层等问题。解决上述问题的一种较好办法是先建立动物模型,找出与人类相近的病理生理变化,通过基于全基因组扫描的遗传连锁分析定位克隆方法,可找出控制这些变化的遗传基础。目前常用的主要有啮齿类中的小鼠,通过不同品系的小鼠易感基因作图鉴定出一些小鼠的结核病易感基因。一旦小鼠易感基因得到确认,有助于其人类同源基因的定位、鉴定、克隆及功能研究。同时根据研究需要可敲除(knock out)某些基因,以观察这些基因的生理功能;可控制环境因素的影响,以便只考虑遗传因素的作用,即遗传力的作用。
利用这种方法第一个确定的结核病易感基因是巨噬细胞自然耐受相关蛋白1(natural resistance-associated macrophage protein 1,NRAMP1),NRAMP1基因编码二价氧离子转运蛋白,可能通过影响吞噬溶酶体内的离子浓度而抑制分枝杆菌的复制。在对小鼠不同品系的定位克隆研究中发现,该基因与小鼠感染BCG相关,这个基因被发现后不久,人类染色体的类似基因溶质转运蛋白家族11成员(solute carrier family 11,member1,SLC11A1)也很快被发现。在对加拿大一个土著家族的研究显示,SLC11A1基因多态性同结核病的易感性高度相关,相对危险度几乎接近于10。其他人群中的研究显示,该基因3’UTR、D543N 和5’(GT)n三个位点的多态性同结核病易感性高度相关,携带者感染结核病的概率比普通等位基因分别增加27%、61%和25%。
另外一个被确定的结核易感性相关的遗传因子是胞内病原体抑制子1(intracellular pathogen resistance1,lpr1),该基因是在研究C3HeB/FeJ小鼠时发现的,这种小鼠对结核分枝杆菌极端敏感,通常在感染结核分枝杆菌4~5周后死亡,较常规小鼠存活时间大大缩短,而且小鼠体内形成的病症大多以坏死为主,巨噬细胞坏死较明显。经基因比对分析后确认了差异的基因位于小鼠第一条染色体,距离NRAMP1基因10cm。在人类染色体上,与lpr1蛋白相似度最高的是SP110,相似度为41%,位于人类第二号染色体,但在系统发育树上二者是一致的。在西非人群中的研究显示,SP110基因的三个多态性位点在冈比亚人群中与结核病有相关性,其中rs2114592位点在几内亚比绍和几内亚共和国人群中也得到了证实。
(二)候选基因法
候选基因法是目前筛选易感基因最常用的方法。候选基因的选择有多种来源,可采用定位候选法、功能候选法及同源侯选法等。例如,可以根据编码功能异常的蛋白基因,选择该基因或靠近该基因的多态性位点,在人群或家庭中应用关联分析和(或)连锁分析来检测这些等位基因与疾病的相关性。候选基因策略最大的优势在于后续研究的直接性,一个候选基因的提出,不仅包括了该基因的名称,还包括了该基因对疾病的影响,因此,如果能证明该疾病与该基因突变的相关性,也就能随之阐明这种疾病的发病机制。
目前筛选出来的结核病易感基因大多采用的是候选基因的策略,主要包括位点候选和功能候选。采用位点候选基因研究结核病,即从被定位的区域中遴选出结构、功能与结核病相关的基因进行分析。采用功能候选基因研究结核病,主要选择在结核病病因学中确认发挥作用的基因,如天然免疫和获得性免疫中发挥重要作用的基因开展研究。
(三)全基因组扫描法
基因组扫描是在基因组范围对疾病易感性的研究,基因组扫描可采用患病同胞法(affected sib-pair,ASP)或全基因组关联研究(genome-wide associationsstudy,GWAS)。患病同胞法研究需要在至少有两个同胞兄弟姐妹感染结核病的家庭中进行。
全基因组关联研究是指在全基因组层面上,开展多中心、大样本、反复验证的遗传因素与表型(或疾病)关联性的研究。GWAS通过对大样本全基因组高密度遗传标记的分型,利用连锁不平衡来确定影响疾病或性状的区域,从而寻找与疾病发生相关的易感基因或区间,全面揭示疾病发生、发展与治疗相关的遗传基因。
