西藏地區結核病發病的分子遺傳學研究進展

胡群英，李文華

目前全世界的結核病疫情依然十分嚴峻,是全球僅次于艾滋病所致死亡的第二大傳染性疾病[1]。西藏地區的結核病發病呈逐年上升的趨勢[2]。為了提高西藏地區結核病的防治能力，本文主要就西藏地區結核病發病的分子遺傳學研究做一綜述。

1 國內外結核病發病分子遺傳學研究

隨著分子遺傳學的迅猛發展，人們認識到結核病也有遺傳背景。不同的個體對結核病有不同的敏感性，即若干侯選基因的多態性可能與結核病發病的風險有關。近年來研究比較多的有人類白細胞抗原(HLA)基因，此外還有非HLA相關基因如人類自然抵抗相關巨噬細胞蛋白1(NRAMP1)基因、維生素D受體(VDR)基因和單核細胞趨化蛋白1(MCP-1)等16種基因的多態性與肺結核的發病有關。雖然由于樣本數量、人種、地域等不同，得出的結論有差異，但有些位點的多態性與結核病的關系已被大多數研究所證實。

1.1 HLA基因多態性與結核病發病的相關性

1.1.1 HLA-Ⅰ類基因 大量研究表明，肺結核病與HLA-Ⅰ類基因有關，但有種族差異。迄今報道有印度、高加索、埃及、加拿大、北美黑人、白人、波蘭人、希臘白人和我國漢族人群等[3-4]。

1.1.2 HLA-Ⅱ類基因 HLA-Ⅱ類基因呈高度多態性，HLA-DR亞區研究，俄羅斯、印度、吉爾吉斯、韓國、尼西亞均顯示肺結核發病與HLA-DR2呈正相關[4-8]。HLA-DQ亞區研究均顯示，HLA-DQB1*0601為韓國和印度易患基因位點；HLA-DQB1*0503為越南結核病抗性基因，HLA-DQB1*0502為泰國結核病抗性基因[9]。國內HLA-Ⅱ類基因與肺結核發病的關系，北方和南方的結果不同，北方研究結果顯示漢族肺結核DR15是可能的易患基因，DR11是可能的抗性基因；而南方研究結果表明漢族部分人群肺結核DR16為易患基因，DR1及DR13.3為可能的抗性基因[10]。總之，眾多研究均提示肺結核HLA基因多態性與DQ和DR基因相關。

1.1.3 HLA-Ⅲ類基因 研究證明B17-TNF-β2、HLA-B17-TNF-α238/A、B17-TNF-α308/2在肺結核活動期患者中出現的基因頻率比非活動性結核患者中高[9-11]。

1.2 非HLA基因多態性與結核病發病的相關性

1.2.1 NRAMP1基因 Sanjeevi等[12]研究表明，非洲人肺結核發病的易患基因與NRAMP1基因的D543N、INT4、3′UTR多態性位點有顯著相關性，并且基因型分布頻率有種族差異性。我國學者研究顯示，漢族成人肺結核的易患因素可能與NRAMP1基因3′UTR位點多態性有關，而INT4多態性可能與肺結核的病變性質有關[13]。

1.2.2 VDR基因 Bellamy等[14]報道，VDR基因多態性與非洲人結核病的發病有關。我國學者的研究結果表明，漢族人群肺結核病的易患基因型可能是VDR-ff基因型/VDR-FoK1[15]。楊本付等[16]研究報道則顯示，尚不能認為VDR基因多態性與肺結核易患性有關。

1.2.3 NOD2基因和Toll樣受體(TLR)基因 Khalilullah等[17]研究非裔美國居民的NOD2基因多態性顯示，Ala725G1y、Arg702Trp、Pro268Ser 3個核苷酸多態性位點與結核病具有顯著相關性。但是在南美肺結核的研究中，卻未發現NOD2核苷酸多態性與肺結核有關[18]。Zhao等[19]研究顯示，漢族人群肺結核易患位點是NOD2基因Arg587Arg位點，而在維吾爾族和哈薩克族為非易患位點，提示肺結核易患性與NOD2基因Arg587Arg位點的多態性具有種族遺傳相關性。

