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4-第4章 风湿病的遗传学研究

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发表于 2008-12-15 10:55:42 | 显示全部楼层 |阅读模式
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第一节 概 论, ^5 V9 y+ t2 G  m0 F

( p2 r' y8 ~, ]+ r( k1 c第二节 类风湿关节炎的遗传学研究( @/ v2 M& _# @- @2 Y* t
' m+ c" D9 l- _0 T3 r$ t
第三节 系统性红斑狼疮的遗传学研究* m, |: T" a# G( G* {
$ `0 P, f9 h9 i9 I
第四节 其他风湿病的遗传学研究
 楼主| 发表于 2008-12-16 15:21:45 | 显示全部楼层

4-1-第一节 概 论

一、风湿病的遗传学特点   
4 N' J. B/ V7 x0 {
$ n# s9 n9 G. @1 I" P      遗传学研究方法已被广泛应用于风湿病研究中,研究技术的空前发展和精细研究方法的建立为揭示遗传变异在疾病起源中的作用提供了有力的支持。随着人类基因组研究的进展,人们越来越有兴趣探索基因与疾病的关系。在简单的孟德尔遗传模式中,遗传的致病基因与患病个体的疾病表型关系一目了然。风湿病属复杂的遗传性疾患,包括MHC基因和非MHC基因的共同作用,呈多基因遗传,这增加了对其进行遗传研究的难度。与其他复杂疾病如糖尿病、肥胖等相同,风湿病具有以下特征:   
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8 z8 i' H8 A9 }      (1)低外显或不完全外显:即携带有某种疾病易感表型者不全部发病甚至发病率很低。致病基因决定了疾病的易感性,但没有任何一个特定的基因为发病所必需或是可单独导致疾病。多基因病的遗传复杂性与单个致病基因的低外显率有关,即使在多个位点均存在易感的等位基因型也并非一定出现疾病,每个特定的等位基因型只使疾病发生的概率略有增加。   
8 ?. o. b$ f* d
+ z# f# w6 C; M3 n0 R& p% x9 T       (2)遗传异质性:遗传的复杂性还与遗传异质性有关,同一疾病或表型是不同基因和/或等位基因型联合作用的结果,不同患者相同的临床表现由一组致病基因的不同组合所决定。   
9 @$ a$ ?0 K$ q* W
( q5 f, X  k7 H8 i6 J, c+ Y       (3)表型模拟:一些个体并不携带有疾病相关等位基因,但亦可能会发病。  + ^; d' O* e* G+ [/ u; [3 W

! L6 d1 ]) p( T: h& O       (4)多基因遗传:不管生理条件下还是在遗传性疾病中,复杂的性状都是由多种基因所控制。其中有些基因对性状的影响大,有些影响则较小。易感等位基因可独立的发挥作用,也可存在上位性相互作用,最终表现为一定的临床表型,使风湿病遗传性状更加复杂。单基因疾病中的机会性突变常导致相应基因的严重的功能变化或敲除,从而易于进行遗传分析;而风湿病致病等位基因在一般人群中出现频率很高,故对它的筛选分析较为困难。   
3 ?! u' B/ {5 ]: |' n$ W& O" _- S5 g$ m* u
       (5)非遗传因素:风湿病中,大多数情况下带有致病基因的个体并不表现出疾病状态,或者表现为不同的临床表型。SLE患者中同卵双生子患病一致率在 24%左右,这意味着在4对同卵双生子中只有一对会同患疾病;RA中同卵双生子患病一致率有人报道为30% ,亦有人认为在12%~15%。可以看到,尽管遗传背景一致,大多数情况下同卵双生子中仅有一人患病,说明其他因素也参与了疾病发生。这些因素可归结为与疾病相关的环境差异及个体发育过程的差异,它们的差异性越大,疾病的遗传因素越不容易显现。    6 l' h7 u7 E! P( M' I, s8 Z) I
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       在对风湿病进行遗传学研究时,应尽可能采用生活在相同地理区域并有相同生活模式的患者资料,选择更为同质性者(如大家系)进行研究,这样方能降低发现遗传风险因子的难度。0 t  z) }. ?/ i' ?$ F. u
8 {+ P5 z0 n, f6 P- b8 O
二、风湿病的遗传流行病学   
$ i  F" x0 g1 X. Q3 o" K/ e: @
  G' `+ q; ]. H* j& }* y      因为目前还不知道特定的基因与风湿病多样的临床表型之间的对应关系,所以对遗传因素的判断多依赖于遗传流行病学资料。这些资料包括对具有不同遗传背景的群体中疾病发生率的比较,其中,遗传背景相同的同卵双生子群、约50%共同基因的异卵双生子及同胞群、遗传背景完全无关的一般人群是常用的几个群体。: B5 N2 o* v- G/ n" R* m3 R7 U3 n
6 t/ r+ Z. \2 R
      在复杂的遗传相关疾病中,以上述不同群体中发病风险的比值来估算遗传因素的影响大小已成为一种常规方法。该方法中最常用的是将疾病同胞发病率与一般人群发病率比较,称为同胞患病相对风险,即λs,计算公式为λs=疾病同胞发病率/一般人群发病率。一个可信的λs值取决于对两个群体发病率的正确估算,如在类风湿关节炎(RA)中,大规模调查时常会出现确诊困难的例子,家庭成员处于不同的病期,且起病年龄不同,当疾病不再活动时易漏诊,而与其他多关节炎的鉴别不当也会引起误诊。系统性红斑狼疮中也会出现类似的问题,早期轻症患者易被漏诊。因而在不同的研究中λs常常并不一致。尽管如此,目前一些常见风湿病的λs范围已经明确。除了强直性脊柱炎,大多数风湿病λs在10~20之间。    ' N; F% K7 Y5 V( A0 ?

3 i, U: Z0 M  n4 |# l) ?      同卵双生子发病率与一般人群发病率比值称为λmz,它可被看作是对疾病最大遗传风险的估计。对同卵双生子来说,致病风险的增高主要源于受累个体间存在共同的遗传多态性,大多数风湿病λmz均相当高。一些主要风湿病λs及λmz如表4一1所示。
9 m/ K# f! }3 N! z" y
* B; P* i% L5 J+ R2 F  d      遗传度指由遗传因素所决定的发病风险。因为不同的研究中λs常常不一致,所以有些疾病中也以这一指标进行遗传风险的估计。
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三、遗传标记   
" B8 g; w: P% }3 l# A
- }/ R) B% I! V2 t      遗传标记的出现为遗传学研究提供了有力的工具,这些多态性标记或可直接改变氨基酸组成而影响功能,或本身无生物学功能但位置与某个易感基因接近。目前常用的遗传标记主要有微卫星和单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphisms, SNP)两大类。   3 I, N; l! c% P' n# z

