新疆維吾爾族與漢族哮喘患者外周血CD4+T淋巴細胞白介素2、白介素4、干擾素γ mRNA表達水平研究

張海蓉，姜孝芳，高 麗

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·論著·

新疆維吾爾族與漢族哮喘患者外周血CD4+T淋巴細胞白介素2、白介素4、干擾素γ mRNA表達水平研究

張海蓉，姜孝芳，高 麗

830054新疆烏魯木齊市，新疆醫科大學中醫學院(張海蓉)；新疆醫科大學(姜孝芳，高麗)

【摘要】目的檢測新疆維吾爾族與漢族哮喘患者外周血CD4+T淋巴細胞白介素2(IL-2)、白介素4(IL-4)、干擾素γ(IFN-γ) mRNA的表達水平，比較其表達差異在疾病中的作用。方法選取2014年12月—2015年5月在新疆醫科大學第一附屬醫院和新疆維吾爾自治區人民醫院確診的哮喘急性發作期患者150例為哮喘組(包括維吾爾族30例、漢族120例)，及同期在新疆醫科大學第一附屬醫院進行體檢的健康人群101例為對照組(包括維吾爾族35例、漢族66例)。應用實時熒光定量反轉錄聚合酶鏈反應(RT-PCR)技術檢測所有受試者IL-2、IL-4、IFN-γ mRNA的表達水平。結果選擇內參基因GAPDH進行校正。哮喘組與對照組受試者IL-2、IL-4 mRNA的表達水平間差異有統計學意義(P<0.05)；而IFN-γ mRNA的表達水平間差異無統計學意義(P>0.05)。維吾爾族與漢族哮喘患者IL-2 mRNA的表達水平間差異無統計學意義(P>0.05)；而IL-4、IFN-γ mRNA的表達水平間差異有統計學意義(P<0.05)。漢族哮喘亞組與漢族對照亞組受試者IL-2、IL-4 mRNA的表達水平間差異有統計學意義(P<0.05)；而IFN-γ mRNA的表達水平間差異無統計學意義(P>0.05)。維吾爾族哮喘亞組與維吾爾族對照亞組受試者IL-2、IL-4 mRNA的表達水平間差異有統計學意義(P<0.05)；而IFN-γ mRNA的表達水平間差異無統計學意義(P>0.05)。結論哮喘患者IL-2基因表達高于健康人群，IL-4基因表達低于健康人群；漢族哮喘患者IL-4、IFN-γ基因表達均低于維吾爾族哮喘患者。提示IL-2、IL-4、IFN-γ基因在哮喘發病過程中發揮重要作用。

【關鍵詞】哮喘；白細胞介素2；白細胞介素4；干擾素γ；逆轉錄聚合酶鏈反應；維吾爾族；漢族

張海蓉，姜孝芳，高麗.新疆維吾爾族與漢族哮喘患者外周血CD4+T淋巴細胞白介素2、白介素4、干擾素γ mRNA表達水平研究[J].中國全科醫學，2016，19(16)：1911-1916.[www.chinagp.net]

Zhang HR,Jiang XF,Gao L.Expression of IL-2,IL-4,IFN-γ mRNA in CD4+T lymphocytes in the peripheral blood of Uygur and Han asthma patients in Xinjiang[J].Chinese General Practice，2016，19(16)：1911-1916.