1.2.4 甘露糖結合蛋白(MBP)基因 非裔美國人和印度人肺結核病例對照研究顯示，MBP-54等位基因突變頻率高[20]，而在西班牙裔人、土耳其人、美國白人中未發現MBP基因突變與肺結核有關，還認為MBP-57位點突變型是肺結核的保護基因型[21]。我國學者研究顯示，MBP基因多態性可能與漢族人群肺結核發生的易患性相關[22]。

1.2.5 SP110基因、CYP2E1基因、干擾素γ(IFN-γ)基因 周丹等[23]研究發現，SP110基因rs1135791、rs722555多態性是重慶漢族肺結核病發病的易患基因。在高加索、印第安人群、加拿大、岡比亞、巴西、越南河內及西班牙等不同人群中進行的研究表明：IFN-γ第一內含子(+874A/T)的基因多態性通過核轉錄因子(NF)-κB結合位點影響IFN-γ產生，并且與結核病易患性相關[3]。

2 西藏地區結核病發病分子遺傳學研究進展

自20世紀以來人們對結核分枝桿菌的研究從形態、生長環境等擴展到基因復制、蛋白表達等分子生物學領域，進而從遺傳本質上揭示結核分枝桿菌的致病機制、機體內活動規律和耐藥性，便于臨床上對結核病做出準確的診斷和防治。

2.1 白介素10(IL-10) 通過減少抗原提呈來調節細胞介導的抗結核分枝桿菌感染免疫反應，IL-10與肺結核的發生、發展和預后有關[24]。我國有學者對西藏藏族人群IL-10的基因多態性與結核病易患性從C反應蛋白(CRP)水平進行探討，結果顯示IL-10-592C/A單核苷酸多態性位點的基因型及等位基因頻率在藏族肺結核人群和健康對照人群間有差異，提示A等位基因可能是肺結核發生和發展的危險因素[25]。IL-10-592C/A多態性可作為遺傳標記用于檢測西藏藏族早期結核病易患的高風險人群，有利于高原結核病防治工作的開展。

2.2 HLA HLA 復合體與個體對結核病免疫反應有密切關系[26]，但不同HLA類型對結核病的特異性作用還不明了。應用聚合酶鏈反應序列特異性引物方法對藏族肺結核患者的基因多態性進行分析發現，藏族肺結核的易患基因可能是HLA-DQB1*0301、HLA-DQA1*0101、HLA-DRB1*0901，藏族肺結核的抗性基因可能為HLA-DQA1*0501、HLA-DRB1*1301/1302，可能影響藏族肺結核感染的臨床轉歸[26-27]。

3 西藏地區結核病耐藥分子遺傳學研究

結核分枝桿菌全基因組序列由4.41 Mb(4.415 29 bp)組成，其中G+C含量高達65.6%，可見其基因結構的穩定性較強，而且與其他微生物的序列無相似性[5]。近年來的研究表明，結核分枝桿菌的耐藥性主要表現在兩方面，即其細胞壁對化學藥物的抵抗作用和來自菌體能使藥物降解的相關酶或者基因[5]。結核分枝桿菌突變是逐步積累的，直至達到高層次的耐藥[28]。有研究者認為存在一種能對結核分枝桿菌細胞壁進行固定的蛋白質，可防止抗結核藥物進入菌體對細胞壁的殺滅，引發耐藥性的產生，目前已經構建出該蛋白的3D結構[29]。