+ P, I& E2 K  `) X2 B      微卫星是基因组 DNA上短核苷酸片段串联的重复序列,可由二核苷酸、三核苷酸或四核苷酸进行数目可变的重复串联构成,非常均匀地随机分布于整个真核基因组上。由于短核苷酸片段重复的次数不同表现出高度的长度多态性,因而它们可作为基因组特定区域或特定基因的标志而不必知道该基因的性质,起着类似路标的作用。在每个微卫星标志的两侧有独特的保守的核苷酸序列,利用针对该序列的引物,用PCR技术可很容易地将基因组内特定位置的微卫星标志扩增出来。如果某个微卫星标志与疾病基因连锁,那么它在受累(发病)群体中则以异常高的频率出现。反之亦然,如果某一微卫星标志在受累群体中以异常高的频率出现,那么在该微卫星所在的基因组区含有与疾病相关的易感基因。目前被筛选鉴定出的微卫星有数千个,已广泛用于遗传定位研究中。   
2 F: Y; E1 x3 s  H+ B+ Z9 {* x( @% N! ]( A6 H! S8 x7 s* \
      实际工作中,选择微卫星时不仅要考虑它的位置,还要看其长度多态性的变异程度。一个标记的信息量大小取决于它的长度多态性,通常以杂合度(H)这个参数表示。杂合度可通过直接估算群体中杂合个体的比例而得出,但对多数标记来说这一工作难以进行,因而目前主要通过对标记各个等位基因频率的估算来计算出杂合度值。计算公式为:H=1-Σpn², pn指第n个等位基因的出现频率。如一微卫星标记有四个等位基因,频率分别为0.1、0.2、0.3、0.4 ,则其杂合度H=1-(0.01+0.04+0.09+0.16)=0.70,就是说群体中有70%为杂合子。杂合度大小决定于等位基因数及它们的分布模式,等位基因数目越多,分布越均衡,杂合度越高。许多微卫星杂合度在0.8以上,杂合度越高,其所含信息量越大,宜在研究中优先选择。在应用受累同胞对方法进行全基因组研究时,如果微卫星平均分布且含有足够的信息量,一般需选用300~400个标记。. k  W. n. X7 g' l

( k; F! w# ^- \1 L* p) I# ^  a      SNP为新一代的遗传学标记,指基因组中单个核苷酸的变异,在人类基因组中这些多态性变异约占0.05%~0.15%,就是说共存在200万~600万个。近期研究表明,基因编码区内多数SNP均无功能,而增强调节区域的SNP则有可能影响基因表达。即使是无功能性的,也可以应用密集分布的SNP通过连锁不平衡对感兴趣区域进行遗传定位。与微卫星相比,SNP数量众多,分布更密集,可用于更精细的定位研究;但其杂合度低,所含信息量少,最大杂合度只有50% 。进行全基因扫描需要30,000~50,000个 SNP,有时甚至 100,000个,即使这样,每个基因上也只分布有一到数个SNP。在连锁不平衡分析中,因为该方法依赖于有效传递数,微卫星标记更实用些。如某一微卫星标记杂合度为0.8,对 100个父母进行基因型分型,有80个含有有效信息,而SNP最多有50个含有效信息。为克服单个SNP信息量低的缺点,近来有学者将4个SNP作为一单体型进行分析。   
0 V- b, @) {! ?& l" ?4 s
  {4 Z) f; ?% ]4 L$ P& y      SNP目前可靠性、杂合度等资料尚无微卫星标记那样完善,大多数基因上的SNP尚未得到验证,但随着遗传研究的迅速发展,这一问题将很快得到解决。
9 K. U: m4 m; t4 D2 Y2 T0 X9 U& f3 w2 X" F) X, d7 M
四、研究策略/ J4 z3 P5 N3 P2 q1 u% A* D$ b

6 ]  @9 v2 Y% B+ e      (一)连锁分析   
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      1.经典的连锁分析    6 ?  m% c$ n5 J4 o9 h8 i

/ k+ R! r4 f5 a' \; X  J      染色体在第一次减数分裂时会发生重组,平均23对染色体每次减数分裂约发生66次重组,其中女性重组次数多于男性。遗传学中测量遗传间距的基本单位为cM(摩尔根),1cM代表两位点发生重组的概率为 1%,物理距离相当于100万碱基对。当一特定的遗传标记与某基因非常靠近时,重组的几率极小,接近于0;当两者距离很远时,重组几率接近于0.5。通常以Ө来表示重组的比例,当10%的减数分裂产物发生重组时,Ө=0.1; Ө=0时则无重组发生。   
# X) m( F; h! K1 {& O& @* w; q$ \' Y  d/ T2 D6 u& {
      连锁分析的主要目的是明确一个特定的遗传标记与某种疾病或表型是否倾向于共同遗传。重组的几率随遗传标记与疾病基因两个位点距离的远近而变化是进行连锁分析的基础,其频率取决于两者的相对位置。如果遗传标记与疾病基因间距离很远,不存在连锁,此时Ө=0.5,则在有4个子代的家系中4个子女均出现二者同时存在的几率为(1/2)4 = 1/16;在有10个子代的家系中10个子女均出现二者同时存在的几率为(1/2)10=1/1024,对于后者最好的解释是遗传标记与疾病基因非常接近,Ө近似于0。一般将Ө=0时两者同时出现的可能性与Ө=0.5时的可能性之比值称为拟然比,以Z(Ө)表示。Z(Ө) = (Ө为0时可能性)/( Ө为0.5时可能性),其对数值即是 LOD(优势对数分数,log odd score)分值。连锁分析中LOD值大于等于3才被认为具统计显著性。进行连锁分析时,遗传标记与疾病基因Ө值通常在0~0.5之间,如在有 10个子代的家系中10个子女中只有一个子代二者不同时出现,则应以Ө为0.1时的可能性计算出最大的LOD值。实践中,对于Ө值不同的大量家系资料应计算出最适合的Ө值而得到最大LOD值。      q  W, l/ H3 l* I( P7 p; ?. x' ~

& Q% y1 y  x: z; k' l) e" v       经典的连锁分析方法属于参数性的、以模型为基础的方法,主要适用于高外显性孟德尔遗传性疾病,人们曾以该方法研究分析家族性周期性发热综合征在12号染色体TNF受体1基因上存在的突变,但对于复杂不完全外显的SLE, RA等风湿病来说该方法并不适宜。    ) F. D2 D  u3 x

7 Y( K- W( Z' y      2.等位基因共享方法      z9 @  a# ~+ X7 j, }& F

' O6 G+ Y* j8 ~      经典的连锁分析方法在疾病具高度外显性且遗传模式已知时检测效率较高,而风湿病普遍的遗传学特点为低外显性且遗传模式不清,此时需采用另一类泛称为等位基因共享的连锁分析方法。这一类方法中最常用的是受累同胞对(ASP)分析,属于非参数性无模型方法。当一个家系中有两个以上一级亲属均患有同一疾病时,他们共有特定遗传标记的几率将大于偶然性的几率,这是ASP方法的建立基础。疾病与特定遗传标记间无连锁存在时,对于其中一个患者的两个等位基因,同胞与其共享0个、1个、2个的几率分别为25%、50%,25%。当存在连锁时,这种几率会出现变化,且遗传标记与疾病位点距离越近,这一变化越大。通过对大量的患病同胞对进行检测,经χ2检验可明确相应遗传标记是否存在等位基因共享几率增高。    ( F# r( E# v- z$ A2 I

; X/ W8 ]  T! ~  q+ L0 L, }+ t       ASP分析的优点是:①只应用了患病个体的资料(避免将尚未发病的个体误认为正常,对发病较晚的疾病如 RA的研究较为有利)。②不需了解疾病的遗传模式。③在遗传标记与疾病基因距离较远时(5~10百万碱基对)仍有效力。④只需患病同胞的资料而不需父母的资料(父母不在者也可用于研究)。故而目前已广泛应用于SLE,RA等风湿病的研究中,但该方法亦存在对致病风险不高的基因检测效率低的缺点,为达到显著性要求,对这些基因的检测需要大量的家系。对于致病风险λ≥4.0的基因来说,只需要数百同胞对; λ≤2.5时则需要上千甚至上万同胞对,而这在目前的风湿病研究中尚难达到。此外,ASP连锁分析最多可将感兴趣区域缩窄至5~10百万碱基对,应用该方法发现的连锁只是一系列研究中的第一步,首先需进行独立验证,确有连锁时再进一步以其他方法,如统计效力更高的相关分析方法,来证实易感基因的存在。1 y* d1 v% i* x& y6 }) o+ X