哮喘是由多種細胞(如嗜酸粒細胞、肥大細胞、T淋巴細胞、中性粒細胞、呼吸道上皮細胞等)和細胞組分參與的呼吸道慢性炎性疾病。這種慢性炎性病變與氣道高反應性相關，通常出現廣泛多變的可逆性氣流受限，并引起反復發作性的喘息、氣促、胸悶、咳嗽等癥狀，常在夜間或清晨發作、加劇，多數患者可自行緩解或經治療后緩解[1]?，F有流行病學調查顯示，近30年，兒童和成人哮喘的發病率和死亡率持續增加[2]，以每10年20%～50%的比例增長，占全球疾病總負擔的1%[3]。且全球患者數以每10年50%的速度增長，據世界衛生組織估計，到2020年，哮喘伴隨慢性阻塞性肺疾病(COPD)將成為人類第三大死亡原因[4]。哮喘與多基因遺傳有關，同時受遺傳因素和環境因素的雙重影響。有研究表明，哮喘有明顯的家族聚集性，不同人種、民族、人群在疾病的易感性和抵抗性方面表現出一定的差異[5]。新疆是一個多民族聚居的地方，維吾爾族和漢族占總人口的85.49%，維吾爾族和漢族的民族特征、生活習慣、生活喜好均不相同[6]。以往有調查顯示，新疆維吾爾族哮喘患者中有家族史者占25.58%[7]，低于我國約40%的患者有家族史的結果[8]。隨著基因研究技術的不斷發展，使得深入認識遺傳與疾病易感性的關系成為可能。深入認識疾病的易感性與基因遺傳變異的關聯，特別是維吾爾族、漢族的易感基因，有助于從基因層面發現種族個體是否發生病變。近年來研究表明，由輔助性T淋巴細胞(Th)產生的白介素2(IL-2)、白介素4(IL-4)、干擾素γ(IFN-γ)細胞因子與哮喘的發生密切相關[9]。本研究應用實時熒光定量反轉錄聚合酶鏈反應(RT-PCR)技術檢測150例哮喘患者和101例健康人群IL-2、IL-4、IFN-γ mRNA的表達水平，旨在探討這三種基因在疾病中發揮的作用，同時探討這三種基因是否是造成新疆漢族哮喘患者多于維吾爾族哮喘患者的原因。

1對象與方法

1.1研究對象選取2014年12月—2015年5月在新疆醫科大學第一附屬醫院和新疆維吾爾自治區人民醫院確診的哮喘急性發作期患者150例為哮喘組(根據民族進一步分為：維吾爾族哮喘亞組30例、漢族哮喘亞組120例)。納入標準：(1)均符合2008年中華醫學會呼吸病學分會哮喘學組修訂的《支氣管哮喘防治指南(支氣管哮喘的定義、診斷、治療和管理方案)》中的診斷標準[1]；(2)年齡18～60周歲；(3)病史1年及以上；(4)居住在新疆當地5年及以上的維吾爾族和漢族人群。排除標準：(1)血管運動性鼻炎、COPD、過敏性皮炎、高血壓、糖尿病、孕婦及拒絕合作者；(2)在標本采集前1周內服用過β-受體阻滯劑、抗組胺藥物、糖皮質激素及其他免疫抑制劑者。另外，選取同期在新疆醫科大學第一附屬醫院進行體檢的健康人群101例為對照組(根據民族進一步分為：維吾爾族對照亞組35例、漢族對照亞組120例)。納入標準：(1)居住在新疆當地5年及以上的維吾爾族、漢族人群；(2)年齡18～60周歲；(3)體檢無明顯異常。排除標準：(1)近期有感染病史；(2)患有哮喘、惡病質、類風濕關節炎、硬皮病等其他免疫性疾??；(3)親屬有過敏性疾病或哮喘病史；(4)入組前1個月內服用過三環類抗抑郁藥、β-受體阻滯劑、抗組胺藥物等。本研究經過新疆醫科大學第一附屬醫院倫理委員會批準，受試者均知情同意并簽署知情同意書。

