ATG16L1和IRGM基因多態(tài)性與克羅恩病相關性的初步研究.pdf

1、背景及目的： 克羅恩病(Crohn’sdisease，CD)是炎癥性腸病(IBD)的一個主要類型，是一種累及全層的節(jié)段性腸道非特異性炎癥。CD在歐美國家常見，發(fā)病率約為1‰～10‰左右，亞洲的發(fā)病率遠低于西方國家。近年來隨著臨床醫(yī)生對CD認識的不斷深入，以及臨床內(nèi)鏡技術的不斷發(fā)展，尤其雙氣囊小腸鏡的應用，中國CD的檢出率也有逐年上升的趨勢。目前CD的病因及發(fā)病機制并不明確，臨床表現(xiàn)也復雜多樣，且容易誤診，復發(fā)率高，目前并無根治方

2、法，臨床常用藥物治療及手術效果往往欠佳，復發(fā)率高，無法徹底解決患者痛苦，嚴重危害人類的健康。 人類的健康狀態(tài)離不開體內(nèi)穩(wěn)定的內(nèi)環(huán)境，而細胞穩(wěn)態(tài)依賴于大分子物質(zhì)生物合成和分解代謝之間的平衡。自噬(autophagy)是細胞用來達到這種動態(tài)平衡的重要機制之一，它普遍存在于大部分真核細胞中，從酵母到人類存在著共同的自噬分子調(diào)控機制。真核細胞的降解主要有兩種途徑，即蛋白酶降解和自噬，但只有自噬具有降解整個細胞器的效力。自噬是大分子物質(zhì)和

3、細胞器在溶酶體腔發(fā)生的降解途徑，其作用主要是清除降解細胞內(nèi)受損傷的細胞結構、衰老的細胞器、以及不再需要的生物大分子等，同時也為細胞內(nèi)細胞器的構建提供原料，即細胞結構的再循環(huán)。因此，自噬是細胞成分更新、發(fā)育、分化及組織重塑的重要調(diào)控機制。自噬現(xiàn)象的存在對于防止如神經(jīng)退行性病變、腫瘤、心肌病、病原微生物侵入感染等疾病以及對防止老化、延長壽命都有積極作用。因此對細胞自噬作用和自噬型細胞死亡的研究具有非常重要的價值。自噬基因的發(fā)現(xiàn)使我們從分子水

4、平認識了自噬，自噬與病原微生物侵染之間的關系體現(xiàn)在吞噬細胞和淋巴細胞可殺死細胞外的病原菌，當病原菌以內(nèi)吞形式進入細胞后自噬是細胞主要的防御形式。相關研究發(fā)現(xiàn)自噬的消長受多種因素影響：營養(yǎng)缺乏、胰高血糖素可以誘導自噬；胰島素抑制自噬。他們的作用點在于影響氨基酸的濃度，當氨基酸濃度降低時，自噬啟動以產(chǎn)生氨基酸保證器官成活；相反自噬被抑制。當自噬過程被干擾，導致細胞內(nèi)受損傷的細胞結構、衰老的細胞器、不再需要的生物大分子、進入胞內(nèi)的細菌等不能及

5、時被清除，這些未能及時被清除的受損細胞、無用的蛋白質(zhì)、細菌等會觸發(fā)不適當?shù)拿庖叻磻?，導致腸壁慢性炎癥及CD特征性的消化道改變。 此外，CD免疫調(diào)節(jié)異常學說認為，感染、病毒及藥物等可破壞腸上皮屏障，使腸黏膜通透性增加、腸上皮細胞腫脹、吸收功能降低，上皮細胞營養(yǎng)缺乏、腸上皮細胞腫脹也有同胰島素一樣的抑制自噬的作用(如在肝組織，細胞容積的增大促進糖原、脂肪、蛋白質(zhì)的合成；抑制自噬性蛋白降解)，其機理一是細胞內(nèi)的氨基酸濃度增高；二是細胞

6、內(nèi)的離子濃度改變Ⅲ。此外，腸腔內(nèi)攝入大量抗原，腸組織暴露于大量的抗原中，可誘發(fā)遺傳易感宿主的黏膜反應，反復的刺激使腸道免疫系統(tǒng)過度反應和錯誤識別，激活巨噬細胞和淋巴細胞，釋放一系列的細胞因子和炎癥介質(zhì)，導致機體的細胞免疫反應和體液免疫反應。免疫過程一旦被啟動，免疫炎癥反應就會逐級放大，最終導致組織損傷，出現(xiàn)CD的臨床表現(xiàn)和病理改變[2]。 目前，國內(nèi)外多項研究證明CD是一種復雜的多基因疾病，基因易感性和腸道細菌性抗原的相互影響和

7、相互作用成為CD發(fā)生的重要因素，這一觀點已逐漸被人們所認可，即攜帶遺傳易感基因的宿主在環(huán)境因素參與下，免疫功能紊亂，最終導致疾病發(fā)生。隨著基因研究的不斷發(fā)展，最早明確的與歐美人CD易感性相關的NOD2／CARD15基因的單核苷酸多態(tài)性性(singlenucleotidePolymorphisms，SNP)位點與中國人CD易感性并無明顯相關；國外研究報道發(fā)現(xiàn)與機體自噬作用相關的ATG16L1基因及IRGM基因序列SNP位點與CD明顯相關，

8、發(fā)現(xiàn)并證實ATG16L1基因上有一個SNP位點(rs2241880)，IRGM基因上有2個SNP位點(rs13361189、rs4958847)與歐美白種人CD易感性有顯著相關。 本研究在國內(nèi)外既往研究的基礎上進一步對目前國外新研究發(fā)現(xiàn)的與歐美白種人CD易感性相關的自噬體基因ATG16L1與IRGM基因的多態(tài)性位點進行了研究，我們選取了國外研究報道中與歐美CD易感性相關的兩個基因共3個SNP位點，初步研究與歐美人CD相關的易感性

