慢性胰腺炎遺傳學研究進展

朱雨田 綜述，陳和平△ 審校

(1.電子科技大學醫學院，四川 成都 610051；2.四川省醫學科學院·四川省人民醫院老年消化科，四川 成都 610072)

慢性胰腺炎遺傳學研究進展

朱雨田1，2綜述，陳和平1，2△審校

(1.電子科技大學醫學院，四川 成都 610051；2.四川省醫學科學院·四川省人民醫院老年消化科，四川 成都 610072)

慢性胰腺炎(chronic pancreatitis，CP)是一種進展性、不可逆的胰腺外分泌及內分泌組織損毀性病變，最終導致胰腺外分泌功能損壞、糖尿病，甚至胰腺癌。CP病程遷延，其發病率在國內外有逐年升高的趨勢，確切病因和發病機制尚不清楚，因此遺傳基因異常在其發病過程中的作用成為了國內外研究的熱點，但目前尚無一致性定論。本文就國內外近幾年CP相關突變基因進行綜述。

慢性胰腺炎；基因；遺傳

慢性胰腺炎(chronic pancreatitis，CP)的主要病理性改變有胰腺慢性纖維化、鈣化、胰管慢性炎癥和胰管結石，常于明確診斷20年后發展成為胰腺癌。既往研究提示，CP的發病機制與基因突變、細胞因子、免疫和細胞凋亡等有密切的關系[1]。隨著分子生物學和遺傳學的發展，CP的遺傳因素越來越受到人們的關注[2]。個體易感性疾病由遺傳因素和環境因素共同作用，遺傳連鎖圖譜的相關研究確定了陽離子胰蛋白酶原基因(cationic trypsinogen gene，PRSS1)、絲氨酸轉肽酶抑制劑Kazal type 1(serine protease inhibitor Kazal type 1，SPINK1)、緊密連接蛋白2(claudin-2，CLDN2)、羧肽酶A1基因(Carboxypeptidase A1，CPA1)、囊性纖維跨膜電導調節因子(cystic fibrosis transmembrane regulator，CFTR)和組織蛋白酶B(cathepsin B，CTSB)等基因與慢性胰腺炎的相關性。現就其遺傳學研究進展綜述如下。

1 PRSS1基因

PRSS1位于7號染色體長臂，可編碼trypsin-1蛋白。PRSS1突變是導致遺傳性胰腺炎(hereditary pancreatitis，HP)的主要原因[3]。HP 是一種常染色體顯性遺傳病，具有一定的家族集聚性，發病外顯率約 80%[4]，其中大約有20%的PRSS1基因突變是已知功能獲得性突變，主要在鈣結合部位起到激活和失活胰蛋白酶的作用[5]。這一發現證明[2]，復發性急性胰腺炎(recurrent acute pancreatitis)會導致慢性胰腺炎[3，5]，遺傳性胰腺炎是慢性胰腺炎在家族中的另外一種表現形式[6]，胰蛋白酶是急性和慢性胰腺炎的病理生理過程中的關鍵分子。

PRSS1 基因最常見的兩種突變:第一種是R122 h 突變，即第三號外顯子密碼子上發生G→A突變，使得122位精氨酸(CGC)突變成為組氨酸(CAC)，自行水解的初始識別位點消失，導致胰蛋白酶無法失活而獲能，進而提高自我活化能力。第二種是N29I突變，即第二外顯子A→T突變，第29位天冬酰胺突變為異亮氨酸，導致PRSS1高級結構改變，與SPINK1結合力下降，提高了穩定性和自我激活能力[7]。最新研究表明，PRSS1的另一種突變A16V，是一種常見的輕微變異，也可以增加胰腺炎的風險，相比R122 h或N29I發病外顯率較低[8]。

除了研究PRSS1基因突變與CP相關性外，研究拷貝數的變異(CNVs)也成為了熱點。一項法國ICP患者研究中[9]，在7q35染色體上確定了605 kb重復序列，增加了PRSS1和2基因的拷貝數。這項研究確定了胰蛋白酶原PRSS2基因的1號和2號外顯子，PRSS1基因的3和5號外顯子，它們的N29I突變在于增加了胰蛋白酶基因拷貝數。

2 SPINK1基因

SPINK1位于第5條染色體上，包含4個外顯子，既是一種急性反應蛋白，也是一種胰蛋白酶抑制劑。SPINK1會引導一種由23個氨基酸組成的信號肽進內質網，在內質網腔內去除信號肽，進而特異性抑制胰蛋白酶腺泡細胞中約20%被激活的胰蛋白酶。

SPINK1基因突變中最常見的是N34S突變(c.101A>G)，且在特發性慢性胰腺炎(Idiopathic chronic pancreatitis，ICP)的人群中突變率會增加。Orsolya等[10]研究表明，在CP患者中，有12.6%存在N34S雜合子突變，3.6%存在純合子突變，而在對照組中只有1.9%的雜合子突變。SPINK1基因突變同樣會發生在沒有胰腺炎家族史或缺少典型慢性胰腺炎危險因素的患者中。SPINK1突變不一定是導致CP的主要危險因素，而是經常性表現為抑制胰蛋白酶激活失敗[11，12]。SPINK1 基因突變致病的分子作用機理至今還不完全清楚。SPINK1的全基因組和啟動子區域測序并未發現新的多態性，它將被歸為復雜雜合子基因型和常染色體隱性遺傳病模型。