1.2方法

1.2.1標本的采集及CD4+T淋巴細胞的分離無菌條件下取外周血4～5 ml置于乙二胺四乙酸(EDTA)抗凝管中，將外周血4～5 ml貼壁緩慢注入裝有3～4 ml淋巴細胞分離液(10771液)的15 ml離心管中。將離心管放入4 ℃低速離心機中(離心半徑16 cm)，2 000 r/min，30 min離心。離心后小心取中層白色絮狀物于15 ml離心管中，加入5倍體積的磷酸鹽緩沖液(PBS)，4 ℃(離心半徑 16 cm)2 000 r/min，5 min離心。棄上清液，留沉淀，加入3～4 ml PBS，4 ℃(離心半徑 16 cm)2 000 r/min，5 min 離心，重復2次。棄上清加入500 μl PBS，用移液器轉移置1.5 ml離心管(ependorf管)中，同時加入45 μl磁珠抗體，混勻，室溫下孵育30 min。將EP管放入磁珠分離器中10 min，貼于磁鐵管壁上的褐色細胞就為CD4+T淋巴細胞，用移液器小心吸掉液體，加入1 ml PBS，轉移至2 ml的凍存管中，4 ℃(離心半徑16 cm)2 000 r/min，5 min離心。棄上清液，留沉淀，封口膜封存，放入-80 ℃液氮中凍存。

1.2.2RNA的提取用TRIZOL法提取總RNA，嚴格按照試劑盒說明書操作。

1.2.3CDNA的合成反轉錄試劑盒購于promega公司，加入1 μg的總RNA模板，反轉錄試劑與總RNA的量為10 μl，具體操作嚴格按照反轉錄試劑盒說明書進行。

1.2.4引物的設計與合成引物由上海生工生物工程股份有限公司設計與合成。GAPDH引物堿基序列：上游引物5′-GAC CTG ACC TGC CGT CTA-3′，下游引物5′-AGG AGT GGG TGT CGC TGT-3′。IL-2引物堿基序列：上游引物5′-GCA ACT CCT GTC TTG CAT TG-3′，下游引物5′-TCC TGG TGA GTT TGG GAT TC-3′。IL-4引物堿基序列：上游引物 5′-AGC AGT TCC ACA GGC ACA AG-3′，下游引物5′-CTG GGT GGC TTC CTT CAC AG-3′。IFN-γ引物堿基序列：上游引物5′-AAC TTT AAA GAT GAC CAG AGC ATC C-3′，下游引物 5′-TGC GTT GGA CAT TCA AGT CAG-3′。

1.2.5實時熒光定量RT-PCR檢測IL-2、IL-4、IFN-γ mRNA的表達水平熒光定量PCR試劑盒購于Life Technologices 公司，采用BIORAD公司的熒光定量RT-PCR儀進行熒光定量RT-PCR試驗。PCR反應體系：CDNA 2 μl，上游引物1 μl,下游引物1 μl，去離子水(ddH2O)6 μl，熒光染料(super master mix)10 μl，配成20 μl總體系。GAPDH、IL-2、IL-4的擴增條件：(1)95 ℃ 5 min；(2)95 ℃ 30 s，59 ℃ 30 s，72 ℃ 30 s，45個循環。IFN-γ的擴增條件：(1)95 ℃ 5 min；(2)95 ℃ 30 s，60 ℃ 30 s，72 ℃ 30 s，45個循環。

2結果

2.1一般資料哮喘組與對照組受試者性別、年齡、BMI、民族間差異無統計學意義(P>0.05，見表1)，具有可比性。維吾爾族與漢族哮喘患者性別、年齡、BMI間差異無統計學意義(P>0.05，見表2)，具有可比性。

2.2GAPDH、IL-2、IL-4、IFN-γ基因的標準、擴增和熔解曲線將哮喘組的所有標本各取1 μl放入同一管內，共做5個點，每個點重復一次。GAPDH、IL-2、IL-4、IFN-γ基因的標準曲線的擴增效率為85%～125%，可以進行下一步試驗。GAPDH、IL-2、IL-4、IFN-γ基因的擴增和熔解曲線見圖1～8。

2.3IL-2、IL-4、IFN-γ的mRNA定量結果用IFN-γ、IL-2、IL-4基因的表達量減去GAPDH基因的表達量，得到差值△CT即為IFN-γ、IL-2、IL-4基因的相對表達量，以相對表達量來表示mRNA的表達水平。