9、基因SNP位點與中國人CD易感性的關系，以及該SNP與CD臨床特征的相關性，為進一步研究CD發(fā)病機制奠定基礎，為防治該病提供理論依據(jù)。 方法： 1、收集2004-2007年南方醫(yī)院消化科及普外科確診臨床資料完整、彼此無血源關系的廣東及外省籍CD、UC患者(診斷標準參照2001年中華醫(yī)學會消化病學分會制定標準[27]，所有患者均除外合并其它自身免疫性疾病)各40例；UC患者中病變部位位于直腸6例，左半結腸11例，右半結腸4

10、例，全結腸19例，其中男27例，女13例，平均年齡36.38±12.00；CD患者中病變部位位于小腸15例，結腸13例，小腸合并結腸8例，直腸4例；CD按疾病的活動度分，緩解期6例，活動期34例，其中男26例，女14例，平均年齡32.7±9.46。對照組取門診健康體檢者50例，其中男32例，女18例，平均年齡34.58±9.37歲。所有研究對象均抽取外周血。提取白細胞基因組DNA，根據(jù)ATG16L1、IRGM基因三個SNP位點所在的外顯

11、子設計相應的引物，PCR擴增目的片段。 2、成功擴增40例CD患者ATG16L1基因第九外顯子后，將PCR產(chǎn)物純化，然后通過美國SIB3730XL測序儀全自動測讀序列，并與基因庫數(shù)據(jù)對照，發(fā)現(xiàn)SNP位點改變后，對該樣本序列進行反向測序，明確該SNP位點多態(tài)性改變，并用同樣的一對引物擴增40例潰瘍性結腸炎患者和50例健康體檢者ATG16L1基因相應目的片斷，純化PCR產(chǎn)物，用同樣的方法測序并與基因庫數(shù)據(jù)對照。 3、成功擴增

12、IRGM基因的兩個SNP位點所在的基因片斷后，根據(jù)兩個目的基因的SNP位點設計酶切引物及選擇相應的限制性內(nèi)切酶，PCR擴增目的基因片段，成功擴增后，純化PCR產(chǎn)物，選擇TasI(TspEI)和AluI兩個限制性內(nèi)切酶酶切鑒定由國外研究證實的兩個SNP位點rs13361189和rs4958847；并發(fā)現(xiàn)其在UC組及健康體檢組的發(fā)生頻率。 結果： 1、ATG16L1基因多態(tài)性位點rs2241880與中國部分CD的相關性

13、 通過DNA測序及對SNP位點發(fā)生雜合子改變和純合子改變的樣本進行反向測序驗證，多態(tài)性位點rs2241880，其堿基由A變?yōu)镚，密碼子由ACT變?yōu)镚CT，編碼的氨基酸由蘇氨酸突變?yōu)楸彼?。病例組和正常對照組進行基因型頻率及等位基因頻率的組間比較顯示：CD患者該SNP位點基因型頻率及等位基因頻率與正常人群比較基因型頻率及等位基因頻率差異無統(tǒng)計學意義，其結果分別為x2=0.187，P=0.911；x2=0.227，P=0.893；同樣uc

14、患者該SNP位點基因型頻率及等位基因頻率與正常人群比較基因型頻率及等位基因頻率的結果分別為：x2=0.394，P=0.821；x2=0.220，P=0.639;P>0.05差異亦無統(tǒng)計學意義；CD與UC組基因型頻率及等位基因頻率相比結果分別為：x2=0.319，P=0.853；x2=0.102，P=0.750，提示CD與UC間差異無統(tǒng)計學意義。提示ATG16L1基因中該多態(tài)性位點rs2241880與中國人IBD疾病易感性無顯著相關。

15、 2、IRGM基因多態(tài)性位點rs13361189、rs4958847與中國部分CD的相關性 PCR-RFLP法驗證IRGM基因SNP位點rs13361189的40例CD患者中，SNP位點發(fā)生改變的有36例，其中12例為純合子，24例為雜合子；40例UC患者中24例發(fā)生多態(tài)性改變，其中10例為純和子，14例為雜合子；50例健康者中46例發(fā)生多態(tài)性改變，其中18例為純和子，28例為雜合子。各組間基因型頻率比較差異無統(tǒng)計學意義(x

16、2=1.669，P=0.796)；等位基因頻率比較差異亦無統(tǒng)計學意義(x2=0.416，P=0.812)。通過PCR-RFLP法及基因測序相結合的方法驗證IRGM基因多態(tài)性位點rs4958847，發(fā)現(xiàn)在40例CD患者中24例(40.0％)出現(xiàn)等位基因多態(tài)性的改變，經(jīng)基因測序證實均為雜合子改變，其中男性15例(62.5％)，女性9例(37.5％)；在健康組28例發(fā)生等位基因改變(56.0％)，其中男性18例(64.3％)，女性10例(35

17、.7％)。經(jīng)比較顯示CD組與HC組間基因型頻率的差異無統(tǒng)計學意義(x2=0.146，P=0.703)；等位基因頻率的差異亦無統(tǒng)計學意義(x2=0.087，P=0.769)。 結論： 1、我們研究發(fā)現(xiàn)國外報道的與歐美白種人CD易感性相關的ATG16L1的多態(tài)性位點rs2241880在中國人CD、UC和正常健康對照組之間并無顯著性差異，考慮ATG16L1基因中與歐美白種人CD易感性相關的SNP位點rs2241880，與我國C