GWAS策略最大的优势在于使得人们可以第一次从全基因组角度获得复杂疾病遗传特征的全局、系统的认识。与候选基因策略相比,全基因组关联策略在统计效能上有着极大的提高,同时可以避免群体分层偏倚和基因选择的偶然性。GWAS没有预设的研究假设,采用多阶段设计的病例对照研究,样本量较大,并通常采用多个独立研究进行后期的验证,从而避免了像候选基因策略一样需要预先假设致病基因,因此GWAS研究可以找到了许多从前未曾发现的基因以及染色体区域,为复杂疾病的发病机制提供了更多的线索。近年来GWAS作为揭示复杂遗传性疾病易感基因的一种行之有效的方法已逐步取代候选基因法。
目前已在多个人群中开展了结核病的GWAS研究,2010年WTCCC和德国汉堡市热带医学研究院合作,在非洲人群中首次对肺结核进行GWAS研究。通过对3699例肺结核患者和7726例正常对照的全基因组扫描比对,发现18号染色体上的rs4331426位点与肺结核密切相关(P=6.8×10 -9)。随后该小组于2012年利用千人基因组计划的测序数据对原GWAS结果进行基因填补,发现位于11号染色体短臂13号带的WT1基因rs2057178位点多态性与肺结核相关。2012年Png等在印尼人群中开展的GWAS研究,分析发现9个位于免疫相关基因上或其周围的SNPs与肺结核的患病有关。但Mahasirimongkol等在日本和泰国人群中进行了肺结核GWAS,Meta分析后均未发现肺结核高遗传风险的SNP。对年龄进行分层后提示肺结核遗传风险可能受发病年龄的影响。
三、结核病宿主遗传因素的分析方法
复杂性状(疾病)遗传易感性研究方法有很多,通常可分为两类:参数分析方法(分离分析、基于经典lod值方法的连锁分析等)和非参数分析方法(如非参数连锁分析、关联研究等)。参数分析(parametric or model-based analysis)方法是在预设遗传模式的基础上确定表型与其影响因素(通常为基因变异和环境协变量)的关系。非参数分析(nonparametric or model-free analysis)不需要知道遗传模式而直接研究遗传因素与表型的关系。
(一)参数分析方法
参数分析方法包括分离分析(segregation analysis)和连锁分析(linkage analysis)。这类方法的好处在于不需要事先知道基因功能的任何信息即可定位易感基因位置,甚至常鉴定出未知功能的新基因。但这类方法在复杂性状遗传易感性研究中的统计能力低于关联研究。
(二)非参数分析方法
非参数分析方法主要为受累同胞(亲属)对连锁分析(非参数连锁分析)和关联研究——连锁不平衡分析。在复杂疾病遗传易感性研究中,非参数分析方法最为常用,统计效能远高于参数分析。非参数分析中的关联分析和连锁分析各有优缺点。连锁分析以家系为研究对象,病例收集困难,检测效能(power)较低,微效基因容易被忽略,但由于连锁分析系统而全面,可以研究所有的主效基因(major genes)。关联分析大多采用病例——对照研究模式,病例易于收集,检测效能较高,能发现微效基因,然而由于它是建立在候选基因筛选的基础上,容易忽略主效基因。
四、结核病遗传易感性的研究进展
近年来,世界各国在肺结核易感性方面的研究越来越多。连锁分析和候选基因关联研究已发现多个可能的肺结核易感基因,可分为人类白细胞相关抗原(human leukocyte antigen,HLA)基因及非HLA基因两类。
(一)人类白细胞抗原(human leukocyte antigen,HLA)基因
HLA是最具多态性的基因,HLA-Ⅰ类和HLA-Ⅱ类基因在抗原呈递和免疫应答过程中起着重要的作用。
HLA是人类主要组织相容性复合物(histocompatibility complex,MHC)的基因产物,位于人类第6号染色体短臂,分为3个亚区:Ⅰ类HLA区域编码HLA-A、HLA-B、HLA-C抗原,主要功能是呈递内源性抗原肽给 T淋巴细胞;Ⅱ类区域编码HLA-DR、HLADQ和HLA-DP抗原,功能是递呈外源性抗原肽给CD4 +T淋巴细胞;Ⅲ类区域编码补体C 2 和C 4等。HLA是最具多态性的基因,目前研究最多的是HLAⅡ类基因,多数研究报道其与结核病易感性相关。