2.3.1哮喘組與對照組受試者IL-2、IL-4、IFN-γ mRNA的表達水平比較哮喘組與對照組受試者IL-2、IL-4 mRNA的表達水平間差異有統計學意義(P<0.05)；而IFN-γ mRNA的表達水平間差異無統計學意義(P>0.05，見表3)。

2.3.2維吾爾族與漢族哮喘亞組患者IL-2、IL-4、IFN-γ mRNA的表達水平比較維吾爾族與漢族哮喘亞組患者IL-2 mRNA的表達水平間差異無統計學意義(P>0.05)；而IL-4、IFN-γ mRNA的表達水平間差異有統計學意義(P<0.05，見表4)。

圖1　 哮喘組與對照組受試者內參基因GAPDH的擴增曲線

Figure 1Amplification curve of reference gene GAPDH of the subjects of asthma group and control group

圖2　哮喘組與對照組受試者內參基因GAPDH的熔解曲線

Figure 2Melting curve of reference gene GAPDH of the subjects of asthma group and control group

注：IL-2=白介素2

圖3哮喘組與對照組受試者IL-2基因的擴增曲線

Figure 3Amplification curve of IL-2 gene of the subjects of asthma group and control group

圖4　哮喘組與對照組受試者IL-2基因的熔解曲線

Figure 4Melting curve of IL-2 gene of the subjects of asthma group and control group

注：IL-4=白介素4

圖5哮喘組與對照組受試者IL-4基因的擴增曲線

Figure 5Amplification curve of IL-4 gene of the subjects of asthma group and control group

圖6　哮喘組與對照組受試者IL-4基因的熔解曲線

Figure 6Melting curve of IL-4 gene of the subjects of asthma group and control group

注：IFN-γ=干擾素γ

圖7哮喘組與對照組受試者IFN-γ基因的擴增曲線

Figure 7Amplification curve of IFN-γ gene of the subjects of asthma group and control group

圖8　哮喘組與對照組受試者IFN-γ的熔解曲線

Figure 8Melting curve of IFN-γ of the subjects of asthma group and control group

表1哮喘組與對照組受試者一般資料比較

Table 1Comparison of general data between asthma group and control group

組別例數性別(男/女)年齡(x±s,歲)BMI(x±s,kg/m2)民族(維吾爾/漢)對照組10150/5129.4±5.226.0±3.435/66哮喘組15070/8029.7±6.625.4±3.330/120χ2(t)值0.005-1.020a-1.576a2.546P值0.9420.3090.1160.280

注：a為t值

表2維吾爾族與漢族哮喘患者一般資料比較

Table 2Comparison of general data between Uygur and Han asthma patients

組別例數性別(男/女)年齡(x±s,歲)BMI(x±s,kg/m2)漢族12056/6429.4±5.226.0±3.5維吾爾族3014/1629.7±6.625.4±3.2χ2(t)值0.453-1.020a-1.649aP值0.6050.3090.100

注：a為t值

Table 3Comparison of the expression of IL-2,IL-4 and IFN-γ mRNA between asthma group and control group

組別例數IL-2IL-4IFN-γ對照組1019.51±3.3210.60±2.058.52±1.71哮喘組15010.64±3.499.92±2.218.45±2.88t值2.4362.4260.183P值0.0160.0160.885

注：IL-2=白介素2，IL-4=白介素4，IFN-γ=干擾素γ

2.3.3漢族哮喘亞組與漢族對照亞組受試者IL-2、IL-4、IFN-γ mRNA的表達水平比較漢族哮喘亞組與漢族對照亞組受試者IL-2、IL-4 mRNA的表達水平間差異有統計學意義(P<0.05)；而IFN-γ mRNA的表達水平間差異無統計學意義(P>0.05，見表5)。

2.3.4維吾爾族哮喘亞組與維吾爾族對照亞組受試者IL-2、IL-4、IFN-γ mRNA的表達水平比較維吾爾族哮喘亞組與維吾爾族對照亞組受試者IL-2、IL-4 mRNA的表達水平間差異有統計學意義(P<0.05)；而IFN-γ mRNA的表達水平間差異無統計學意義(P>0.05，見表6)。

