膿毒癥基因多態性的研究近況

郭 君 王學敏

1.蘇州大學，江蘇 蘇州 215006；2.上海交大附屬第六人民醫院，上海 200233

1991年ACCP/SCCM聯系會第一次對膿毒癥的定義和本質作了系統、明確的闡述[1]，膿毒癥（sepsis）是由感染引起的全身反應綜合癥（SIRS），是眾多介質參與的復雜反應。膿毒癥進一步發展可致重度膿毒癥，膿毒癥休克和多器官功能衰竭。其發生率每年以1.5%的速度遞增，給人類健康帶來了重大危害。

重癥監護室的醫務人員和科學家們在長期與全身炎癥反應、膿毒癥、多器官功能衰竭綜合征斗爭的過程中發現：不同個體間表現出高度的差異性，有的人很容易發生炎癥反應失控，并易于發展為膿毒癥休克和MODS，有的人則不然。同樣，對于體質相近，臨床表現相似，感染病原體相同膿毒癥或MODS患者采用相似的治療和護理方案，其病理生理表現、易患性、療效和預后可能存在巨大差異，有的很快好轉，有的則迅速惡化。這些提示我們不同個體間的差異可能與基因的多態性和遺傳有關。

1 炎癥因子基因多態性與膿毒癥

1.1.1 TNFα

TNFα是目前在膿毒癥相關研究中了解最為深入并且是具有核心作用的早期促炎介質之一，是炎癥級聯反應中的上游介質，與膿毒癥的發生和轉歸有著十分密切的關系。Wi lson等首先報道了TNFα基因啟動子區域內轉錄起始點上游第308位（-380位點）的雙等位基因多態性，308位為G時定義為TNF1，308位為A時定義為TNF2，TNF1較為常見。Mira等[2]研究顯示正常對照組和膿毒癥休克病人TNF2等位基因的分布頻率顯著不同，而且研究發現死于膿毒癥休克的病人中TNF2等位基因的頻率明顯較高。但需要注意的是文獻報道并不完全一致，Stuber等[3]曾于1996年進行相關實驗研究，比較分析了80例嚴重膿毒癥患者和153名健康人的基因型，結果發現兩組之間的TNF-2等位基因的頻率并無明顯差異。

1.1.2 TNFβ

TNFβ又稱淋巴毒素α，在其內含子中含有A/G但核苷酸多態性。第1個內含子1069位堿基是“A”為TNFβ2較為常見，稀少的等位基因型是TNFβ1，在相應的位置含有“G”。同TNFα的TNF2等位基因型相似，TNFβ2純合子的基因型亦表現為高反應基因型，其純合子與高水平TNF以及膿毒癥有一定關聯[4]。Stuüber等[5]研究了40例嚴重膿毒癥病人，發現病人與健康對照組所有的等位基因的分布頻率和基因型分布無差異。但是非存活者在純合子構型中等位基因TNFβ2頻率高（80%：44%存活者，P＜0.05）。Majetschak等[6]在對110例嚴重創傷患者的研究中發現，TNFβ2純合子患者發生膿毒癥的概率和血漿TNFα的水平顯著增加。

1.2 IL-1

IL-1是膿毒癥的另一主要前炎癥細胞因子之一，IL-1基因復合體編碼3種不同的蛋白：IL-1α、IL-1β和IL-1Ra（IL-1的受體拮抗劑）。IL-1Ra的多態性取決于第2內含子上長度為86bp的短串聯重復序列數目，等位基因A2包括2個短串聯重復序列（IL-1Ra A2）。健康人群IL-1Ra A2攜帶者血漿IL-1Ra濃度較高，他們的單核細胞在體外經LPS刺激后也產生高水平的IL-1Ra[7]。目前報道的發生在IL-1β上的多態性都是雙等位型多態性，在5’側翼區的有C-31T和T-511C。研究表明，它們也與牙周炎、腦膜炎球菌性腦膜炎、腸炎等多種感染疾病的發生或預后有關。發生在IL-1β啟動子區的另一個SNP（T-511C）相關報道也比較多，它與多種炎性疾病的進展有關[8]。但是，關于IL-1β-31和-511SNP是否與SIRS或嚴重創傷的膿毒癥易患性或預后有關還有待進一步的研究。IL-1α在啟動子-889位有1個SNP（C-889G），但Fang等[9]研究表明，IL-1α基因多態性與膿毒癥的關系不大。