' h8 e: W9 _! B, w) R$ r7 }- \) @2 e     (二)相关分析    ' p( S$ S; t( b1 o! p6 g
) `  u$ }% @" N% }
      1.病例对照研究   
. T2 r  J0 A% l' H% a3 n
' O# h* i1 E; f6 J* D  ^. z, i      要明确一个等位基因是否存在致病风险,理想的方法是进行前瞻性的队列设计,其中一组为携带该等位基因的个体,另一组为不携带该等位基因但其他因素与其相匹配的对照组,然后经过一定时间后观察第一组是否发病率更高。但多数情况下这一方案难以采用,只能通过回顾性病例对照方法来进行研究。当疾病在人群中发病率很低时,可用比数比(OR)作为相对危险度(RR)的近似值。比数比为 1时说明遗传因素与疾病无关,小于 1说明所研究的遗传因素与疾病负相关。    & M8 J( \% d/ L/ C2 _. b
3 q8 e& p+ J3 ]$ A. `; p
      该方法多以散发病例作为研究对象,用于对单个基因、遗传标记的研究,其优势在于较连锁分析更易检出较弱的效应,在p=0.05水平检测相对危险度为2的疾病等位基因只需100多个患者。当通过病例对照研究观察到正相关性时,要注意有三种可能的解释:①对照组与疾病组匹配不当导致假阳性结果。②所研究的等位基因直接参与疾病发病。③所检等位基因与疾病基因存在连锁不平衡。第一种情况常见于两个研究组族群不完全匹配时,这时阳性结果多与群体的差异有关,因此应选择种群相同的个体作为正常对照。在复杂的疾病中,为克服其他因素的影响,可采用正常同胞作为对照。当然多数情况下出现的是第二、第三种可能。    / S! v7 o# ^, o. u5 F, v

) @2 P/ ]; ]. |      2.传递不平衡检验   
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      为控制病例对照研究中混杂的族群效应对结果的影响,相关研究中可应用以家系为基础的对照。因为患者的两个等位基因分别遗传自其父母,而父母各有一等位基因未被传给子代。由未被遗传的两个单体型构成的基因型可作为对照,这样父母与子代遗传背景一致,族群效应得以去除。目前这类方法中最常用的是传递不平衡检验(transmission disequilibrium test,TDT )。   
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5 R# ]/ q3 R. d7 `6 m4 n/ A6 D9 c' h      TDT是以连锁为基础的相关检验,其原理为,如果一等位基因与疾病无关,那么它由亲代传递给子代的概率应与不传递的概率相等;但当它与疾病相关时,由亲代传递给子代的概率则大于不传递的概率。通过对一定数量的患者及其杂合子父母进行等位基因型检测,TDT能明确所检测的等位基因是否与疾病相关。实际上TDT检测的是与疾病易感基因非常接近、存在连锁不平衡的遗传标记,对于基因内或其附近(一般认为在 100万碱基对内)存在高度多态性标记的特定候选基因来说,该方法是一极佳的选择。尤其对于相对危险度在 1.5~4的易感位点,该方法较非参数连锁分析如ASP分析检测效率要高得多。例如,在研究 1型糖尿病胰岛素基因时,ASP分析未显示该基因与疾病连锁而TDT发现关联性的存在。TDT的出现也为更精细的确定疾病易感位点提供了重要的研究方法,选用一系列相近的标记可以定位一个含有易感基因的临界范围。    3 q' [8 F2 r0 E1 A1 E5 G) V

8 `7 |- Y/ z8 G) C+ M      TDT的最大优点是最大限度利用了患者父母的资料,既用于检验又构成对照,消除了群体的影响;另一个优点是只要家系中有一个患者即可,而ASP须至少两名患者。其缺点是随遗传标记与疾病基因距离的增大,相关性迅速降低至0,因而不适用于全基因扫描研究。此外,因为该方法检测亲代与患病子代间不同等位基因的不平衡传递,在父母基因型资料不全时不能用于分析;而当所研究疾病多在成年甚至老年期起病时,获得患者父母的资料很困难,这限制了其应用范围。   
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( G& h9 U) b( c      统计学家经过改良后提出同胞传递不平衡检验(Sib-transmission disequilibrium test, STDT),不需父母的资料,而以患者与其正常同胞作比较,检测患者遗传标记等位基因频率是否与其正常同胞存在差异。若疾病与该标记不连锁,两者频率应该相同,反之则有差异。这样TDT的应用范围从而得以扩大,但研究显示采用父母资料时效率要略高于采用同胞作对照时。
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$ o8 B$ r8 ^9 O4 i     (三)动物模型    # }0 e2 m7 ]9 z# l7 h  j  Q
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      动物模型也是风湿病遗传学研究中寻找致病基因的一个有效途径。研究动物模型时能对疾病进程进行监控,控制遗传因素的复杂程度并减少环境因素的影响,有利于发现疾病相关的遗传因素。一个典型的例子是,在狼疮的研究中,因与狼疮鼠模型中的阳性位点存在同源区,人1号染色体相应区域得到了密切关注。但是,动物与人类间存有遗传差异,并且在人类中存在的病理途径不一定也存在于动物中,从而使动物研究具有局限性,这是必须铭记于心的。常用的动物模型主要有遗传均一性(congenic)模型及基因敲除或转基因模型。   
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      1.遗传均一性模型   " H5 D9 o( L! W. i9 n
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      指在单一基因位点上遗传学性质完全相同的一组动物。将具有特定位点的具某一性状动物品系与正常动物品系杂交,子代再与亲代的正常品系进行回交,在传代12-20次后的动物中可认为除了该位点为具某性状品系与正常品系杂合外,其他的遗传信息均来源于正常品系,这样使复杂的遗传信息得以简化。在疾病的动物模型中,假定一段染色体区域与一种特定的性状相关,则可应用该方法获得除该位点外其他遗传背景均一致的动物,观察其所表现的性状。该方法的缺点是耗时长,近来已进行了一些改良。Wakeland在 1997年提出标记辅助的选择方案(marker assisted selection protocols,MASPs ),以遗传标记对子代进行基因组扫描,选择遗传背景最接近于正常亲代的进行回交,获得遗传均一性动物只需5代左右。
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      Morel等在狼疮鼠的研究中发现一个重要染色体区域 Slel。他们利用含有 Slel的遗传均一性模型进行Slel的精细定位和功能研究,发现该位点与对核抗原的选择性失耐受有关,进一步研究还发现Slel实际上由三个亚位点组成,且功能上有差异。类似的方法也用于其他位点如Sle2, Sle3的研究中。   
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       2.转基因模型    7 e% e& g  q- {

( w3 Y3 D0 Q" L# ^5 t      在鼠类中,可通过分子遗传学技术将单个基因或染色体片段导入,而产生转基因动物。源于其他鼠系甚至不同种系的纯化 DNA可通过微注射技术导入受精卵前核中,如该DNA稳定整合于基因组中,可随转基因动物的发育出现于其所有细胞中。   
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      11号染色体上450kb染色体区域缺失的鼠系可出现高甘油三酯血症,为研究其致病基因,研究人员以含有该缺失区的4种鼠类细菌人工染色体及含有同源片段的2种人酵母人工染色体制成转基因鼠。结果发现其中一组含有人酵母人工染色体的转基因鼠与野生型不同,进一步研究则发现基因OCTN2的缺失是引起高甘油三酯血症的原因。bcl-2蛋白与抑制淋巴细胞凋亡有关,其转基因鼠在淋巴细胞中过度表达。bcl-2导致T、B细胞生存期延长。有研究发现,多数转基因鼠具有抗核抗体,产生狼疮样免疫复合物肾小球肾炎。    8 Q7 B% c  m! d