(二)非HLA基因
非HLA基因的肺结核易感基因数量众多,大致可以分为四类:①参与结核分枝杆菌识别的受体基因;②可溶性C型凝集素;③趋化因子和细胞因子及其受体基因;④其他免疫分子基因。
1.模式识别受体
(1)DC特异性细胞间黏附分子-3捕获非整合素:
DC特异性细胞间黏附分子-3捕获非整合素(Dc-specific intercellular adhesion molecule-3grabbing nonintegrin,DC-SIGN),是介导宿主DC吞噬MTB的主要受体,MTB与DC-SIGN结合后,干扰Toll样受体途径阻断DC的成熟,导致DC的成熟度下降,白细胞介素-12的分泌减少,IL-10的分泌增多,调控DC介导的T细胞免疫活化,使之从免疫激活变为免疫抑制,从而使MTB逃避免疫系统杀伤而在体内持续存在,造成慢性感染。
结核病的体外实验表明,DC-SIGN基因多态性,尤其位于启动子区域的-336位点,由于等位基因碱基变化,破坏SP-1样转录因子结合位点,可能下调DC-SIGN基因的表达,DCSIGN表达水平的下降对结核病,尤其是空洞型结核病的发生有预防作用。南非开普敦结核病高发区人群的研究表明,DC-SIGN基因启动子区域-336A/G和-871A/G位点在健康组与结核组的差异具有统计学意义,-871G和-336A变异型可能降低发生结核病的风险,而它们的等位基因-871A和-336G变异型则增加患结核病的风险。非洲撒哈拉以南地区基于更大样本人群的研究表明,DC-SIGN基因-336G等位基因变异与防止结核病发生明显相关,该基因型个体发生空洞型肺结核的概率也明显降低。DC-SIGN是影响结核病易感性的值得关注的候选基因之一,但还需要更多的工作来证实这种关联性,现在对该蛋白影响结核病易感性的机制还存在相互矛盾的观点。
(2)Toll样受体(Toll-like receptors,TLRs):
TLRs是模式识别受体中重要的一群。与吞噬细胞表面凝集素受体,同是吞噬细胞表面重要的抗原识别受体,并可以介导细胞内信号传导。TLRs在人类,目前主要含有13个家族成员,分别具有不同的识别特性。TLRs是介导宿主对结核分枝杆菌的识别及抗结核免疫反应的关键分子,不仅在激活天然免疫中发挥着重要的作用,而且还调节获得性免疫,是连接天然免疫与获得性免疫的主要桥梁。在结核分枝杆菌感染初期,TLRs就作为先天免疫细胞活化的调节剂发挥重要作用,促进巨噬细胞的直接杀菌功能,促进树突状细胞的分化成熟,建立获得性免疫反应,从而增强机体对结核分枝杆菌的清除。目前研究较成熟的参与抗结核反应的Toll样受体主要有TLR2、TLR4 和TLR9等。
2004年Ogus等首先在土耳其人群中证实TLR-2基因多态性位点Arg753Gln与结核易感相关,TT纯合子与GT杂合子基因型增加了结核的发病风险。Ben-Ali等人在突尼斯人群中的研究则表明TLR-2基因Arg677Trp位点多态性与结核易感性相关,结核病人的T等位基因频率比对照组要高(P<0.0001)。2006年Yim等人则发现韩国人群中TLR2基因intron II(GT)重复序列多态性与结核易感性相关,并证明短GT重复序列会导致较弱的启动信号,进而导致TLR2表达量下降,从而对结核的易感性上升。2007年Thuong等人报道在越南人群中同义多态性位点Asn199Asn(T597C)与结核性脑膜炎易感相关,且597CC基因型与结核性胸膜炎的相关性高于肺结核。2010年,Velez等发现TLR2基因-196至-174区域的插入/缺失多态性与非洲和高加索人群结核易感相关。Chen等在我国台湾人群中发现TLR2基因的-16934(T>A)、-15607(A>G)、-196至-174(insertion>deletion)和1350(T>C)四个位点的A-G-(insertion)-T单倍型与肺结核易感相关。2008年虞胜镭等针对我国西南人群的研究发现:TLR2基因Arg753Gln位点突变率仅为0.6%,Arg677Trp位点则未检测到突变,这两位点在中国西南地区人群中不具多态性,与结核易感无关。2009年Biswas等人在印度人群中的研究也得到了相似的结论,两位点均未检测到突变。同年,Xue等人针对中国东南部汉族人群研究也发现Arg677Trp未检测到突变,而Arg753Gln位点突变率为0.49%,这两个位点在中国东南人群中也不具有多态性,与结核易感无关。
