王菲 胡昕 孫慧 黃毅 齊曼古力·吾守爾

ADAM33基因單核苷酸多態(tài)性與慢性阻塞性肺病的相關(guān)研究進展

王菲 胡昕 孫慧 黃毅 齊曼古力·吾守爾

慢性阻塞性肺病(Chronic Obstructive Pulmonary Disease,簡稱慢阻肺)被稱作是具有進行性、完全不可逆性的氣流受限為特征的肺部疾病，進一步可發(fā)展為肺源性心臟病、呼吸衰竭。2014年慢性阻塞性肺病全球策略一文中提出，預計到2020年，慢性阻塞性肺病將升居至全球死亡原因的第3位[1]。為了預防和控制慢阻肺的發(fā)生和發(fā)展，識別危險因素、弄清相關(guān)發(fā)病機理是關(guān)鍵所在。慢阻肺與基因遺傳因素相關(guān)越來越被研究者追捧，尤其是單核苷酸多態(tài)性(single nucleotide poly-morphisms,SNPs)的發(fā)現(xiàn)，其定義為在基因組中由于單個核苷酸的變異，使得DNA序列呈現(xiàn)多態(tài)性。這種現(xiàn)象使得我們對遺傳因素方面有了更深入了解?；騍NPs成為當今各位研究者們爭相研究的熱點之一。首次提出的是Gosman等[2]人，于2006年指出ADAM33基因SNPs通過影響氣道的高反應性、炎癥從而參與慢阻肺病理生理過程?，F(xiàn)就ADAM33基因SNPs與慢阻肺的相關(guān)進展予以綜述。

DAM33的基因結(jié)構(gòu)及其功能

一、ADAM33基因及結(jié)構(gòu)

20世紀90年代ADAM家族作為一類I型跨膜蛋白家族被研究者發(fā)現(xiàn)[3]，它們在不同細胞表面均有鑲嵌，承擔著多種功能。目前研究發(fā)現(xiàn)，關(guān)于ADAM家族已富含30多種,ADAM33只是作為ADAM家族的一分子，ADAM33基因位于第20號染色體短臂13號位(20p13)(A區(qū))，長約14 kb(B區(qū)),涵蓋22個外顯子和21個內(nèi)含子(C區(qū))，其編碼的蛋白質(zhì)約為813個氨基酸[4]。

二、ADAM33的功能

目前對于ADAM33功能尚不能完全明了，其編碼約813個氨基酸，蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與其他ADAM家族結(jié)構(gòu)大致相同?；罨腁DAM蛋白水解功能甚是強大，能夠消化大多數(shù)蛋白質(zhì)。對于ADAM33基因先前已有相關(guān)研究，于2002年Van Eerdewegh等[3]對高加索種族進行全基因檢測,發(fā)現(xiàn)了人類染色體20p13，其與哮喘密切相關(guān),同時對該區(qū)域基因進行連鎖分析，包括該區(qū)23個基因，共135種基因SNPs。發(fā)現(xiàn)位于ADAM33基因上的14種基因SNPs與 BHR 和哮喘密切相關(guān)。相關(guān)研究隨即而生，國內(nèi)外很多研究者都認為ADAM33基因是通過引起氣道成纖維細胞和平滑肌細胞功能異常而導致氣道重塑和氣道高反應性的發(fā)生[5]。目前大量ADAM33 的拼接體已被識別,一些拼接體導致肌細胞生成,從而表明ADAM33參與誘導氣道平滑肌增生和肥大[6]。目前對于ADAM33的功能研究還處于初級階段，暫時發(fā)現(xiàn)其生理功能分別為傳導信號，激活細胞增殖，分解細胞外基質(zhì)，增加成纖維細胞移動度。

ADAM33 基因表達和調(diào)節(jié)