Table 4Comparison of the expression of IL-2,IL-4 and IFN-γ mRNA between Uygur asthma subgroup and Han asthma subgroup

組別例數IL-2IL-4IFN-γ漢族哮喘亞組12010.80±4.079.74±1.888.14±2.75維吾爾族哮喘亞組309.98±4.0310.69±2.999.62±3.57t值-0.8762.098-2.209P值0.8320.0380.029

Table 5Comparison of the expression of IL-2,IL-4 and IFN-γ mRNA between Han asthma subgqoup and Han control subgroup

組別例數IL-2IL-4IFN-γ漢族對照亞組669.41±4.0310.07±2.038.45±1.81漢族哮喘亞組12010.98±4.049.47±2.108.07±2.83t值-2.8462.101-1.155P值0.0050.0370.249

Table 6Comparison of the expression of IL-2,IL-4 and IFN-γ mRNA between Uygur asthma subgroup and Uygur control subgroup

組別例數IL-2IL-4IFN-γ維吾爾族對照亞組358.34±2.3910.22±1.898.27±1.51維吾爾族哮喘亞組309.98±4.039.19±2.069.27±2.65t值-2.4202.1011.235P值0.0170.0370.219

3討論

哮喘是由環境過敏原引起的基因易感人群Ⅰ型Th(Th1) /Ⅱ型Th(Th2)細胞免疫失衡，Th2功能亢進，其病理學以Th2細胞因子大量產生為特征。哮喘的發生與免疫密切相關，哮喘患者的免疫功能紊亂，導致了哮喘患者的慢性過敏性炎性反應的發生。其中，CD4+T淋巴細胞是哮喘發生、發展過程中最主要的調控者，可將CD4+T淋巴細胞分為Th1、Th2兩大類，Th1/Th2細胞平衡失調，機體正常的免疫耐受功能受損，從而導致免疫細胞及其成分對機體自身組織結構及功能的破壞，是哮喘發病的重要基礎。Th1又稱炎性T細胞，主要介導細胞免疫和炎性反應，對哮喘有保護作用。Th2主要參與B淋巴細胞增殖，抗體產生與速發型超敏反應，影響T淋巴細胞分化，參與哮喘的發病和氣道炎性病變的形成[10]。Th1細胞主要分泌IFN-γ、IL-2等[11]，Th2細胞產生的細胞因子有IL-4、白介素5(IL-5)等[12]。在哮喘患者肺泡灌洗液(BALF)中，激活的T淋巴細胞可表達白介素3(IL-3)、IL-4 mRNA。IL-3、IL-4、IL-5、粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子(GM-CSF)促進肥大細胞、嗜酸粒細胞聚集、激活，IL-4又是激活B淋巴細胞使之表達IgE的重要因子之一。IL-4促進B淋巴細胞的活化和增殖，誘導IgE合成，干擾素1(IFN-1)則拮抗IL-4的作用，抑制IgE的合成。有研究表明，IL-4和IFN-γ產生不平衡與患者體內特應IgE升高關系密切，是導致IgE異常與哮喘發作的重要原因[13]。IL-2、IL4、IFN-γ與哮喘的發生均相關。

