結(jié)核是一種古老的慢性傳染病,近年來,隨著分子生物學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展,人類對結(jié)核病的認(rèn)識不斷深入。從20世紀(jì)70年代起,以家族研究為基礎(chǔ)的連鎖分析和以病例對照研究為基礎(chǔ)的關(guān)聯(lián)分析使人們再次認(rèn)識到結(jié)核病與遺傳因素有關(guān)[1]。流行病學(xué)調(diào)查發(fā)現(xiàn)結(jié)核病的易感性有種族差異,與黑種人和愛斯基摩人相比,白種人對結(jié)核桿菌有更強(qiáng)的抵抗能力。雙生子研究也發(fā)現(xiàn),同卵雙生子比異卵雙生子有更高的同病率(前者為70%～80%,后者為30%)。Comstock和Stead等的研究也強(qiáng)烈提示遺傳因素在結(jié)核桿菌致病中起重要作用[2-3]。

既往有許多研究者對人類結(jié)核病的易感基因進(jìn)行了篩選,包括維生素D受體(VDR)基因、自然抗性相關(guān)巨噬細(xì)胞蛋白1基因、人類白細(xì)胞抗原基因等[1]。VDR基因最初因?yàn)槠渑c骨質(zhì)疏松癥的關(guān)聯(lián)而受到重視,隨之發(fā)現(xiàn)該基因的多態(tài)性與癌癥、骨關(guān)節(jié)病、甲狀旁腺機(jī)能亢進(jìn)癥、感染性疾病等均存在關(guān)聯(lián)。近年來,國內(nèi)外學(xué)者對VDR基因多態(tài)性與肺結(jié)核易感性進(jìn)行了廣泛研究,現(xiàn)綜述如下。

1 VDR基因的結(jié)構(gòu)與功能

人類VDR基因位于常染色體12q13.11上,基因組DNA全長75 kb,由9個外顯子和8個內(nèi)含子組成。盡管不同種屬的VDR分子量存在較大差異,但它們的結(jié)構(gòu)及氨基酸組成極為相似。VDR包含427個氨基酸殘基,分子量為50 kD,功能上主要分為5個結(jié)構(gòu)域:A/B區(qū)(1～24)、DNA 結(jié)合區(qū) (DBD)(24～91)、鉸鏈區(qū)(91～115)、配體結(jié)合區(qū) (1igand binding domain,LBD)(115～409)和AF-2區(qū)(409～427),分別稱為A/B、C、D、E、F 5個功能區(qū),每個功能區(qū)分工不同但又相互協(xié)作。A/B區(qū)為不依賴配體的細(xì)胞、組織特異性的轉(zhuǎn)錄激活自主調(diào)節(jié)功能區(qū)AF-1(activation function-1 domain)。C區(qū)主要參與DNA序列識別,也部分參與二聚體的形成。E區(qū)相對較大,功能也較多,主要參與:(1)配體結(jié)合;(2)視黃酸X受體(RXR)形成二聚體;(3)形成配體依賴的轉(zhuǎn)錄激活/抑制功能區(qū)AF-2,并與AF-1協(xié)同作用。此外,E區(qū)對DNA識別也有協(xié)同作用。D區(qū)和F區(qū)的功能不詳,D區(qū)可能是一個絞鏈區(qū),并可能與核受體定位有關(guān)。

VDR基因是激素受體家族中的一員,與類固醇和甲狀腺激素的受體序列有相似性,共同特征是具有高度保守的DNA結(jié)合區(qū)及一定保守性的配基結(jié)合區(qū)。維生素D的活性代謝產(chǎn)物1,25-(OH)2-D3是重要的免疫調(diào)節(jié)物之一,它可能參與了機(jī)體對結(jié)核分枝桿菌的宿主免疫反應(yīng),而這些生物學(xué)活性主要由VDR介導(dǎo)。1,25-(OH)2-D3激素信號分子在靶細(xì)胞與VDR結(jié)合形成激素-受體復(fù)合物,該復(fù)合物作用于特定的DNA序列,從而對結(jié)構(gòu)基因的表達(dá)產(chǎn)生調(diào)節(jié)作用。因此,VDR在本質(zhì)上是一種配體依賴的核轉(zhuǎn)錄因子,屬于配體激活的受體超基因家族,它在維持體內(nèi)礦物質(zhì)動態(tài)平衡、鈣及磷酸根代謝、骨代謝、多種組織細(xì)胞的生長分化和免疫調(diào)節(jié)等方面起非常重要的作用。