一、ADAM33基因的表達

研究發(fā)現(xiàn)人類ADAM33基因于人體中廣泛表達，在大腦、心臟、腎臟、肺、睪丸等組織中高表達，但Umland等[6]研究指出ADAM33的mRNA表達具有一定的組織特異性，主要表達于間質(zhì)細胞起源平滑肌細胞、成纖維細胞和肌纖維細胞，而在支氣管上皮細胞、T細胞或其他免疫細胞中表達較少，在胸腺和淋巴結(jié)中也有低表達。然而一些研究表明ADAM33 定植于上皮細胞[7]。Dijkstra等[8]用免疫組織學抗體方法對ADAMs家族不同成員在人類肺組織的表達情況進行相關(guān)研究,得出ADAM33表達于肺組織中的基底上皮細胞和血管內(nèi)皮細胞，而且參與炎癥介質(zhì)、生長因子釋放，因此進一步提出ADAM家族可能在氣道防御和保護性修復中起重要作用。所有ADAMs均表達在支氣管上皮,而他們在基底和頂端部分之間有不同的分布。主要和強烈表達于支氣管上皮基底細胞的只有ADAM33一員。此外ADAM33也極高表達于血管內(nèi)皮細胞,ADAM的其他成員為低表達,這反映了ADAM33可能參與炎癥細胞(特別是嗜酸性粒細胞)的激活、粘附、溢出等及血管生成。

二、ADAM33基因的調(diào)節(jié)

先前有相關(guān)研究表明啟動子中CpG島對調(diào)節(jié)ADAM33表達有重要作用；ADAM33上位于內(nèi)含子BC5,末端SNP、BC+1可影響轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)元件；作為炎性介質(zhì)的干擾素y以依賴劑量、時間的方式減少ADAM33基因表達mRNA；1,25-(OH)：D3顯著下調(diào)氣道平滑肌細胞被動致敏后的ADAM33蛋白表達和mRNA水平；Th2型細胞因子中 IL-4、IL-13增加ADAM33 mRNA表達。近年來,對于影響 ADAM33表達的因素并未停止步伐。Yang等[9]研究發(fā)現(xiàn),轉(zhuǎn)化生長因子( TGF-β)以依賴濃度和時間于人類呼吸道成纖維細胞中減少ADAM33基因表達mRNA,這種抑制作用是通過改變?nèi)旧w的結(jié)構(gòu),而不是和上皮細胞一樣通過 DNA甲基化導致基因沉默來完成的。

ADAM33基因SNPs與慢阻肺關(guān)系的研究

隨著近期研究發(fā)現(xiàn)，ADAM33在多種疾病表型都存在影響，在慢性氣道疾病中，對于ADAM33基因的認識不再僅僅局限在哮喘。Gosman等[2]進行ADAM33基因SNPs與氣道高反應性的嚴重程度和在慢阻肺氣道炎癥是否具有相關(guān)性研究,于2006年首次指出ADAM33基因?qū)τ跉獾栏叻磻?、氣道炎癥存在影響，從而在慢阻肺病理生理過程中起到一定作用；但ADAM33基因SNPs是如何參與及影響慢阻肺的發(fā)病機制與病情進展，仍尚未完全明了。目前更傾向認為是通過除氣道重塑之外的炎癥過程影響氣道高反應性。