- Z  m1 i+ k5 R% n- N      3.基因敲除模型   
9 X( K! B1 t8 I$ V1 C
$ Y! @) u( d/ g3 B, Y      在一些小鼠品系中,可产生基因敲除动物,其靶基因或目的染色体区不进行表达和发挥功能。以此种基因缺失动物作为模型可用于研究该基因在疾病中所起的作用。其简要方法为,以胚胎干细胞进行培养并使其出现定向突变,将其与鼠胚胎形成嵌合体,则该嵌合体含突变型和野生型两类细胞,由此可获得野生型小鼠的杂合或纯合后代。   
8 P$ `  ?) v' q5 r7 S
# m& ?( G' |0 M/ h, K, G1 u) [      α甘露糖苷酶II主要作用为修剪细胞表面聚糖链上的甘露糖,从而通过糖基化作用可形成复杂的糖链,如无该酶则细胞表面聚糖形成出现异常。近期有研究者将小鼠中α甘露糖苷酶II基因敲除,发现该基因缺陷鼠出现与人SLE相似的疾病改变,此项研究首次将细胞表面糖链的缺陷与自身免疫病联系起来。" }( I' c. y2 }! ?/ S5 R' X

( e# h" C) t- k      (四)新研究技术    ' ^* ~6 E9 c- o; E
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      芯片技术是 90年代兴起的一项分子生物学技术。基因芯片又称DNA芯片,指以许多特定的寡核苷酸片段或基因片段作为探针,有规律地排列固定于支持物上,与待测的样本基因以碱基配对原则进行杂交,通过激光共聚焦荧光检测系统扫描杂交芯片,再以计算机分析各点的荧光强度,获得所需信息。芯片技术为明确特定疾病群体、特定组织及细胞的基因表达模式提供了有效且迅速的方法,但昂贵的价格限制了其应用范围。此外,目前该技术也用于大规模 SNP的筛选鉴定。 , ?$ x! S, h4 \4 Y# R7 ~  T' C

/ z. J8 y4 G$ {' w9 T五、展望
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+ o  c& u/ i! I3 G( o  ^  _      今后一段时期的研究将主要集中于弄清一些主要的风湿病的致病基因及不同基因组合与临床表型的关联性。风湿病有其自身的特点,从目前的动物及人类研究来看,一些自身免疫病之间可能存在共同的致病基因。是否自身免疫病均与一大类基因有关,不同的基因组合引发不同疾病目前尚不清楚,有待于深层次的研究。多数单个基因对疾病只有中度甚至微弱效应,如一个基因λ在1~2之间或更低,研究其对发病的影响很困难,而数个弱效基因λ叠加久将会提高,有利于研究的开展,将这些基因结合在一起研究也许是一更好的方案。  
0 m: N: L% m: v- o$ F, r
8 l2 n! v  N4 {! V2 a      此外,我们知道风湿病的发生由多基因和环境因素共同决定,且基因的功能表达会受环境因素的影响,所有根据遗传和环境条件的不同,在疾病发生中起重要作用的基因会表现出不同的效应。带有致病基因的个体在何种条件下会发生疾病也是值得研究的课题。多数基因是通过其编码的蛋白质发挥功能的,对其作用的深入研究也必须在蛋白质水平进行,才能最终揭开风湿病发病的谜底。
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 楼主| 发表于 2008-12-16 15:22:18 | 显示全部楼层

4-2-第二节 类风湿关节炎的遗传学研究

一、RA遗传流行病学   
5 g$ U7 c% X+ t% k, p8 z
2 N  s9 `9 ^% H2 E       RA是以关节组织慢性炎症性病变为主要表现的全身性疾病,女性发病率是男性的2.5倍,临床上满足美国风湿病学会7项标准中至少4项者即可诊断。该病临床表型多样,起病方式不一,具有多种亚型,给遗传研究增添了难度。    . d$ M9 U4 F' C. l# b2 D

4 `6 J7 w  N  V" V$ J% @      20世纪70年代起因为发现RA与MHCII类抗原的相关性,人们就知道该病与遗传因素有关,但不清楚遗传因素在RA中究竟处于什么地位。通过遗传流行病学研究,对RA同卵双生子、异卵双生子和同胞、一般人群这三类有遗传信息梯度的群体患病率进行调查,目前已能计算出遗传风险。最初报道的RA同卵双生子患病一致率在 30%~50%,但近期以群体为基础的调查显示实际的患病一致率在12%~15%;而同胞患病一致率多数报道为 2%~4%。评价疾病的家族聚集性,须与作为背景的人群发病率作比较。RA人群中的发病率一般认为在0.8%~1%左右,但最新美国犹他州的调查显示,经年龄校正后 RA的发病率仅为0.24%,大大低于以前的资料,而经校正的同胞患病一致率为2.58%,与以往资料一致。   
7 O3 R4 {8 T2 _  v3 {: `+ @7 L, F
/ i) m* z1 B# S! Q4 A. D       遗传流行病学的不同结果至少与两个原因有关。第一,也可能为最主要的原因是RA可能是一由不同发病机制疾病亚型构成的临床综合征,在不同的历史时期及不同的地理位置对该病的描述不尽相同。第二个原因与第一个相关,是该病的患病率很难准确计算,过高估计和过低估计均有可能。在家系研究中,家族成员起病年龄有早有晚,可处于不同的病期,有些活动性很高而有些完全缓解;群体普查中,其他类型的关节炎可能误诊,当前疾病未活动者易被漏诊,有些病人在短时期内尚达不到诊断标准,需要长期的随访。此外,研究对象对一个准确的结果来说也很重要,患病率调查应在同一种群中进行,得到的数据才具有可比性。   
" R' a1 S- e" e3 C2 W, y% {% }
+ [/ z8 K9 `# f% W& n1 U      综合研究结果,目前多数认为RA同卵双生子患病一致率为12%~15%,同胞患病一致率为2%~4%,而人群发病率在0.24%~1%。经计算λs在2~17之间,均值为11,低于SLE;λmz则等于12~62。那么HLA在遗传中的重要性如何呢?近期研究认为HLA构成的遗传风险占总风险的 30%~40%,另有研究计算HLA区域的λ为1.8。如总的λs只有2时,非HLA基因的致病风险将很低;而λs为 17时,非HLA基因则在遗传因素中占主导地位。   
4 ^8 i. n. L! G# w7 C
3 ~3 p" U" i) n% ^* m      因为RA中λs的差异性大,有人提出用遗传度作为评估遗传风险的指标,该指标对发病率的依赖性低于λs。MacGregor等对芬兰和英国的两项双生子研究数据进行分析,估算出RA的遗传度在60%左右,这提示遗传因素在疾病发生中起着重要作用。
! ~. Y! \8 \$ b1 x1 i" n& A( H
) r9 {2 e) h0 g$ H. x! K+ f二、动物基因组研究    / Y: S6 u0 W/ |