2 VDR基因多態(tài)性

編碼VDR的基因存在多態(tài)現(xiàn)象,這種多態(tài)可影響宿主對結(jié)核病的易感性。VDR基因包括多個多態(tài)性位點(diǎn),目前研究較多的有4個,即rs731236、rs2228570、rs1544410、rs7975232 位點(diǎn),分別對應(yīng)限制性內(nèi)切酶TaqI、FokI、BsmI和ApaI的酶切位點(diǎn),一般用b、a、t、f表示該基因存在4種內(nèi)切酶的多態(tài)性位點(diǎn),用B、A、T、F表示缺乏4種內(nèi)切酶的多態(tài)性位點(diǎn)。

rs2228570(Fok1)位點(diǎn)位于5′端第2外顯子處,其多態(tài)性表現(xiàn)為5′端第2外顯子處第一個起始密碼子ATG上的T→C變異,從而造成一個潛在的ATG起始位點(diǎn)與轉(zhuǎn)錄因子IIB不能有效地相互作用,最終翻譯出的蛋白質(zhì)少了3個氨基酸,從而影響蛋白質(zhì)的正常功能,不僅使轉(zhuǎn)錄效率降低了1.7倍[4],而且導(dǎo)致VDR不能有效結(jié)合1,25-(OH)2-D3,使其協(xié)助單核巨噬細(xì)胞抑制結(jié)核分枝桿菌胞內(nèi)生長的作用顯著降低。此位點(diǎn)多態(tài)性可產(chǎn)生2種不同長度肽鏈的VDR分子,多項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)由“F”基因編碼的短鏈反應(yīng)比較活躍,FF基因型者外周血單核細(xì)胞中VDR的mRNA水平比ff基因型者高19.7%[1]。

rs731236(Taq1)位點(diǎn)位于3′端第9外顯子中,其多態(tài)性是由于第352個密碼子上的同義突變造成的,即T→C突變使密碼子ATT變?yōu)锳TC,兩者均為異亮氨酸的密碼子。Taq1多態(tài)性中,T基因被認(rèn)為是結(jié)核病的易感基因,t基因?yàn)楸Ｗo(hù)基因。有研究顯示TT基因型表達(dá)VDR的mRNA水平和蛋白水平最高,較tt者分別高25.8%和72.9%[5]。

rs7975232(Apa1)和rs1544410(Bsm1)位點(diǎn)均位于VDR基因3′端的內(nèi)含子8,其多態(tài)性不影響編碼氨基酸的序列,能合成正常的VDR蛋白,不影響其生物學(xué)功能的發(fā)揮。

3 VDR基因多態(tài)性與肺結(jié)核易感性的關(guān)聯(lián)研究

Bellamy等[6]1998年首次在西非人群中報道VDR基因多態(tài)與結(jié)核易感性有關(guān);1999年,Bellamy等[7]再次報道,VDR基因多態(tài)與非洲人結(jié)核病的發(fā)病有關(guān)。2000年以后,中國大陸和加拿大等國相繼有研究報道VDR基因多態(tài)與結(jié)核易感性相關(guān)[8-9]。Liu等[8]不僅在藏族,還在我國漢族人群中研究證實(shí)Fok1的ff基因型為結(jié)核病易感基因型,該結(jié)論與Selvaraj等[10]以及劉瑋等[11]的研究結(jié)論一致。Liu等[12]進(jìn)一步闡釋了VDR基因與結(jié)核病易感性的關(guān)聯(lián)機(jī)制,指出Toll樣受體在人類巨噬細(xì)胞的活化上調(diào)了VDR基因與維生素D1羥化酶基因的表達(dá),誘導(dǎo)抗菌肽(cathelicidin)的產(chǎn)生,有助于殺滅胞內(nèi)分枝桿菌;非裔美國人因?yàn)?,25-(OH)2-D3血清水平過低,不能促使抗菌肽信使RNA產(chǎn)生,從而對結(jié)核病易感。Gao等[13]在前人所作的系統(tǒng)綜述和Meta分析的基礎(chǔ)上繼續(xù)研究,認(rèn)為在亞洲人群,Fok1 ff基因型攜帶者結(jié)核病發(fā)病風(fēng)險約增加1倍(OR=2.0,95%CI:1.3～3.2)。王喜等[14]對新疆哈薩克族人群的研究結(jié)果顯示,VDR-Ff基因型為肺結(jié)核的危險因素。