一、ADAM33基因SNPs與慢阻肺易感性

近幾年國內(nèi)外學者將熱點轉(zhuǎn)移至研究探索不同民族、不同地域、不同易感基因位點，如秦等[10]研究得出在中國華北地區(qū)漢族人群中，ADAM33基因SNPs與慢阻肺的易感性有關(guān)。國內(nèi)外學者不僅對不同地域進行研究，并且對不同民族進行研究,如Xiao等[11]于我國藏族人群中對于ADAM33基因中8個位點進行研究發(fā)現(xiàn)T2位點與慢阻肺明顯相關(guān)，其中G等位基因是慢阻肺發(fā)病的危險因素。Tan等[12]發(fā)現(xiàn)中國蒙古族人群的ADAM33基因位點(S2、S1、Q-1、F+1)SNPs與慢阻肺易感性相關(guān)。李雙等[13]研究得出新疆維吾爾族人群慢阻肺患者ADAM33基因T2位點中AG+AA基因型比GG基因型，在降低慢阻肺發(fā)生風險更具優(yōu)勢。轉(zhuǎn)向國外，Shah[14]等在印度克什米爾人中對78名慢阻肺患者與77名健康者進行慢阻肺與ADAM33基因T1,T2,Q1位點基因型的SNPs研究發(fā)現(xiàn)，基因型T1GG,T2GG,Q1AG，病例組高于對照組，而T1AA,T2AA,Q1AA,Q1GG對照組高于病例組。Kola[15]在印度海德拉巴政府胸科醫(yī)院，關(guān)于患慢阻肺危險性與ADAM33基因型S1，S2的SNPs關(guān)系相關(guān)研究中通過對150名慢阻肺患者及200名健康患者對比得出結(jié)論，在印度ADAM33基因型S1，S2多態(tài)性是在慢阻肺病因?qū)W遺傳因素起主要作用。對比各項研究結(jié)果，一些研究者歸納分析發(fā)現(xiàn)，不同民族、不同國家、不同地域易感等位基因不盡相同，如Zhang等[16]通過Meta分析，對不限制語言檢索出的不同民族、地域的研究結(jié)果進行歸納分析，結(jié)果顯示ADAM33基因S1多態(tài)性位點是中國吸煙人群在遺傳方面發(fā)生慢阻肺危險因素之一，Q-1位點多態(tài)性是所有人群在遺傳方面發(fā)生慢阻肺危險因素之一；同期在Aierken H[17]的Meta分析中也對不同民族、地域的相關(guān)研究進行分析，選取2005-2012年符合要求10篇論著，結(jié)果顯示ADAM33基因中T1 (AGvsAA, GGvsAA)，S1(GG + AGvsAA) 在亞洲人群中與慢阻肺危險性有關(guān)，而在白種人中不相關(guān)。S2 與任何人種都無關(guān)。Zhou D[18]通過Meta分析對5篇關(guān)于白種人與8篇關(guān)于亞洲人的13個研究結(jié)果分別進行了合并，得出與亞洲人發(fā)生慢阻肺危險性相關(guān)的基因有T1，T2，S1，F(xiàn)+1，Q-1；與歐洲人發(fā)生慢阻肺危險性相關(guān)的基因有T1，T2，S1，F(xiàn)+1，Q-1，ST+5。Yan等[19]通過收集2014年10月12日以前的Meta分析和系統(tǒng)回顧關(guān)于ADAM33 基因位點多態(tài)性與發(fā)生慢阻肺危險性相關(guān)的陽性結(jié)果，對其進行假陽性報告概率分析。得出結(jié)論，ADAM33rs612709 (病例組+ 對照組:1341 + 3359)降低慢阻肺發(fā)生的危險性。盡管ADAM33基因的SNPs與慢阻肺存在相關(guān)性得到很多學者研究認可,但也有研究者得出不同的結(jié)論。Pabst等[20]研究發(fā)現(xiàn)德國人ADAM33基因 F+ 1、S2的SNPs在慢阻肺患者和健康者之間的分布無顯著差異,對疾病發(fā)展過程也沒有影響。Guo等[21]對中國漢族人群的331例慢阻肺患者和213名健康人46個基因的97個位點進行研究,其中包括ADAM33基因 T1、T2位點,得出ADAM33基因T1、T2 位點多態(tài)性與中國漢族人群慢阻肺病發(fā)生無明顯相關(guān)性。羅雪梅等[22]通過Meta分析對不同地域、國家中5個種族人群的7個研究結(jié)果進行了整合，對ADAM33基因的3個位點(T1、Q-1和F+1)的SNPs進行基因分型和關(guān)聯(lián)性分析，得出，ADAM33基因的T1、Q-1和F+1位點的SNPs與慢阻肺易感性間并不相關(guān)性。