3.1 耐常規抗結核藥物的分子生物學進展 目前的抗結核分枝桿菌藥物旨在不同菌體、基因表達水平上殺菌，當編碼RNA聚合酶β亞基(RPOβ)基因核心區或者其他區域(如終止區)發生突變，其中約95%的突變發生在507～533 位密碼子(531、526和513位密碼子突變與高水平耐藥有關，514和533位密碼子突變產生低水平耐藥)，則結核分枝桿菌產生對利福平的耐藥反應，而且存在區域差異性[30-32]。據此，RPOβ突變已作為快速、有效地檢測耐利福平結核分枝桿菌基因型的方法應用于臨床和科研。異煙肼耐藥的機制是結核分枝桿菌過氧化氫酶-過氧化物酶編碼基因(KatG)突變或者缺失[33-34]，雖然KatG突變后過氧化氫酶-過氧化物酶水平會降低，但殘余酶仍會為菌體提供氧化保護，使其免受抗生素的損害，但其315位密碼子AGC→ACC 突變則對異煙肼的抑菌作用不會產生明顯影響；inhA和KasA基因突變則通過在啟動子或者是編碼區產生突變引發低水平異煙肼耐受[35]；ahpC基因突變常會發生在KatG基因突變的菌株中以彌補過氧化氫酶-過氧化物酶活性的損失造成的巨噬細胞對菌體的氧化作用。另外，有學者通過研究觀察到耐異煙肼的結核分枝桿菌中存在mycothiol分子缺失，或許可以通過人為加入該分子抵抗耐藥[36]。有研究證實，結核分枝桿菌耐受鏈霉素與編碼核糖體30 S亞基、S12蛋白的rpsL基因(導致高水平耐藥)和編碼16 S rRNA的rrs基因(導致中等水平耐藥)突變有關，且前者突變概率要高于后者[37]。帕珠沙星耐藥，最近研究發現結核分枝桿菌五肽重復蛋白可通過模擬DNA結構，直接與促旋酶作用，導致其藥物失效或效用減低，由此推斷，五肽重復蛋白基因突變可以降低結核分枝桿菌帕珠沙星抗性[38-39]。有臨床研究證實，將其規律、適量、聯合、足療程地用于藏族人群的抗結核治療效果顯著，基本不會產生不良反應，值得在臨床上推廣[40]。乙胺丁醇耐藥，編碼阿拉伯糖基轉移酶基因操縱元的突變是造成結核分枝桿菌耐乙胺丁醇的主要原因，主要包括rmID基因、embR基因、embB基因，其中embB基因造成菌體蛋氨酸被其他氨基酸取代，但具體耐藥機制不明確[37]，目前已經有實驗成功使用PCR 熔解曲線法對耐乙胺丁醇的結核分枝桿菌進行快速檢測[41]。

3.2 其他 除了對結核分枝桿菌耐藥性進行研究以提高對結核病的治療水平外，目前還對結核分枝桿菌毒力相關基因和結核分枝桿菌持續感染的基因有研究，如已發現的有溶血素(TlyA)、Virs蛋白質、編碼異枸櫞酸裂解酶的基因icl和aceA、編碼環丙烷合成酶的基因pacA、rel基因、Sigma因子家族等[42-43]。高原環境會造成人體肝腎功能損傷，影響結核藥物在體內的代謝過程，所以高原地區的醫生應當在綜合評價患者肝腎功能的情況下，恰到好處地使用藥物；另一方面，這種與平原人不同的藥物代謝過程是否與結核耐藥性相關還不得而知。

4 展望

從分子遺傳學角度對結核病進行有效地抑制應該成為一種新的治療方法，這不僅是針對我國西藏藏族人群也是針對全世界不同種族結核病控制的有效方法。雖然藏族人群基因多態性與結核易患性研究還處在初步探索階段，但是各種不同的新的遺傳分子生物學技術也在不斷更新，如中國科學院微生物所建立了bacillus Calmette-Guérin高通量篩選模型用于抗結核活性成分的篩選，可作為快速發現抗結核化合物的一種方法[44]，所以必將給高原地區結核病的疫苗和藥物試驗帶來曙光。若能對西藏地區結核分枝桿菌做出基因分型，對耐藥菌群基因型做出鑒定，勢必會對該地區的結核病傳染機制、抗結核基因疫苗的研究等做出相關貢獻。

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