动物实验表明,TLR4基因敲除小鼠更容易感染MTB。研究证实,TLR4基因外显子3编码区Asp299Gly(A1187G)和Thr399Ile(C1487T)两个位点的突变可改变TLR4的细胞外结构域,从而导致其对LPS的反应性下降,削弱了LPS信号通路和机体的天然免疫能力。2007年Ferwerda等在坦桑尼亚结核与艾滋病共感染人群中的研究发现TLR4Asp299Gly突变可增加结核病的发病风险。2009年Najmi等在印度人群中的研究发现,Asp299Gly,Thr399Ile位点突变与肺结核相关,尤其与病情严重程度相关,其中突变纯合子(Asp299Gly)GG,(Thr399Ile)TT,只存在于细菌培养3+以上的严重病人中。2010年Pulido等在高加索地中海人群结核与HIV共感染人群中的研究也表明TLR4基因Asp299Gly位点多态性与结核发病相关。与之相反,Newportab等人在冈比亚人群中,Rosas-Taraco等在墨西哥人群的研究却表明Asp299Gly突变与结核发病无关。Xue等研究发现中国东南地区Asp299Gly,Thr399Ile位点不具有多态性,与结核易感无关。
TLR9是哺乳动物细胞识别细菌DNA中CpG基序的主要受体。TLR9基因缺陷的小鼠对CpGDNA的反应完全消失;2006年,Lee等在无西班牙血统的欧洲人群中进行了TLR9基因多态性与肺部疾病(包括肺结核)的相关性研究。共筛查了TLR9基因的5个SNP位点:分别是Arg5Cys、His79Gln、Arg863Gln、Pro99Leu和Ala822Thr,其中四个位点不具有多态性,只有Arg863Gln位点在对照组中检测到突变,提示这些位点多态性与结核易感无关。2010年,Velez等人针对非裔美国人、高加索和非洲人群研究TLR9基因与肺结核易感性,共筛选出5个SNP位点(rs164637,rs352143,rs5743836(5’near gene C/T),rs352139,rs352162)多态性与肺结核易感相关。其中非裔美国人群中该5个SNP位点多态性均与肺结核易感相关,而高加索人群仅有其中1个SNP位点(rs5743836)与肺结核易感相关,非洲人群则没有。TLR9基因多态性与结核易感存在明显的种族差异。
(3)NOD蛋白:
NOD(nucleotide-binding oligomerzation domain,NOD)蛋白是一种胞浆内的模式识别受体,其家族主要代表成员为NOD1和NOD2。与Toll样受体一样,它在调节天然免疫和获得性免疫方面具有重要意义,是联系天然免疫与特异性免疫的重要桥梁。NOD样受体蛋白位于细胞质中,参与胞内病原菌的识别。NOD2,也称为CARD15,许多研究发现,NOD2信号通路途径的缺陷导致人或小鼠巨噬细胞体外识别分枝杆菌的能力下降。另外,还发现NOD2-缺陷的小鼠在结核分枝杆菌感染后表现抗分枝杆菌天然免疫的下降。然而在柬埔寨和南非人群中进行的大规模病例对照研究未发现NOD2基因多态性与结核病的易感性相关。目前尚未见NOD1基因多态性与结核病易感性的研究报道。
2.可溶性C型凝集素
(1)表面活性物质相关蛋白质(surfactant proteins,SP):
SP是一种亲水性糖蛋白,包括SP-A和SP-D。SP-A通常由Ⅱ型肺泡上皮细胞产生,并存储在这些细胞表面的衬液中。SP-A能够促进肺泡巨噬细胞对结核分枝杆菌的黏附,在未结合病原体时能在巨噬细胞上发挥抗炎作用,但与病原体结合后又会表现促炎作用。印度人群SP-A2的胶原区域的SNP能够影响肺结核易感性。墨西哥人群的研究显示,SP-A和SP-D基因多态性与结核病易感性相关,Malik等的研究表明这些多态性位点影响到了该基因mRNA的成熟和剪切。