Freidin等[15]對俄羅斯的圖瓦族人群的結(jié)核易感基因進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)圖瓦族Bsm1位點(diǎn)的b基因型與結(jié)核易感性顯著相關(guān)。在馬拉維HIV陽性的結(jié)核患者中,VDR基因Bsm1多態(tài)似乎對結(jié)核的發(fā)病起到保護(hù)作用[16]。Gao等[13]Meta分析結(jié)果所示,在亞洲人群,Bsm1 bb基因型攜帶者結(jié)核病發(fā)病風(fēng)險則顯著降低(OR=0.5,95%CI:0.4～0.8)。

對于Taq1位點(diǎn),Bellamy等[17]在西非岡比亞人中的研究發(fā)現(xiàn)編碼密碼子352的Taq1tt基因頻率在結(jié)核病人中低得多。Selvaraj等[18]認(rèn)為Taq1多態(tài)性與印度女性結(jié)核病易感性有關(guān)。陳丹丹等[19]在寧夏回族人群中開展的大樣本病例對照研究結(jié)果顯示,VDR-(TT+Tt)、男性VDR-TT基因型可能是肺結(jié)核病的保護(hù)因素;VDR-(FF+ff)、回族VDR-(FF+ff)基因型可能是肺結(jié)核發(fā)病的危險因素。此外,在西非的病例對照研究顯示Bsm1、Apa1和Taq1存在明顯的連鎖不平衡,這幾個多態(tài)位點(diǎn)構(gòu)成的單倍型與結(jié)核易感性有關(guān)[20]。

然而,亦有許多研究證實(shí)VDR基因與結(jié)核病易感性無關(guān)。Bellamy等[21]通過全基因組掃描研究,未在VDR基因中發(fā)現(xiàn)有統(tǒng)計學(xué)意義的結(jié)核病遺傳易感性多態(tài)位點(diǎn)。馮福民等[22]在中國唐山的研究中未發(fā)現(xiàn)VDR基因多態(tài)與漢族人肺結(jié)核發(fā)病風(fēng)險存在有統(tǒng)計學(xué)意義的關(guān)聯(lián)。

2009年Merza等[23]對伊朗結(jié)核病患者進(jìn)行研究,未發(fā)現(xiàn)VDR基因Fok1位點(diǎn)與結(jié)核病存在關(guān)聯(lián),這與Liu等[1，8]在唐山地區(qū)的漢族人群、高玉婧等[24]在寧夏、Soborg等[25]在東非的坦桑尼亞、焦偉偉等[26]在中國漢族人群、孟憲杰等[27]在新疆維吾爾族人群中研究結(jié)論一致。對于Bsm1位點(diǎn),Freidin等[15]對Tomsk州的俄羅斯民族人群的結(jié)核易感基因進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn):俄羅斯族的VDRb基因型與結(jié)核易感性無明顯相關(guān)性。陳雪融等[28]對我國藏族人群的研究未見Taq1多態(tài)性與肺結(jié)核發(fā)病存在關(guān)聯(lián)。對于Apa1位點(diǎn),2007年Soborg等[25]以東非的坦桑尼亞人群為研究對象,發(fā)現(xiàn)VDR基因的多態(tài)性位點(diǎn)Apa1的基因型分布頻率在結(jié)核病患者和對照者間的分布無顯著差異性。

一些Meta分析結(jié)果也顯示,VDR基因多態(tài)性與結(jié)核病易感性無顯著關(guān)聯(lián)。比如,2005年,Lewis等[4]對VDR基因多態(tài)性與結(jié)核病易感性關(guān)系的Meta分析指出,目前得出VDR基因Fok1多態(tài)性及Taq1多態(tài)性與結(jié)核病易感性有關(guān)的結(jié)論尚為時過早。因?yàn)樵趥惗?、西非等國家和地區(qū)的研究中均未發(fā)現(xiàn)VDR基因多態(tài)性與結(jié)核病相關(guān)[9,20]。楊本付等[29]對VDR基因多態(tài)性與肺結(jié)核易感性做了Meta分析,結(jié)果表明各地的研究結(jié)果存在差異,尚不能認(rèn)為VDR基因多態(tài)性是肺結(jié)核易感性的影響因素,VDR基因可能與別的易感基因存在連鎖不平衡。