/ L: d. W5 h+ }# R! x      常用的模型包括大鼠和小鼠胶原性关节炎模型(CIA)及一些佐剂性关节炎模型如分支杆菌佐剂诱导的关节炎(AIA)、油剂诱导的关节炎(OIA)、异十八烷诱导的关节炎(PIA)等。
9 V( |: h+ w3 B7 F- i
3 t1 K  s* p$ l" e      决定鼠模型易患的易感基因座仅仅引起疾病表型的量变而非质变,因此称之为疾病表型相关的数量性状基因座(QTL )。针对鼠类模型的全基因连锁分析已有多家报道,发现40个左右QTL区域,如图4一1中所示。其中一些区域在不同的研究中重复出现,提示在不同种系中有着共同的遗传因素参与发病。9 `) M4 j# ~! D( N6 _3 I# l
( q4 U, u- H4 C3 O: b! \. Z
三、人类基因组研究
" A* l( x) }6 z* A) C; ^& U+ ~9 h) ?5 i8 h7 T, S. K/ F6 P
      至今为止,已有多家RA全基因组研究的报告问世。Hardwick于 1997年以89个多发家系证实疾病与MHC连锁。Shiozawa于1998年报道了对日本41个多发 RA家系的全基因扫描结果,发现 D1S253/214, D8S556及DX1232三个连锁区域,MHC区域则无连锁,但其样本数较小,结果有待验证。Cornelis对欧洲164个多发家系研究则发现仅有MHC区域显著与疾病连锁,另有 14个其他染色体区域也存在一定程度的连锁,其中4个与胰岛素依赖型糖尿病易感位点重叠。    & Z- c8 n+ @9 e. }3 G2 U! i6 U
5 g+ {0 I8 _# h$ @3 z0 q3 n+ M# Y
      既往的人 RA遗传学研究多数均证实MHC区域与RA具显著连锁相关性,而对其他区域缺乏一致结果,但 MHC区域只占遗传因素的30%~40% ,应存在与疾病有关的非MHC位点。Jawaheer等对全美257个多发家系进行基因组扫描研究,发现除MHC区域外,1,4,12,16,17号染色体上也存在疾病连锁位点,其中部分与其他免疫相关疾病如SLE、炎性肠病、多发性硬化、强直性脊柱炎易感区重叠。MHC区域对疾病贡献最大,λHLA为 1.79,其他一些标记λD1s235 = 1.14、λD12S373 =1.32、λD16s403=1.25、λD17s1301=1.32、λD4s1647=1.37,将其叠加后总发病风险λ为5.87,与遗传流行病学结果一致。   $ A5 H& n2 p& Z; [9 A# e, ]1 I% X

. l) f0 `, {/ M* }      Barton等根据炎性关节炎动物模型中发现的一些潜在易感区域,选择了5个位点Oia2、Cia4、Aia2、Pia4、Oia3,对这些位点的人类同源染色体区域12p13、8g24、22q13、7pl5、7q21-22、17q21-25以微卫星标记在ΛSP家系中进行了研究。17g21-25是多发性硬化及银屑病的易感区,结果显示对应于Oia3的人17q22区域与RA连锁,而其他区域未发现连锁性。进一步研究已将该区缩小到4cM左右,与Jawaheer等结果相差15cM。 Barton认为Oia3内可能含有多个致病基因,两结果分别对应于不同区域。
5 j; V  Z: q' A. c# a: J& r% G( Y$ S5 N* C# X3 {  X/ N4 a
四、RA候选基因研究    $ v; Z( Y* e. [7 U

; S( t% }5 D9 C1 _- h9 r      1987年有人观察到在与RA相关的HLA-DRB1等位基因 0401,0404,0408,0405,0101中存在共同的序列,称为共享表位,编码HLA-DRB1蛋白第三个高变区的一段氨基酸顺序,构成肽结合部位,因此认为该序列是疾病与MHC关联的原因。有研究显示典型的、严重的、慢性病程的RA与该共享表位相关性更强。HLA-DQ7, DQ8与RA相关的DR4等位基因DRB1 * 0401高度连锁,但未发现它们存在独立作用。   
- d0 n  q1 n1 N/ C* M6 p
. ]1 m, w. X% O/ E" E, j) x) F      肿瘤坏死因子(TNF)α因为其对疾病的治疗作用被认为是一重要的候选基因。TNF增强子238位GG基因型与RA进展性关节破坏病变相关,且不依赖于DR4的存在,但该多态,胜并不直接影响基因在T细胞、B细胞、单核细胞中的转录,可能与一种尚不清楚的遗传因子存在连锁不平衡。另外也有研究发现TNF区域的多态性可能与DR等位基因存在交互作用从而影响疾病的易感性。   
" g5 U$ D. h# t/ Z  l+ g
) M/ F) m) P  R( W; \" |0 x      细胞因子是免疫系统中的信使分子。Barrera等以IL-1基因超家族、IL-4及 IL-10基因簇附近的微卫星标记对源于90个家系的107个白种人同胞对进行研究,发现IL-1位点与疾病相连锁;在 HLA背景相同的同胞中(以DRB1, D6S276及TNF-α微卫星来确定),IL-1与IL-10与疾病连锁性增高,提示这些细胞因子与HLA位点存在交互影响,且 IL-10能与HLA因子交互作用增大侵蚀性病变的发生率。  
; m- E; ], l6 T6 c- Q
5 [, |% s; Q7 a: ^# y' z) p( ?5 \      分子遗传学和分子医学的飞速发展使人们很难准确预计今后的发展状况,但在可见的将来,对RA遗传学的研究主要还要依靠连锁和相关研究的结合,并不断提高其方法的效能和敏感性。从动物模型中获得的信息可作为人类RA研究的基础,对相应同源区的研究已有成功的例子,随着人鼠基因序列的测定完成,寻找同源区域将变得十分方便。    ! Z, a$ d/ n" q! ]: Z2 A
% v) B0 f4 k7 U. v4 X) `
      从目前的研究来看,MHC区域在 RA发病中起重要作用,但同时还存在着非 MHC致病基因,对这些基因的鉴定是很具挑战性的工作。RA中的一些相关位点为多种其他免疫性疾病所共有,可能不同疾病间存在共同的发病机制和疾病通路,有待在今后的研究中进行验证。
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 楼主| 发表于 2008-12-16 15:23:44 | 显示全部楼层