3 CLDN2基因

CLDN2基因編碼claudin-2蛋白，是一種緊密連接結構蛋白，密封上皮細胞之間的空間，不同于其他大多數蛋白家族，它形成孔隙水和鈉離子通道(滲透水和溶質的非緊密連接)[13～15]。claudin-2受炎癥過程中動態調控，使得表達上調。與酒精有關的非復發性急性胰腺炎CLDN2基因，其高危突變是常見等位基因突變頻率的0.26倍。這可以解釋為什么部分男性酒精有關胰腺炎的發病頻率(0.26)比女性(0.07)高[16，17]。第一個有關胰腺炎全基因組關聯研究(GWAS)已確定X染色體附近的一個高危位點CLDN2[18]。印度的一項病例-對照研究表明[19]，CLDN2基因的多態性與CP的進展有關，并且在女性患者中占較高比例。

4 CPA1基因

CPA1是一種能夠水解肽鏈C端肽鍵的一種胰腺金屬蛋白酶。目前已經在人類胰液中發現了該酶的三種亞型。A型羧肽酶(包括CPA1和CPA2)作用于芳香及脂肪氨基酸殘基，CPB1可以水解C端賴氨酸和精氨酸殘基。其中，編碼CPA1的基因(MIM114850)位于7號染色體長臂3區2帶2亞帶(7q32.2)，長約8 kb，包括10個外顯子。CPA1基因編碼羧肽酶A1，是僅次于胰蛋白酶的胰腺消化酶蛋白，占分泌蛋白總額的貢獻率達到10%，CPA1突變與非酒精性慢性胰腺炎相關，特別是早期發病人群[20]。CP的發生(無關胰蛋白酶活性)似乎與從改變蛋白質折疊的突變，引發未折疊蛋白應答的內質網應激有關。

迄今為止，已有遺傳學研究表明，胰內胰蛋白酶活性在疾病發病中起關鍵作用，來自德國慕尼黑工業大學的Witt H等研究中納入了德國非酒精性慢性胰腺炎患者(944例)和對照組人群(3938例)，分析CPA1基因在兩個人群中的分布差異，后續也將納入歐洲、印度、日本等其他地區人群開展相關研究[19，21]。

5 CFTR基因

第五個主要與CP相關的基因是CFTR，位于第7條染色體長臂，約250 kb，包含27個外顯子。CFTR 基因編碼一種對cAMP 敏感的氯離子通道，如果CFTR功能不足，導致pH 值下降，酸性環境引起組織炎癥損害，同時導致胰酶分泌及激活的異常，最終導致胰腺的纖維化及功能不全，進而導致胰腺炎[22]。Smith[23]認為較低離子濃度是機體保持消滅微生物能力的一個重要因素，而CFTR表達異常時氯化鈉濃度較高，機體清除病原體能力下降，這也是機體感染的一個重要原因。CFTR突變會導致囊性纖維化(cystic fibrosis CF)，是一種可累及多個器官的常染色體隱性遺傳病，臨床表現為CP。

目前為止，已發現有1300多種CFTR突變類型與CF有關[24]。兩個家族性與散發性非酒精性胰腺炎病例分析表明，F508del和R75Q是患者最常見的CFTR突變類型[25]。有66% 的CF患者會出現編碼苯丙氨酸密碼子3個堿基對丟失的現象，這種突變會導致外分泌腺功能紊亂，該突變會使得CP發生率為一般人群的40倍[26]，Zoller等[27]認為該突變是慢性胰腺炎的一個重要危險因素。

6 CTSB基因

CTSB是一種溶酶體水解酶，位于第8條染色體，25.6 kb，含有12個外顯子。CTSB同胰蛋白酶原包裹，和胰蛋白酶一起被分泌到胰液中。并且CTSB可重新分布于酶原顆粒和濃縮泡中，通過降解胰蛋白酶原變成胰蛋白酶，還可以連鎖活化其他消化酶。一項研究表明CP是CTSB某種基因突變的結果，因為突變可能導致胰蛋白酶原被過早激活或不恰當的定位[28]。同時有研究也認為CTSB的S53 g和C595T等突變作為激活胰蛋白酶原的扳機點可能是至關重要的，但也可能只是SPINK1突變表達時所必需的一個伴隨因子[29]。

7 CP的研究熱點與難點

目前CP的研究熱點:①基因突變在CP發生過程中所起作用逐漸受到學者關注。國內膽源性CP比例逐年上升，而國外則以酒精性CP為主[30]，由于誘因不同，國內外CP可能存在不同的基因突變。②研究發現胰腺損傷后正常修復機制的調節障礙可能會導致胰腺纖維化，如轉化生長因子(TGF-β)等細胞因子表達異常與胰腺組織的纖維化程度有關[31]。③在藥物治療方面，胃腸激素和抗氧化劑是今后開發和研究方向之一。CP研究仍有許多難點:①CP主要病因一直存在爭議。②CP的鑒別診斷較困難，希望尋找可以早期發現胰腺纖維化的血清標記物。③CP與胰腺癌關系密切，但它們的因果關系尚有爭議[32]。④手術干預或內鏡介入治療的長期療效和實際效果尚難確認。

8 結論

目前，人們對于CP病因及發病機制的了解較過去有了很大提高，進展最大的是CP的遺傳易感性的深入研究。隨著研究技術與治療手段的不斷進步，相信人們可以揭示其發病機制，并尋求到有效的治療方法。在將來，我們可能建立理想的動物模型，取得一些基因研究和細胞因子研究的突破性進展，使CP的發病機制得以不斷闡明，隨著研究的深入必將進一步明確胰腺疾病的病因，為CP診斷、防治提供新的策略。

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Genetics progress of chronic pancreatitis

ZHU Yu-tian，CHEN He-ping

四川省科技廳科技支撐計劃基金資助項目(編號:2011FZ0036)

R576

A

1672-6170(2016)01-0125-03

2015-07-28；

2015-09-30)

△通訊作者