二、ADAM33與肺功能及慢阻肺的關(guān)系

近年來研究者發(fā)現(xiàn)ADAM33基因SNPs與慢阻肺患者的肺功能下降也有關(guān)聯(lián)。2005年Van Diemen等[23]利用既往的數(shù)據(jù)庫對1390個樣本進行時長為25年的群體性關(guān)聯(lián)研究，首次提出ADAM33基因SNPs與慢阻肺及肺功能下降有關(guān)聯(lián)。隨即有相關(guān)研究提出，在ADAM33基因SNPs與吸煙的慢阻肺患者及肺功能通氣較低有相關(guān)：Ayman等[24]通過研究發(fā)現(xiàn)埃及人群中ADAM33基因S1、Q1基因型為GG的吸煙的慢阻肺患者中肺功能下降明顯。張等[25]也對ADAM33基因SNPs與慢阻肺患者的肺功能進行研究，發(fā)現(xiàn) ADAM33基因T1位點的GG基因型、T2位點的 GG 基因型較野生基因FEV1% 預測值以及TLC%預計值顯著降低。同時得出細胞外基質(zhì)可被金屬蛋白酶分解導致肺泡結(jié)構(gòu)被破壞，從而進一步使得氣道氣流受限和肺彌散功能下降。近幾年研究進一步表明ADAM33基因SNPs與患者肺功能下降有一定關(guān)聯(lián)，說明ADAM33基因SNPs與氣道結(jié)構(gòu)、功能改變和慢阻肺的發(fā)生相關(guān)。當然也有研究者得到陰性結(jié)果，如Van Diemen 等[26]在研究中并未發(fā)現(xiàn)ADAM33基因SNPs與慢阻肺患者的肺功能水平相關(guān)。李雙等[13]研究ADAM33基因T2位點不同基因型與新疆維吾爾族人群慢阻肺患者肺功能的關(guān)系，得出雖然T2位點GG基因型較AG+AA基因型更具易感性，但是將其FEV1%預計值、FEV1/FVC的進行比較，差異無統(tǒng)計學意義。目前ADAM33基因SNPs與慢阻肺患者及肺功能的關(guān)系仍需進一步探索。

三、ADAM33表達與慢阻肺的嚴重程度

2007年Gosman等[2]研究荷蘭111例慢阻肺患者ADAM33基因上的8個位點基因分型，其中患者ST+5位點基因型為AA比基因型為GG的患者有更嚴重的氣道高反應性及炎癥反應。但國外研究者也對ADAM33基因與慢阻肺嚴重程度的關(guān)聯(lián)性提出了異議，2010年P(guān)abst等[20]對德國人群研究，發(fā)現(xiàn)ADAM33基因F+1和S2位點SNPs與慢阻肺及其嚴重程度沒有關(guān)聯(lián)。近幾年秦睿君等[10]在中國華北地區(qū)漢族人群中,并未發(fā)現(xiàn)ADAM33基因S1、S2位點與慢阻肺病嚴重程度有關(guān)。目前關(guān)于慢阻肺病嚴重程度與ADAM33基因多態(tài)性的表達的研究資料比較少，此處值得我們進一步深究原因。

結(jié) 論

ADAM33與慢阻肺的研究是近十年的研究熱點,且由于地理環(huán)境、地域、種族、樣本選取等的差異,研究結(jié)果也存在差異。當然目前研究仍只是在較淺水平，還需更多的關(guān)于基因位點、種族、地域上研究ADAM33與慢阻肺相關(guān)性，對于ADAM33與慢阻肺其肺功能改變及疾病嚴重程度是否相關(guān)，仍存在很多問題尚未解決，以及在ADAM33 基因變異怎樣導致慢阻肺發(fā)病的機制上進行更多、更深入的研究與投入,只有這方面研究更加成熟才能夠為從基因水平為治療慢阻肺提供新的思路與方向。

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