(2)甘露糖结合植物凝集素基因(manmose binding lectin,MBL):
MBL是肝脏产生的胶原血清的蛋白,特异性地存在于天然免疫系统,可作为调理素促进吞噬作用和增强补体作用,MBL基因的52、54和57位密码子的3个单碱基替换可导致MBL浓度的降低。Bellamy等在冈比亚的研究发现非洲人57位密码子变体等位基因在结核病患者低于对照组。
3.细胞因子或趋化因子
(1)TNF-a:
TNF-a可由单核巨噬细胞和NK细胞等多种免疫细胞分泌,作为一种重要的前炎性细胞因子,在结核分枝杆菌感染过程中,TNF-a可以使多种免疫细胞游走并定位在结核分枝杆菌感染部位,同时增强靶细胞黏附素分子的表达,促使机体将结核分枝杆菌包裹在感染部位,形成结核结节防止扩散。TNF-a或其受体的实验也证明,TNF-a与结核病肉芽肿的形成有关,抑制TNF-a的作用将会增加结核病复发的危险性。
TNF-a由HLA-Ⅲ类基因编码,处于HLA-B和HLA-C之间,具有高度多态性。目前,报道较多的TNF-a基因多态性位点是位于启动子区域的-1031T/C、-863C/A、-857C/T、-308G/A和-238G/A位点。其中-308位点的G等位基因与A等位基因的转换可以促进TNF-a的转录。Bikmaeva等在俄罗斯人群中的研究显示TNF-a基因启动子区域-308位点G/G基因型在结核病人中的出现频率显著增高,携带有该基因型的个体易发展为结核病。2005年Correa等在哥伦比亚人群中的研究也发现TNF-a基因启动子区域-308A -238G单倍型对结核具有保护性。
(2)IFN-γ:
IFN-γ主要由T细胞和NK细胞分泌,能够活化巨噬细胞,在机体抵抗结核分枝杆菌的保护性免疫反应中发挥重要作用。感染早期,IFN-γ主要由CD4 +T细胞分泌,后期由于结核分枝杆菌能够对宿主产生免疫抑制作用,继发细胞免疫缺陷,CD4 +T淋巴细胞数量减少,功能低下,这时候IFN-γ主要由CD8 +T淋巴细胞来分泌,但产生IFN-γ的量大为减少,促进了结核病的发生与发展。
IFN-γ基因1号内含子区域有一个+874A/T单核苷酸多态性(SNP),它在CA重复序列靠近5’端,能够改变转录因子的结合位点,进而对IFN-γ的表达量产生影响。在西西里岛、南非、中国香港、西班牙等地的研究表明,该位点携带有A等位基因的个体,体内产生的IFN-γ量少,易发生结核病,该位点携带有T等位基因的个体则多为正常对照。研究还显示,IFN-γ基因+874位点AA基因型的个体患结核病的概率是TT基因型个体的1.5到4.6倍。在巴西人群中的研究也显示IFN-γ+874A/T与结核病易感性相关,印度尼西亚人群IFN-γRl CA(12)/CA(12)与肺结核病保护性相关。
(3)IL-6:
IL-6主要由激活的T细胞、巨噬细胞、成纤维细胞、上皮细胞等细胞分泌,可作用于T细胞、B细胞、肝细胞和浆细胞等多种细胞,是一种促炎性细胞因子,但和其他的2型细胞因子不同,IL-6是一种诱导保护性T细胞的因子,在结核分枝杆菌感染过程中,IL-6能够激活分泌IFN-γ的T细胞,加强IFN-γ的作用。有研究发现结核分枝杆菌感染的巨噬细胞分泌IL-6,而IL-6可以降低未被感染的巨噬细胞对IFN-γ的反应性。动物实验结果显示,结核分枝杆菌感染IL-6基因敲除小鼠后Thl型免疫应答降低,肺内细菌载量增多,提示IL-6在结核分枝杆菌感染中发挥一定保护效应。
IL-6基因位于染色体7p21-p14上,含有5个外显子和4个内含子。IL-6基因启动子具有4个多态性位点,分别是-597G/A、-572G/C、-373An/Tn和-174G/C。在中国汉族人群的研究中发现IL-6-572位点CC基因型与肺结核发病相关。Larcombe等发现加拿大原住居民活动性结核患者IL-6基因rsl800795G等位基因频率显著高于高加索人群,与肺结核易感相关。而Selvaraj等对印度南部人群的研究却显示IL-6基因-174G/C位点的基因多态性与肺结核易感性无关。