4 展望

綜上所述,國內(nèi)外學(xué)者對VDR基因多態(tài)性與肺結(jié)核易感性的研究結(jié)果并不一致。原因可能在于:(1)VDR基因多態(tài)性存在種族差異。(2)結(jié)核病的發(fā)病是由多個基因共同調(diào)控的,可能VDR基因的調(diào)控作用不占據(jù)主要地位。因此,其結(jié)果會由于樣本選擇的不同而受到影響。(3)VDR 基因可能與別的基因存在連鎖不平衡?？傊?我們目前尚不能證實(shí)VDR基因多態(tài)性與結(jié)核病易感性的關(guān)系是否真正成立,因?yàn)槲覀儾荒芘懦@是VDR與NRAMP1、TNF等功能基因連鎖不平衡造成的假象,無法證實(shí)這些突變點(diǎn)會引起基因功能改變。因此,VDR基因多態(tài)性在肺結(jié)核發(fā)病中所起的真正作用及其與環(huán)境、其他易感基因間的交互作用還需進(jìn)一步研究確定。隨著研究的進(jìn)一步深入,人們一定能揭示人類肺結(jié)核發(fā)生的相關(guān)的遺傳學(xué)基礎(chǔ),使我們能從基因水平定位高危人群,最終為臨床對結(jié)核病的診斷、治療及進(jìn)行流行病學(xué)研究服務(wù)。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 段鴻飛, 馬玙, 周新華. 結(jié)核病易感性相關(guān)基因研究進(jìn)展[J]. 中華結(jié)核和呼吸雜志, 2004, 27(3):201-203.

[2] Comstock GW. Tuberculosis in twins: a re-analysis of the Prophit survey[J]. Am Rev Respir Dis, 1978, 117(4): 621-624.

[3] Stead WW, Senner JW, Reddick WT, et al. Racial differences in susceptibility to infection by Mycobacterium tuberculosis[J]. N Engl J Med, 1990, 322(7): 422-427.

[4] Lewis SJ, Baker I, Davey SG. Meta-analysis of vitamin D receptor polymorphisms and pulmonary tuberculosis risk[J]. Int J Tuberc Lung Dis, 2005, 9(10): 1174-1177.

[5] Tao C, Yu T, Garnett S, et al. Vitamin D receptor alleles predict growth and bone density in girls[J]. Arch Dis Child, 1998, 79(6): 488-494.

[6] Bellamy R, Ruwende C, Corran T, et al. Variations in the NRAMP1 gene and susceptibility to tuberculosis in West Africans[J]. N Engl J Med, 1998, 338(10): 640-644.

[7] Bellamy R, Ruwende C, Corran T, et al. Tuberculosis and chronic hepatitis B virus infection in Africans and variation in the vitamin D receptor gene[J]. J Infect Dis, 1999, 179(3): 721-724.

[8] Liu W, Cao WC, Zhang CY, et al. VDR and NRAMP1 gene polymorphisms in susceptibility to pulmonary tuberculosis among the Chinese Han population: a case-control study[J]. Int J Tuberc Lung Dis, 2004, 8(4): 428-434.

[9] Wilkinson RJ, LlewelynM,Toossi Z, et al. Influence of vitamin D deficiency and vitamin D receptor polymorphisms on tuberculosis among Gujarati Asians in west London: a case-control study[J]. Lancet, 2000, 355(9204): 618-621.

[10] Selvaraj P, Chandra G, Jawahar MS, et al. Regulatory role of vitamin D receptor gene variants of Bsm I, Apa I, Taq I, and Fok I polymorphisms on macrophage phagocytosis and lymphoproliferative response to mycobacterium tuberculosis antigen in pulmonary tuberculosis[J]. J Clin Immunol, 2004, 24(5): 523-532.

[11] 劉瑋, 張翠英, 吳曉明, 等. 維生素D受體基因多態(tài)性與肺結(jié)核易感性的病例對照研究[J]. 中華流行病學(xué)雜志, 2003, 24(5): 389-392.

[12] Liu PT, Stenger S, Li H, et al. Toll-like receptor triggering of a vitamin D-mediated human antimicrobial response[J]. Science, 2006, 311(5768): 1770-1773.