1.3 IL-10

IL-10是體內重要的抗炎細胞因子，具有很強的抗炎和免疫抑制作用。因此在膿毒癥發生和發展中起重要作用。已發現人類IL-10基因啟動子區域的存在3個單核苷酸多態性：IL-10-592（C-A）、IL-10-819（C-T）、IL-10-1082（G-A），三者間呈現連鎖的不平衡現象。有關研究[10]顯示IL-10-592多態性位點及與其高度連鎖的IL-10-819多態性位點同膿毒癥的易感性、預后相關不明顯。方向明等[11]研究顯示，IL-10基因啟動子區域中IL-10-1082基因多態性與膿毒癥的易感性密切相關、與其預后不想關，IL-10-1082等位基因1是膿毒癥發生的高危遺傳標志，它是否也參與了膿毒癥的發生與發展過程尚有待進一步的研究。

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1.4 IL-6

TNF和IL-1均能刺激IL-6的產生，IL-6是炎癥過程中濃度速度上升最快的細胞因子。在各種細胞因子中IL-6的血漿濃度與膿毒癥的病死率關系最為密切，血漿IL-6濃度也是目前認為判斷膿毒癥預后較為可靠的指標。IL-6的啟動子區域174位存在一單核苷酸多態性（G-C的改變，G-174C），C等位基因可導致IL-6的產生能力降低。Fishman等[12]的研究顯示健康人中GG純合子等位基因型者血漿IL-6濃度最高，雜合子GC等位基因型者次之，CC純合子等位基因型者血漿IL-6濃度最低。有學者對IL-6基因多態性（-174G-C）與膿毒癥發病率及預后的關系進行了探討，結果顯示循環IL-6水平與膿毒癥患者的預后顯著相關，但其基因多態性并不影響膿毒癥的發病率[13]。

1.5 IFN-γ

IFN-γ由T細胞、自然殺傷細胞、單核細胞產生，參與細胞內清除多種病原體的免疫反應過程。人IFN-γR基因定位于第6號染色體，IFN-γ受體分布廣泛。編碼α-鏈的IFN-γ受體-1基因位于6號染色體的長臂上，α鏈在大多數細胞上表達，與IFN-γ結合有關；而β鏈表達是細胞特有的，它參與IFN-γ信號轉導，受外界刺激因素的調控。IFN-γ基因的第一內含子存在等位基因多態性。Stasse等[14]分析了61個創傷評分（injury severi ty score）＞16的病人（其中30個出現膿毒癥）的IFN-γ基因型，結果發現膿毒癥病人攜帶等位基因D的頻率明顯較高，尤其是純合子（DD）基因型最為明顯。缺乏IFN-γ受體-1基因小鼠對分支桿菌攻擊的易感性增加。Davis等[15]的研究顯示IFN-γ受體-1基因上存在的微衛星基因多態性與創傷后的感染易感性增加有關。

2 LPS受體與膿毒癥

在病原體相關分子模式（PAMP）引起宿主的反應中，細菌內毒素（即脂多糖，LPS）與LPS受體結合，進而激活細胞內信號轉導通路。目前已發現4類分子家族LPS脂質A部分結合參與炎癥信號轉導，這4類LPS受體包括CD14、巨噬細胞清道夫受體（SR）、Toll樣受體（TLRs）和β2白細胞整合素[16]。

2.1 CD14

研究發現，CD14以兩種形式存在，即膜CD14（mCD14）和可溶性CD14（sCD14）。mCD14是LPS受體的重要形式，主要分布于成熟的髓源細胞膜表面。CD14的啟動子在159位的存在一C到T的轉換導致單核苷酸多態性（C-159T），研究表明攜帶T等位基因者較攜帶C等位基因者有明顯較高的mCD14表達和較高的sCD14濃度。Gibot等[17]對CD14-159位點（C/T）的多態性進行了探討。通過對90例膿毒癥患者和122例健康對照者分析，其發現CD14-159TT純合子基因型人群易發生膿毒癥，并且膿毒癥患者中該基因型的患者預后明顯較差。

2.2 Tol l樣受體

Tol l受體家族是進化保守的受體，它們與果蠅的Tol l蛋白家族在結構上有高度同源性，通過識別表達在病原微生物上的高度保守的結構基序—病原相關的分子模式（PAMP）啟動機體的炎癥信號轉導，在機體保持正常的免疫功能及炎癥反應中處于重要地位。TLR基因位于9號染色體。基因突變小鼠C3H／HeJ和C57BL／10ScCR已證實TLR4基因的改變可明顯影響對內毒素的反應和導致對感染的易患性[18]。Michel等[19]研究發現，TLR4+896A／G和TLR4+1196C／T SNP與機體對脂多糖低反應性有關。