4-3-第三节 系统性红斑狼疮的遗传学研究

一、SLE遗传流行病学研究   
0 X1 N- c( h* d3 v      系统性红斑狼疮(SLE)通常被认为是自身免疫疾病的原型,这一代表性的自身免疫病已成为当今国际的研究焦点,是解决自身免疫病病因的突破口。SLE自身免疫异常的表型丰富,但为何会引发这些异常导致疾病尚不清楚。在其发病机制上,遗传与环境因素都起着关键的作用,但一般认为环境因素仅在一定的遗传背景下触发疾病。   
9 X9 V+ a6 b- X6 H      近年来的研究显示SLE具有很强的遗传倾向,是一复杂的多基因疾患。一般人群中发病率为0.1%,同卵双生子发病一致率为24%, 而异卵双生子发病一致率在2%左右。计算其λs = 20, λmz = 240,均高于RA。
* f4 }( ~9 x% F; |二、狼疮鼠模型的遗传学研究7 h  x8 ^( H! }) P9 a
      自发性狼疮小鼠模型是研究SLE病因非常有用的工具,对狼疮鼠模型的遗传学研究有助于认识人SLE复杂的发病机制。同类系(congenic)剖析及连锁分析是常用的研究方法,通过靶基因导入/敲除产生新的鼠系,可进一步对特定基因及基因组合进行分析。    - |; V! A% Y# z9 I$ H
      5种狼疮鼠系(NZB, NZW, NZM2410,BXSB和MRL/lpr)的基因组扫描共发现31个不同的基因组合分布于21个不重叠的染色体区域,主要集中于1,4,7号染色体。在NZW鼠系中还发现4个疾病抑制位点。(见表4一2)    ( {0 f6 j) i* L4 R4 `: [$ r" O  t
     目前对NZM2410鼠系中的Slel、Sle2、Sle3功能已基本清楚。Slel介导对核抗原的失耐受,Sle3介导CD4+T细胞失调,而Sle2则降低B细胞激活阈值。Slel加上 Sle2, Sle3或 Yaa(自身免疫加速基因)中的任一个位点可导致系统性自身免疫的发生并引起死亡;Sle2, Sle3或Yaa的任两个组合则不引发疾病。Slel是SLE始发因素,处于发病链的顶端,进一步精细定位显示该区域含有Slela, Slelb, Slelc三个亚位点,均能独立引起对核抗原的失耐受,并表现出不同的血清学和细胞学特征。对该位点的治疗性干预也许可抑制自身免疫病的发生。- j9 J3 D. H5 }3 g- b7 d# k
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三、人SLE基因组研究进展# J) W: a4 E, R- S
      (一)研究概况    s3 ~2 R# t' B+ Q
      对SLE易感位点、候选基因的筛选主要有以下几种方法:①寻找与狼疮鼠易感位点同源的人类相关区域进行研究;②通过全基因扫描发现易感位点再进一步精细定位;③通过基因芯片直接搜寻再进行验证。   
8 X" m0 L- W1 H9 |8 [- Q      1997年,Tsao等根据人 1q41-42区与狼疮鼠易感区的同源性,应用跨度27cM的7个微卫星标记对43个同胞对家系进行连锁分析,发现其中5个标记与 SLE存在连锁。两年后,他们将家系数扩大到78个,应用14个微卫星标记精细定位,将易感区域缩小到 5cM。此后,Moser, Graham等也对该区进行研究,证实了1q41区与SLE的相关性。  " _5 }8 V' t* l9 {+ E' [7 ^
      以全基因扫描方法寻找易感区是目前的主要研究方式。1998年,Moser与Gaffney等首次同时报道了SLE的全基因扫描结果。Moser等应用324个标记分析94个家系,Gaffney等则采用341个标记研究 105个家系,分别发现了 16及 12个可能的SLE易感位点。其后Shai等报道了80个狼疮家系的350个多态性标记研究结果,发现不同种族人群SLE易感位点不尽相同。Lindqvist等对冰岛、瑞典的17个SLE多发家系进行研究,因其样本量太小,结果只能作参考。2000年,Gaffney等报道了对新收集82个家系的研究结果并将其与98年数据结合分析,发现两个SLE显著易感区域:6p21-11、16ql3。同年,Gray-McGuire等以312个微卫星标记对126个家系的研究显示4pl6-15.2区域与SLE相关。   
0 \6 O) y6 w3 q) o$ [      近期的研究主要集中于精细定位及探索位点与临床表现的关系。Tsao等近期研究了7个全基因扫描阳性位点,证实1q23及16q13与SLE的连锁,且两个位点间存在交互作用;而20p12连锁效应弱,未发现14q21-23、6p11-21、11p15、20q12与疾病连锁。Gaffney等应用17个微卫星标记对 192个 SLE同胞对家系16q11-14区的精细定位,初步结果显示Dl6s419与SLE存在连锁。Namjou等对有类风湿关节炎表现的36个 SLE家系全基因扫描发现5p13.3为显著易感区。Scofield等对38个血小板减少 SLE家系研究发现两个阳性位点:2q34、 11p13。Quintero-Del-Rio等则发现1q22-23区与SLE口腔鼻咽溃疡相关(84个SLE多发家系)。   . `+ ]0 X3 G6 |; A. r
      利用基因表达差异显示技术是寻找候选基因的一个新的有效途径。Baechler等采用基因芯片技术对SLE外周血单个核细胞的研究发现516个基因异常表达,这些基因包括细胞因子、免疫细胞信号、干扰素诱导相关基因及调节蛋白降解基因等。进一步对纯化的T细胞、B细胞mRNA研究显示活化 T细胞有244个基因异常表达,而静止期为421个,静止B细胞则有170个基因表达异常。# Y, e( i- g; S, C& Y  s' |
      (二)SLE易感位点   - u" O- x5 h  F  ]# G  V# j* f2 p
      根据Lander等的显著性标准(LOD值≥3.3或p≤2×10-5),共有 6个位点/区域符合。因为1q23-24区及1q41-42区与狼疮鼠易感位点(Slel /Nba2 /Lbw7 )的同源性,较多易感位点和候选基因被发现,目前最受关注的是人1号染色体。另一个引人注意的位点是16q13,已发现该区与多种自身免疫病如克罗恩病、银屑病、Blau综合征、1型糖尿病、哮喘等相关联;根据Becker等对多种人自身免疫病非MHC易感位点的研究,不同的自身免疫病可能有相关的遗传背景,存在共同的致病位点,这也强烈提示在 16q13位点附近存在SLE的致病基因。2q37主要出现于冰岛、瑞典种群中,6p21-11则包含了 MHC区域,编码多种免疫相关基因。这6个位点分布具体如表4一3所示。    ' `5 n4 z( Q0 g3 d7 T$ D
       除了6个显著易感位点外,还有一些已得到两项以上独立研究交互验证的可能位点,散在分布于基因组中,如表4一4所示。
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$ r5 x8 c3 }2 s/ f" F: x4 W7 Z2 @& J) X+ h% n
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1 J# N% g, o: b1 z, r3 I, l
3 K7 H1 s; h# r/ U% ?. S7 L      此外,还有 30多个位点尚未得到交互验证,包括 1p21、1p13、1g44、2p24、2p15、2q11、2q35、3p21、3cent-q11、4p15-13、4q28-31、4q32-33、5p11、6p24-23、6p22-21、6q26-27、7p36、7p15、7q21-22、8q23、9p24-21、10p13、11p15、11p13、11q25、12q24、14q32、15q26、17p13、18p11、19q13。可以看出,各家的结果有一致之处,但差异性更大。这一方面与研究样本数、家系、种族、统计方法、应用的微卫星标记及其间隔的不同有关,另一方面更重要的是SLE是一多因素疾病,具有多样的临床表现和复杂的异常免疫学表型。) F9 l7 k3 o. Q
四、SLE候选基因   4 @. _( j( V  T
      SLE相关基因已有许多报道,结果纷繁复杂。初期研究主要集中于MHC区域,随着人类基因组计划的迅速发展及新的高效分析技术产生,再结合基因扫描的结果,一些新的候选基因被认为与SLE相关,这也是本文涉及的重点。   
6 I( e6 ?9 S) N5 _      补体Clq由1p36.3-34.1区ClqA、ClqB、ClgG三个基因编码,在人类SLE及动物模型中,Clq缺陷可导致其狼疮易患性增高,完全Clq缺陷多与SLE有关。甘露糖结合蛋白(MBP )是胶原凝集素的一种,与Clq结构功能类似,研究显示其基因多态性与SLE相关,且血清 MBP水平的降低是 SLE的风险因子。MBP丝氨酸蛋白2基因也定位于1p36.3。   & ^! f2 Y: H, B6 f4 L9 A$ h
      FcγR II , FcγR III在功能上与免疫复合物处理及凋亡细胞清除有关,基因位于l q23-24,是该区的候选基因。Zuniga等对西班牙人种SLE的研究显示,FcγR II A (R131) , FcγR III A(F176)与SLE相关且呈单体型遗传。Hatta等对日本人 SLE研究发现,FcγR III B-NA2/NA2基因型患者肾炎发生率高。Selgiman等则发现白种人中FcγR III A-158F等位基因型是 SLE肾炎的风险因子。   
$ G# e% D- b5 H& Z+ p3 v% b1 ~+ a, I6 |+ N& l
     L-10主要由 Th2细胞分泌,它可促进 B细胞活化产生抗体,决定了SLE病人Thl /Th2细胞比例失衡及免疫调节网络紊乱。SLE病人中IL-10分泌水平异常,其表达升高与疾病活动或药物治疗无关,且病人一级亲属中表达也有异常升高现象。研究证实IL-10多态性位点特定等位基因单体型与SLE病人关联,且IL-10产生水平高低受控于特定基因单体型。IL-10基因位于1q31-32,是该区的重要候选基因。    9 h9 U/ E( ^2 V7 [
      PARP(ADP核糖基转移酶)在DNA修复及凋亡中起作用,基因位于1q42区。有人报道,在 SLE淋巴细胞中PARP mRNA表达降低;Tsao等的连锁不平衡分析则发现该基因一个等位基因型显著传递给受累子代,提示其为1q42区的SLE候选基因,但未能得到其他研究结果的证实。   ' m0 S8 `1 w0 Z( H3 @9 V3 M
      细胞毒性T细胞相关抗原4 (CTLA-4 )基因位于2q33区。CTLA-4结构上与 CD28同源,在T细胞活化/失活中起重要作用,研究显示,在狼疮鼠中可抑制T细胞依赖的B细胞成熟,其免疫球蛋白可用于狼疮鼠肾炎的治疗,在日本人群中也发现其基因部分多态性与SLE存在连锁不平衡,提示该基因是狼疮候选基因。   
( u! Q' d; M0 d0 N; J: @7 i       IL-6基因定位于7p21,其蛋白与B细胞分化成熟及免疫球蛋白产生有关。Linker-Israeli等认为,患者的B淋巴母细胞中IL-6具有1~2个 SLE相关等位基因型使其出现高表达,且IL-6 mRNA稳定性提高;Schotte等则发现IL-6-174 G等位基因型与SLE中皮肤损害及抗组蛋白抗体相关。    ! V9 o% t4 }6 }/ p8 C
      MHC区域HLA B8-DR3单体型已在白种人中被证实是SLE风险因子,研究发现TNF-α-308A多态性与该单体型连锁,但其对SLE亦有独立作用。TNF-α基因位于 MHC区(6p21. 3) , TNF-α-308A多态性位于基因增强子区域,与 TNF-α分泌增加有关。在墨西哥SLE患者中则未发现-308等位基因型与疾病相关,而TNF G/A-238等位基因型分布及频率较健康人群有显著差异,提示在墨西哥种群TNF-α-238多态性与疾病易感性有关。   
6 E4 m# Q' ]- I      Bcl-2为凋亡相关基因,定位于 18q21.3区,它可以抑制细胞色素 C释放,从而抑制细胞凋亡。Bcl-2在SLE患者中的等位基因型分布与正常对照有显著差异,且在决定疾病易感性方面与IL-10有协同作用。   
$ G' Y4 q1 K& h/ l  r! D9 r' I9 H      研究显示,SLE细胞死亡后核 DNA-蛋白质复合物释放增加且存在清除障碍,而脱氧核糖核酸酶I(DNasel)是体液中一种主要的核酸酶,可能通过清除核抗原中 DNA来避免SLE发生。DNasel基因位于 16p13.3,近期的研究发现,DNasel缺陷鼠可表现出典型的狼疮样症状,人SLE中该酶的活性较正常人低,其外显子2突变个体中DNasel低活性伴随着高滴度抗核抗体免疫球蛋白G,提示DNasel的缺乏或减低是SLE一个重要始发因素。   8 N$ [7 l% J$ ~# |2 q4 @
      SLE免疫学表型多种多样,不同种族、疾病状态、临床表现的患者其内部基因表达的异常均可能有所不同。因此,对候选基因的研究应尽可能选择免疫学表型相近者进行归类分析,这样检测效率将有所提高,更容易发现疾病易感基因。  
3 w9 ?, y; U/ L  c      近年来SLE的遗传学研究已取得了较大的进展,对狼疮鼠模型的研究为探明人SLE的起源提供了线索。SLE是一多因素疾病,具有多样的临床表现和复杂的异常免疫学表型。Shirai等提出SLE多易感位点学说认为,SLE每一特异的临床表现均是一组基因的共同效应,在单个病人中多个位点不同基因的组合可导致疾病的多样性,有着共同临床表现的病人可能由不同的基因组合决定;即使亲代与子代均患有SLE其遗传特征也可能不同,因为子代的部分等位基因型可来源于其不患病的亲代。当遗传效应强时,易检测出致病位点且重复性好,反之则需要大样本量且重复困难。    9 C4 Y& O" B7 N( E* W7 I* g7 E
      对于复杂疾病,连锁分析在动物模型中较在人类检测效率更高,因为在动物中可降低遗传复杂性,使其具有相同的遗传背景,所有动物均处于同一病期,具有可控性、均一性。这样可首先定位动物模型中的致病基因,再通过同源区分析寻找人类中的致病基因;但如人鼠间的感兴趣基因功能不同或在人中相关基因无功能性变异时该方法不适用。因此,多种方法的结合应用才有助于搜寻到SLE致病基因。   
3 W+ c0 t6 c: c      今后的研究将主要致力于进一步弄清遗传因子在疾病发生中的作用,明确决定个体特异表型的遗传和分子机制,从而能预知病程并进行早期干预。
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 楼主| 发表于 2008-12-16 15:24:43 | 显示全部楼层