[13] Gao L, Tao Y, Zhang L, et al. Vitamin D receptor genetic polymorphisms and tuberculosis: updated systematic review and meta-analysis[J]. Int J Tuberc Lung Dis, 2010, 14(1): 15-23.

[14] 王喜, 楊躍進(jìn), 吳芳, 等. 新疆哈薩克族人群結(jié)核病易感基因的病例對照研究[J]. 中國人獸共患病學(xué)報, 2011, 27(3):206-211.

[15] Freidin MB, Rudko AA, Kolokolova OV, et al. A comparative analysis of tuberculosis susceptibility genetic make-up in Tuvinians and Russians[J]. Mol Biol (Mosk), 2006, 40(2): 252-262.

[16] Fitness J, Floyd S, Warndorff DK, et al. Large-scale candidate gene study of tuberculosis susceptibility in the Karonga district of northern Malawi[J]. Am J Trop Med Hyg, 2004, 71(3): 341-349.

[17] Bellamy R, Ruwende C, Corrah T, et al. Tuberculosis and chronic hepatitis B virus infection in Africans and variation in the vitamin D receptor gene[J]. J Infect Dis, 1999, 179(3): 721-724.

[18] Selvaraj P, Narayanan PR, Reetha AM. Association of vitamin D receptor genotypes with the susceptibility to pulmonary tuberculosis in female patients & resistance in female contacts[J]. Indian J Med Res, 2000, 111: 172-179.

[19] 陳丹丹, 朱圭娜, 關(guān)光玉, 等. VDR-TaqⅠ, FokⅠ位點(diǎn)多態(tài)性與寧夏人群結(jié)核易感性研究[J]. 中國防癆雜志, 2013, 35(8):566-572.

[20] Bornman L, Campbell SJ, Fielding K, et al. Vitamin D receptor polymorphisms and susceptibility to tuberculosis in West Africa: a case-control and family study[J]. J Infect Dis, 2004, 190(9): 1631-1641.

[21] Bellamy R, Beyers N, McAdam KP, et al. Genetic susceptibility to tuberculosis in Africans: a genome-wide scan[J]. Proc Natl Acad Sci U S A, 2000, 97(14): 8005-8009.

[22] 馮福民, 郭梅, 郝金奇, 等. 維生素 D 受體基因多態(tài)性與漢族人肺結(jié)核發(fā)病的關(guān)系[J]. 山東醫(yī)藥, 2009, 49(45): 4-6.

[23] Merza M, Farnia P, Anoosheh S, et al. The NRAMPI, VDR and TNF-α gene polymorphisms in Iranian tuberculosis patients: the study on host susceptibility[J]. Braz J Infect Dis, 2009, 13(4): 252-256.

[24] 高玉婧, 裴秀英, 楊華, 等. 維生素 D 受體基因多態(tài)性與寧夏結(jié)核病遺傳易感性的關(guān)聯(lián)性研究[J]. 寧夏醫(yī)學(xué)雜志, 2008, 30(8): 673-676.

[25] S?borg C, Andersen AB, Range N, et al. Influence of candidate susceptibility genes on tuberculosis in a high endemic region[J]. Mol Immunol, 2007, 44(9): 2213-2220.

[26] 焦偉偉,李兆娜, 孫琳, 等. 維生素 D 受體基因多態(tài)性與中國漢族兒童結(jié)核病易感性的研究[J]. 中國實(shí)用兒科雜志, 2009, 24(4): 264-266.

[27] 孟憲杰, 劉杉, 張秀琴, 等. 維生素 D 受體基因多態(tài)性與新疆維吾爾族人群結(jié)核病易感性的相關(guān)性研究[J]. 中國人獸共患病學(xué)報, 2009, 25(6): 507-510.

[28] 陳雪融, 馮玉麟, 馬玙, 等. 維生素 D 受體基因多態(tài)性與中國藏族結(jié)核病的關(guān)聯(lián)研究[J]. 四川大學(xué)學(xué)報, 2007, 37(6): 847-851.

[29] 楊本付, 韓長磊. 維生素 D 受體基因多態(tài)性與肺結(jié)核關(guān)系的 Meta 分析[J]. 中國熱帶醫(yī)學(xué), 2006, 6(8): 1347-1349.