3 核因子-κB

NF-κB是目前研究較清楚的轉錄因子。許多研究證實，NF-κB幾乎存在于所有細胞中，廣泛參與機體免疫、炎癥、應激反應等生理病理過程。NF-κB基因及其調節蛋白B基因均存在多態性位點，其中NF-κB基因的啟動子區域內由兩個堿基（CA）n重復單位組成的微衛星標記至少包含18種等位基因（A1、A2、……、A18），其中等位基因A10攜帶者為I型糖尿病的易感者；IκB基因的啟動子區域-881、-826、-420、-297、3’-UTR位點存在單個核苷酸的變異引起的SNP，-297SNP接近NF-B2、3的結合位點，3’-UTR位點SNP與克隆氏病的易感性顯著相關，-881、-826SNP為完全連鎖不平衡且其單體型與沙眼的易感趨勢有關，但統計學上無顯著性相關。NF-κB和IκB基因多態性在膿毒癥中的作用機制還有待于進一步的研究和闡述[19]。

4 HSP70基因多態性與膿毒癥

HSP是當細胞受到溫度升高、感染、炎癥、缺血等應激刺激時表達的具有保護細胞作用的進化上比較保守的蛋白質，被稱為“分子伴侶”，其保護細胞的作用主要體現在抵抗損傷和加速修復等方面。HSP一70由三個基因編碼，均在HLAⅢ基因區域內，和TNF基因相鄰，被命名為HSP70-1、HSP70-2和HSP70-H0M。目前研究較多的是HSP70-HOMNco I限制性多態性和HSP70-2Pst I限制性多態性。前者導致HSP70-HOM蛋白質肽鏈中氨基酸的改變，即蛋氨酸變為蘇氨酸，后者導致HSP70-2mRNA表達的變異。Schroeder等[20]進行了HSP70-2和HSP70-HOM基因多態性與膿毒癥易感性及轉歸方面的研究，并分析了HSP70等位基因和TNF2β等位基因的連鎖情況。檢測了87例膿毒癥病人和110例健康人HSP70-2G/A和HSP70-HOMC/T的多態性情況，發現HSP70-2Pst I基因多態性和HSP70-HOMNco I限制性多態性不管是基因型分布還是等位基因頻率，兩組均無顯著性差異，而且在膿毒癥病人生存者和死亡者之間也無顯著性差異，但發現膿毒癥病人HSP70-2A純合子和TNFB2純合子之間有連鎖存在。

5 絲裂原活化抑制因子（PAI-1）基因多態性與膿毒癥

纖溶酶原激活物抑制劑（plasminogen activator inhibitor，PAI）有4種類型：內皮細胞型PAI（PAI-1）、胎盤型PAI（PAI-2）、尿型PAI（PAI-3）和protease-nexin（PAI-4）。迄今，研究比較機制比較明確的是PAI-1。有關研究表明高濃度的血漿Ⅰ型纖溶酶原激活物抑制因子（PAI-1）與膿毒癥病人的不良預后相關，在PAI-1基因啟動子區域存在一單堿基的缺失或插入（4G/5G），等位基因4G與血漿中較高水平的PAI-1相關。荷蘭學者Westendorp等[21]研究發現，攜帶4G／4G基因型的患者發展成感染性休克的風險是攜帶其他基因型患者的5倍，而第一直系親屬攜帶該基因型的患者發展成感染性休克的風險是第一直系親屬攜帶其他基因型患者的6倍。

6 問題與展望

雖然膿毒癥遺傳學研究得到快速的發展，但是在其早期診斷和防治上并未取得重要突破，而且不同學者的研究結果有時甚至是矛盾的。分析其主要原因可歸納為以下幾點：（1）膿毒癥病理生理的復雜性和涉及的炎癥因子的眾多性。（2）大多數研究多局限于基因多態性發生頻率與疾病易患性的相關性分析上。（3）在研究方法上，多數實驗室采用較為傳統簡便的限制性內切酶片段長度多態性（RFLP）檢測法。（4）研究病例數量較少或由于人種、地域、研究方法差異等種種因素，對實驗也造成了一定的局限性。

目前基因多態性與膿毒癥之間關系的研究剛剛起步，尚有大量臨床及流行病學工作有待完成（如，對于信號轉導基因多態性的研究、新的易感基因的尋找、基因間的相互作用的闡明及臨床藥物對基因表達產物的影響等等）。從基因組層次上大規模分析基因多態性與疾病的關系，使我們更加科學地認識膿毒癥的發病機制，探索疾病臨床表型多樣性產生的本質，為發展更具個體化的臨床治療措施（如，針對性的細胞因子導人治療和基因干預治療等）、早期診斷和預后開辟一個全新的領域。

[1]1Bone RC，Balk RA，Cerra FB．et a1．Definitions for sepsis and organ failure guidelines for the use of innovative therapies in sepsis．Chest，1992，101（6）：1644－1655.