(4)IL-12:
IL-12由巨噬细胞及树突状细胞分泌,能够促进细胞毒性T细胞成熟,诱导Thl型细胞分化,参与固有和适应性的免疫反应。巨噬细胞吞噬结核分枝杆菌之后能释放IL-12,IL-12诱导Thl淋巴细胞分泌IFN-γ,而IFN-γ又能有效激活巨噬细胞。IL-12在Thl免疫反应中起着重要的调节作用,对于抵抗结核分枝杆菌细胞介导的免疫发挥重要作用。
IL-12包含p35和p40两种亚单位,分别由IL-12A和IL-12B这两种基因编码。来自北印度的研究表明:IL-12B基因3’端启动子区单元型的高表达与结核易感性相关。中国香港大规模的人群病例对照研究结果显示:IL-12B内含子2(ATT)8等位基因增加结核病发病危险性约2.1倍,而内含子2(ATT)9能够降低结核病的发病率,有抵抗结核的作用。
(5)MCP-1:
MCP-1是由单核细胞和T淋巴细胞生成的一种趋化因子。急性炎症时,MCP-1与其同源性受体CCR2趋化单核细胞、T细胞和胸膜间皮细胞,使白细胞亚群到达炎症部位,引起免疫反应。感染结核分枝杆菌时,机体产生的MCP-1能促进炎症细胞向感染部位聚集,通过形成肉芽肿参与宿主的抵抗病原体的免疫反应,使疾病局限化,减少机体的损伤,从而达到保护机体的作用。
MCP-1基因位于和结核病连锁的17q11.2染色体区域。Flores-Villanueva等研究发现,MCP-1基因-2518位点GG基因型个体能够产生高浓度的MCP-1,从而抑制IL-12p40,增加结核分枝杆菌感染的可能性,是结核病的易感基因。对墨西哥和韩国人群的研究显示,MCP-1启动子-2518位点GG和GA基因型是结核病发病的危险因素。
4.其他免疫分子基因
(1)维生素D受体:
1,25[OH]-D 3是维生素D在体内的活性形式,能够与维生素D受体(VDR)结合,促进Thl细胞的分化,刺激细胞介导的免疫反应,激活单核细胞,促进单核细胞前体的转化,维持单核细胞黏附能力,增强其对分枝杆菌的杀伤作用。
VDR基因位于人类第12条染色体长臂上,包括多个基因多态性位点,其中研究最多的是位于外显子Ⅱ的Fok I(等位基因F/f或核苷酸C/T)和位于外显子Ⅸ的TaqI位点(等位基因T/t或T/C)。有研究表明,Fok I位点的C/T转换可能造成一个潜在的ATG起始位点,使编码的VDR多3个氨基酸,转录效率降低1.7倍,VDR不能有效结合维生素D的活性形式,从而发挥其协助单核巨噬细胞抑制结核分枝杆菌胞内生长的作用。
Bellamy等在西非的冈比亚人的研究结果显示肺结核患者的VDR基因TaqI多态现象的tt基因型的频率降低;Liu等分别在我国的汉族和藏族人群中研究证实Fok I的ff基因型为结核病的易感基因型。Olesen等人在西非人群中的研究也显示VDR SNPs能影响宿主肺结核易感性。
(2)甘露糖结合凝集素:
甘露糖结合凝集素(mannose-binding lectin,MBL)是Ca 2+依赖型凝集素家族中的一员,为一种能特异地识别糖类并与之非共价结合的糖蛋白,它广泛存在于人的肝脏及血液中,是机体天然免疫的一个重要组成部分,主要通过调理吞噬和活化补体等方式来清除病原体。血清中MBL水平低下使得机体调理吞噬功能缺损,易患结核病。
已有研究证实,MBL血清浓度低下或结构缺损受MBL基因的6个多态性位点的影响,这其中包括位于启动子区-550位的H/L,-221位的X/Y和+4位的P/Q以及外显子1区的52、54、57,3个多态性位点。有研究显示第1外显子区的52、54和57位密码子的单碱基替代,能够打断MBL三聚体的形成,或者加速MBL蛋白的降解,进而降低MBL在血清中的功能活性。国外有研究者发现,印度人与美国黑人肺结核病例MBL基因54位点基因突变频率高于对照组。另外有研究显示,在南非黑人当中,携带MBL的B等位基因的人不易患结核性脑膜炎和肺结核;LE Mombo对非洲人群调查研究发现MBL基因54、57位点基因突变型与结核病相关。