4-4-第四节 其他风湿病的遗传学研究

一、强直性脊柱炎   # i' `: ]2 }/ T" @& B# T. K

+ _" ^* f, ?/ ~, R2 r      1.遗传流行病学   
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4 g: e+ n/ i  P      强直性脊柱炎(AS)是炎性关节炎的第二大病因,以脊柱和骶髂关节炎症为特征,引起骨关节破坏直至强直。该病大于 95%的患者HLA-B27阳性,家族聚集性高,人们很早就认为其发病与遗传有关。AS的群体发病率在0.1%左右。同卵双生子发病一致率约为63% ,一级亲属患病一致率8.2%,二级亲属患病一致率1.0%,三级亲属患病一致率0.7%,随亲缘关系的疏远发病危险性迅速降低。λs =82, λmz = 630,遗传度大于90%,证明遗传因素在AS发病中占重要地位。   
4 l; h0 @+ Y8 p$ L3 }0 A4 S) Q5 `/ e, a: l3 b
      2.易感位点研究      L- r8 x2 `" a; B( V
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      HLA-B27是主要的疾病易感基因,与该病存在明确的相关性,但是只有1%~5%的B27阳性个体会发生AS。有证据表明其他基因也参与了疾病发生。首先,B27阳性的患者亲属较B27阳性的一般人群发生AS风险只高5.6~16倍,说明存在非B27相关的家族性风险因子。此外,同卵双生子发病一致率高达63%,而B27阳性异卵双生子发病一致率只有23%.依据对AS家系及同卵双生子的研究,一般认为B27对AS易感性的贡献约占总遗传因素的20%~50%。Brown的研究结果显示 118个同胞对中有 9对 MHC单体型不同,认为只有31%可归因于MHC相关基因。   
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      1998年Brown等对105个AS多发家系进行全基因组扫描,发现MHC区域连锁与疾病高度连锁(LOD 8.1),同时也发现其他位于2p,2q,3p,l0q,11p,16q六个区域LOD值大于1.0,其中非 MHC 区以 16q连锁性最强(LOD2. 6)。 2001年,Laval等将多发家系数扩大至185个,含255个受累同胞对,研究显示MHC仍是连锁最强的区域(LOD15.6),非MHC区则以16q连锁性最强(LOD4. 7),其他连锁区域还包括1p,2q,9q,10q,19q。 MHC区域的λ等于5.2 (95%可信限3.0~9.0),16q区域λ为1.8。    / p8 ]0 B9 a, o- C7 O! Q7 m, u