[2]Mira JP，Cariou A，Gral l F，et al. Association of TNF2，a TNF-alpha promoter polymorphism，with septic shock susceptibi l ity and mortality：A mul ticenter study.JAMA，1999，282（6）：561－568.

[3]Stuber F，Udalova IA，Book M，et al.2308 tumor necrosis factor（TNF） polymorphism is not associated with survival in severe sepsis and is unrelated to lipopolysaccharide inducibil ity of the human TNF promoter.J Inf lamm，1996，46（1）：42－50.

[4]Child NJ，Yang IA，Pul letz Mc，et a1．Polymorphisms in Tol l—like receptor 4 and the systemic inf lammatory response syndrome．Biochem Soc Trans，2003，31（Pt3）：652－653．

[5]Stuüber F，Petersen M，Bokelmann F，et al. A genomic polymorphism within the tumor necrosis factor locus inf luences plasma tumor necrosis factor-[alpha]concentrations and outcome of patients with severe sepsis[J]．Crit Care Med，1996，24：381－384.

[6]Majetschak M，Ober taeke U，Schade FU，et a1．Tumor necrosis factor gene polymorphisms，leukocyte function and sepsis susceptibi l ity in blunt trauma patients．Clin Diagn lab Immunol，2002，9（6）：1205－1211．

[7]Hurme M，Santtila A.IL-1 receptor antagonist（IL-1 RA）plasma levels are coordinately regulated by both IL-1 RA and IL-1[beta]genes[J]．Eur J Immunol，1998，28：2598－2602.

[8]Chen H，Wi1kins LM，Aziz N，et a1．Single nucleotide polymorphisms in the human inter leukin一1B gene af fect transcription according to haplotype context．Human Molecular Genetics，2006，15（4）：519－529．

[9]Fang XM，Schr?der S，Hoef t A，et a1．Comparison of two polymorphisms of the inter leukin-1 receptor antagonist polymorphism gontributers to susceptibi l ity to severe sepsis．Crit Care Med，1999，27（7）：1330－1334．

[10]Hajeer AH，Lazarus M，Turner D，et al.IL-10 gene promoter polymerphisms in rheumatoid ar thritis.Scand J Rheumatol，1998，27（2）：142－145．

[11]方向明，舒強，唐明山，等．白介素-10 基因多態性與術后膿毒癥發生發展的相關研究[J]．中國危重病急救醫學，2001，13（5）：265－268．

[12]Fishman D，Faulds G，Jef fery R，et al. The ef fect of novel polymorphisms in the inter leukin-6（IL-6）gene on IL-6 transcription and plasma IL-6 levels，and an association with systemic-onset juvenile chronic arthritis.J Cl in Invest，1998，102（7）：1369－1376.

[13]Endler G，Marsik C，Joukhadar C，et a1．The inter leukin-6 G（-174）C promoter polymorphism does not determine plasma inter leukin-6 concentrations in experimental endotoxemia in humans．Clin Chem，2004，50（1）：195－200．

[14]Stassen NA，Leslie-Nor f leet LA，Rober tson AM，et al.Interferongamma gene polymorphisms and the development of sepsis in patients with trauma.Surgery，2002，132（2）：289－292．

[15]Davis EG，Eichenberger MR，Grant BS，et al.Mic rosatel l ite marker of Interferon-gamma receptor 1 gene correlates with infection fol lowing major t rauma.Surgery，2000，128（2）：301－305．

[16]鄢小建，姚詠明．細菌內毒素受體研究新進展[J]．中國危重病急救醫學，2002：14（6）：375－378．

[17]Gibot S，Cariou A，Drouet L，et a1．Association between a genomic po1ymorphism within the CD14 locus and septic shock susceptibility and mor tal ity rate．Crit Care Med，20o2，3O（5）：969－973．

[18]Michel O，Levan TD，Stem D，et a1．Systemic responsiveness to lipopolysapcharide and polymorphisms in the tol l—like receptor 4 gene in human beings．J Al lergy Clin Immunol，2003，l12（5）：923－929．

[19]潘曙明，陳德昌，楊興易．核因子-KB研究與膿毒癥[J]．中華急診醫學雜志，2002，l1（1）：62－63．

[20]Klein W，Tromm A，Folwaczny C，et al.A polymorphism of the NFkB IA gene is associated with Crohn’s disease patients lacking a predisposing al lele of the CARD15 gene. Int J ColorectalDis，2004，19（2）：153－156.

[21]Westendrop DG，Hottenga JJ，Slagboom PE．Variation in plasminogen-activatorinhibitor-1 gene and risk of meningococcal septic shock．Lancet，1999，354（9178）：561－563．