本研究應用熒光定量RT-PCR技術分別對哮喘患者與健康人群外周血CD4+T淋巴細胞進行檢測發現，哮喘組IL-2 mRNA的表達水平高于對照組，IL-4 mRNA的表達水平低于對照組；而兩組IFN-γ mRNA的表達水平間無差異。維吾爾族與漢族哮喘亞組患者IL-2 mRNA的表達水平間無明顯差異，而IL-4、IFN-γ mRNA的表達水平間有差異。哮喘組IL-2、IL-4 mRNA的表達水平與對照組間有差異，提示哮喘是Th1/Th2細胞平衡失調，機體正常的免疫耐受功能受損，導致了哮喘患者的慢性過敏性炎性反應的發生。兩組IFN-γ mRNA的表達水平間無明顯差異，可能因為樣本例數較少，還需進一步證實。IL-2基因在維吾爾族與漢族哮喘亞組患者之間差異不大。IL-4、IFN-γ基因在維吾爾族與漢族哮喘亞組患者之間有差異，維吾爾族例數較少，還需進一步擴大樣本量證實，得到進一步的確定。據世界衛生組織估計，到2020年，哮喘伴隨COPD將成為人類第三大死亡原因[4]，哮喘的防治任重道遠。新疆維吾爾族與漢族發病率不同，研究民族差異是否是造成二者發病率不同的原因，有助于對哮喘在基因層面上進行防治。

作者貢獻：張海蓉進行試驗實施、撰寫論文、成文并對文章負責；姜孝芳進行試驗實施、設計評估、資料收集；高麗進行質量控制與審校。

本文無利益沖突。

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(本文編輯：崔沙沙)

Expression of IL-2,IL-4,IFN-γ mRNA in CD4+T Lymphocytes in the Peripheral Blood of Uygur and Han Asthma Patients in Xinjiang

ZHANGHai-rong,JIANGXiao-fang,GAOLi.

CollegeofTraditionalChineseMedicine,XinjiangMedicalUniversity,Urumqi830054,China

【Abstract】ObjectiveTo examine the expression of IL-2,IL-4 and IFN-γ mRNA in CD4+T lymphocytes in the peripheral blood of Uygur and Han asthma patients in Xinjiang.MethodsWe enrolled 150 patients (30 Uygur patients and 120 Han patients) who were diagnosed with asthma at acute stage in the First Affiliated Hospital of Xinjiang Medical University and Xinjiang People′s Hospital from December 2014 to May 2015 as asthma group.We also enrolled 101 healthy people (35 Uygur people and 66 Han people) who received physical examination in the the First Affiliated Hospital of Xinjiang Medical University in the same period.Quantitative real-time RT-PCR was applied to detect the expression levels of IL-2,IL-4 and IFN-γ mRNA in all subjects.ResultsReference gene GAPDH was selected to make adjustment.Asthma group and control group were significantly different in the expression of IL-2 and IL-4 mRNA (P<0.05),but were not significantly different in the expression of IFN-γ mRNA (P>0.05).Uygur and Han asthma patients were not significantly different in the expression of IL-2 mRNA (P>0.05),but were significantly different in the expression of IL-4 and IFN-γ mRNA (P<0.05).Han asthma subgroup and Han control subgroup were significantly different in the expression of IL-2 and IL-4 mRNA (P<0.05),but were not significantly different in the expression of IFN-γ mRNA (P>0.05).Uygur asthma subgroup and Uygur control subgroup were significantly different in the expression of IL-2 and IL-4 mRNA (P<0.05),but were not significantly different in the expression of IFN-γ mRNA (P>0.05).ConclusionThe expression of IL-2 gene of asthma patients is higher than that of healthy people,and the expression of IL-4 gene is lower than that of healthy people.Han asthma patients are lower than Uygur asthma patients in IL-4 and IFN-γ gene expression.IL-2,IL-4 and IFN-γ genes play an important role in the pathogenic process of asthma.

【Key words】Asthma;Interleukin-2;Interleukin-4;Interferon-gamma;Reverse transcriptase polymerase chain reaction;Uygur nationality;Han nationality

基金項目：國家自然科學基金資助項目(81260006)——新疆維、漢哮喘患者IL-2基因表觀遺傳現象對Treg細胞影響的比較研究

通信作者：高麗，830054新疆烏魯木齊市，新疆醫科大學；E-mail:xjmugaoli@sina.com

【中圖分類號】R 256.12

【文獻標識碼】A

doi：10.3969/j.issn.1007-9572.2016.16.014

(收稿日期：2016-02-21；修回日期：2016-04-12)