$ L. X8 S  G. x      3.候选基因研究   
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      HLA-B27含有 27个等位基因型,产生 25种成熟蛋白。在大多数种群中B * 2705是最常见的亚型,包括北欧、东西伯利亚及北美等。B * 2704在亚洲人群中常见,B * 2709仅见于萨丁尼亚岛的意大利人群中。MHC I类分子在内质网中与β2微球蛋白及肽类组装形成三分子复合物,该复合物存在于CD8 + T细胞。近期研究认为HLA-B27在 AS及相关脊柱关节病中的致病作用可能与其在内质网中错误折叠有关,从而影响细胞内信号传导并改变基因表达使B27分子出现不依赖抗原存在的某些效应,如重链二聚体形成。对脊柱关节病患者外周单核细胞及滑膜细胞的基因芯片研究发现,3个编码与内质网中错误折叠相关酶的基因表达增高,支持上述假说的成立。   
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- s0 a' [# L( F5 l( g$ `6 ]  e      此外,有研究显示,定位于22号染色体q13.1区的细胞色素P450 2D6(异喹胍羟化酶)基因可能是疾病的候选基因。Brown的病例对照及家系相关研究发现,低代谢的等位基因纯合子与AS相关联,认为与CYP2D6基因有关的对天然毒素或抗原的代谢异常是增加AS易感性的原因。
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二、幼年类风湿关节炎    ' o% o6 f% z" ?2 q9 ^; }
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      幼年类风湿关节炎(JRA)是一种异质性疾病,由一些临床表现、预后、免疫学特征各不相同的亚型构成,在欧洲则归为幼年慢性关节炎(JCA)。其群体发病率在不同种群中差异较大,多数报道 16岁以下发病率 0.01%~0.02%,较以前估计的要高些。在性别和各亚型分布方面,不同地区种族也有差异。Moroldo对71对同胞对ASP分析显示,76%同胞对起病方式一致,79%病程发展一致,提示该病的遗传倾向。目前已知的多数受累同胞对为少关节型,提示该亚型的遗传作用最强。JRA λs估计在15左右,在RA与SLE之间。   
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      因为发病率低,ASP数量不多,目前尚无JRA全基因扫描结果。候选基因中,多家报道有与HLA区域的关联,其中,HLA-B27是少关节型的风险因子,HLA-DR1和HLA-DR4增加多关节炎型致病风险,血清阴性的多关节型与HLA-DP3有关。以8个微卫星标记对HLA-A至HLA-Q区定位研究,发现 DQA1和 DQB1间的微卫星标记与疾病相关,多点单体型分析显示这一相关性源于DQ7与疾病的相关。Prahalad分析了患者ASP中DR等位基因的传递情况,发现DR8和DRl l出现频率增高。   5 h! X5 \- d7 o5 W. S7 U
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      其他一些候选基因包括T细胞受体、细胞因子、细胞因子受体基因等,但多数没有明确的结论。Date等发现TNF-α基因增强促进子区域单核苷酸多态性与系统性JRA相关,且与DRB1 * 0405共同出现时优势比达3.84。San-jeevi认为NRAMP1基因高表达与疾病相关,而低表达起保护作用。
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三、骨关节炎
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      骨关节炎(OA)在老年人群中发病率很高,由一组异质性、以软骨病变为主的病变构成,分为原发性、继发性两大类。其中原发性全身性OA(PGOA )、家族性软骨发育不全、家族性晶体沉积病与遗传关系最密切,本节主要讨论PGOA。早期家系研究显示,PGOA先证者一级亲属患 X线摄影可见的全身性疾病几率是一般人群的两倍。对女性双生子研究发现,同卵双生子疾病状态和性状一致率高于异卵双生子;经过年龄体重校正后,39%~65%的手、膝关节OA归因于遗传因素。Bijkerk对膝、髋、手、脊柱放射学OA进行分析,经年龄、性别、体重校正后的遗传度为0.78,提示遗传因素在PGOA中的重要性。此外,年龄、体重等非遗传因素也与疾病发生率和严重度相关,环境因素可能在遗传因素的基础上起作用。   
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     在候选基因研究方面,多数研究显示胶原基因COL2Al与全身性OA相关,Uitterlinden发现该基因与关节间隙狭窄的膝 OA相关;COL1A1与女性特发性OA相关。因为PGOA多见于绝经后妇女中,雌激素受体(ER)引起研究者关注,日本一项对ERα基因位点的限制性酶切片段多态性研究发现与PGOA显著相关,但未得到其他研究证实。维生素D受体基因(VDR)也是一重要候选基因,其基因多态性与伴骨赘的膝OA关联,致病风险增高 2.27倍。VDR表达于成骨细胞和软骨细胞,而这两种细胞均可见于骨赘中,提示VDR在OA骨赘形成中起作用。近年来,还发现其他一些基因多态性与疾病相关,如胰岛素样生长因子1、TGFβl 。
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) X, H  y$ l0 L$ L* W5 T2 I! c四、系统性硬化   
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# N( e0 o. C, ^( q4 x      系统性硬化(SSc)是一种多系统结缔组织疾病,以过度纤维化、血管异常及免疫功能失调为特征,女性发病率是男性的3倍,30~50岁为发病高峰,分为肢端硬化症和弥漫性硬皮病两个病程预后各不相同的亚型。据美国统计该病的发病率为0.026%。最近对美国和澳大利亚的调查报告其一级亲属中发病率为1.4%~1.6%,计算家系发病风险λ约为54,与其他复杂疾患相比是一个较高的数值。    9 j, k) S- S% `( b# V2 T0 ^  `
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      因为SSc发病率低,目前还缺乏同卵及异卵双生子的大规模研究资料。在复杂疾病中常用的全基因扫描方法需上百对患病同胞对资料,在该病中难以开展,目前主要以参与纤维化、血管结构与功能、自身免疫过程的相关基因作为候选基因进行研究。   
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      参与纤维化过程的基因中,微纤维蛋白1基因定位于15q,编码作为细胞外基质主要成分的一种糖蛋白。有报道微纤维蛋白 1基因5’未转录区SNP与SSc相关,在动物模型中该基因的重叠可出现类似硬皮病的表现,因而被认为是SSc的候选基因。TGFβ1在硬化的皮肤中表达增高,且参与纤维化过程,也是一可能的候选基因;但未发现该基因微卫星标记与SSc相关,而显示TGFβ2与限局型相关,TGFβ3与弥漫性硬皮病相关。此外,有报道人I型胶原α2链基因(COL1A2)与疾病有关,纤维连接蛋白基因多态性与SSc肺纤维化有关。Renzoni研究 IL-8与SSc肺纤维化关系,发现不论是否存在纤维性肺泡炎,IL-8受体基因CXCR2多态性均与SSc相关。    " ?5 |; N4 J$ _* p9 g7 \2 f. @
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      在影响血管结构与功能的基因方面,引起肺动脉高压的遗传因素受到人们重视。近期发现家族性原发肺动脉高压中TGFβ受体超家族的一个基因发生突变。对肺动脉高压分子机制的了解也有助于为研究 SSc肺血管病变提供思路。    ( i6 h$ J* ?2 C) l
  D$ ~% x, m& P0 z% W8 l
      自身免疫相关基因方面,已发现HLA II类基因与特异的自身抗体或疾病亚型相关。例如,抗着丝点自身抗体与HLA-DQB1等位基因相关,抗拓扑异构酶抗体与HLA-DRw11相关。近期在日本人群中发现TNF-α微卫星标记与SSc相关,但因TNF等位基因与HLA II类基因存在连锁不平衡,这一相关性是否独立存在尚不清楚。              
6 e% S8 b+ y' T) a; X+ p! s                                                                                                ( 沈 南   冯学兵   陈顺乐 )
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