白細胞介素—13基因多態性的研究進展

王榮+覃海媚+黃華佗+陸玉蘭+王俊利+韋葉生

【關鍵詞】白細胞介素13（IL13）；基因多態性；腫瘤；哮喘；自身免疫性疾病

中圖分類號：R392.2文獻標識碼：ADOI：10.3969/j.issn.10031383.2017.02.028

1993年，Minty和Mckenzie等克隆出人類白細胞介素13（IL13）的cDNA，并在同年舉行的Keystone細胞因子專題會議上正式命名為IL13。人類的IL13主要是由T細胞活化所產生的一種重要的炎性細胞因子，部分還可由CD8+T細胞、活化的單核細胞及B細胞等分泌。其主要作用是通過影響T、B淋巴細胞的發育，促進B細胞表面CD23、MHCⅡ的表達及IgE的合成，增加嗜酸性粒細胞的生存時間，在Ⅰ型和Ⅱ型免疫反應中均發揮著重要的作用[1]。單核苷酸多態性（SNPs）是指在基因組水平上的單個堿基改變引起DNA的序列變化。可發生于基因組序列的各個區域（如啟動子區、外顯子和內含子），SNPs處于啟動子區可能影響基因自身的表達；外顯子的SNPs可影響其編碼的蛋白質發生改變；內含子處的SNPs則可影響基因序列的剪接方式等。這些SNP引起DNA序列變化可影響疾病的發病機理，所以進行基因多態性的研究有利于進一步認識不同個體或種族與某些疾病的相關關系。近年來，IL13基因多態性的研究越來越受到重視，已有許多研究發現IL13基因存在SNPs，而且這些多態性在某些疾病的病理和生理機制中起著重要作用。因此，筆者就近年來關于IL13基因多態性與腫瘤、哮喘、自身免疫性疾病等疾病的發生、發展及預后的研究給予簡要綜述。

1IL13基因的分子生物學特性

人IL13基因的長度為4.6 kb，位于人類第5號染色體長臂上（5q23.31），包括4個外顯子和3個內含子，編碼132個氨基酸的蛋白質，非糖基化的IL13分子量為12.4 ku，而糖基化后為17 ku，與小鼠IL13約有58%的同源性[2～3]。IL13與IL4、IL5、GMCSF和IL3的基因結構比較相似，盡管它們多肽鏈的一級結構同源性不高，但在三級結構中都含有由4個α螺旋組成的核心[4]。IL13的生物功能主要是與IL4相似，都可通過抑制單核細胞釋放炎性因子、上調單核細胞分泌CD23以及刺激B細胞生成免疫球蛋白等。此外，IL13與IL4有著共同的信號通路，兩者可與受體結合后活化Janus蛋白酪氨酸激酶（JAK）信號轉錄方式和轉錄活化蛋白（STAT）信號通路，尤其是通過STAT6信號通路進入細胞核內調節靶基因的表達[5]。IL13還具有活化巨噬細胞的生物學功能等[6]。其基因的多態性位點數目龐大，目前在NCBI上已經公布的IL13基因SNPs位點約340個，分別為在內含子、啟動子、外顯子等位置的突變。

2IL13基因多態性與哮喘的關系

哮喘是一種主要以嗜酸性粒細胞浸潤引起的氣道炎癥性反應和氣道高反應性為特點的疾病，其發病危險因素包括宿主因素（即遺傳因素）和環境因素兩個方面，其中遺傳因素可表現為反復咳嗽、喘息或過敏性疾病（過敏性鼻炎、特應性皮炎）等。目前已有研究表明基因遺傳多態性在哮喘的發病過程中可能有著重要作用[7]，特別是IL13基因多態性與哮喘發病的相關關系成為學者關注的焦點問題。IL13及IgE等蛋白水平的升高是哮喘炎癥表現的重要指標，且哮喘患者TSLP水平與IL13及IgE水平呈正相關[8]。Dixit P等人采用病例對照法對500名印度受試者進行研究，發現攜帶IL13基因rs1800925位點顯性模型可增加哮喘風險達到1.49倍，首次發現IL13基因rs1800925位點和IL4R基因rs1805010存在基因間相互作用的關系，存在這兩個位點的突變雜合型（AG和CT）的個體可使哮喘患病風險增加達2倍，而野生純合型（CC/AA）起保護作用[9]。意大利學者Accordini S等人對IL13基因rs20541C/T和rs848T/G多態性與哮喘嚴重程度的相關性開展了探究，結果發現rs848位點G等位基因的攜帶者可增加哮喘的嚴重程度，同一基因區域的rs20541與哮喘嚴重程度無關；進行連鎖不平衡分析時，這兩位點呈強烈連鎖不平衡關系且處于同一單倍體域，目前還有待進一步研究其單倍型與哮喘病情的相關關系[10]。Liu Q等[11]研究了IL13基因rs1800925、C1923T、rs20541及RANTES基因G28C與哮喘的關系，其中rs20541位點的AA基因型在哮喘組和對照組的頻率分別為13.0%和5.5%，兩者存在顯著統計學意義，AA基因型可增加哮喘的危險性。同時，他們首次證實了IL13基因和RANTES基因的多態性可共同影響哮喘發生，但具體的發病機理有待進一步研究。

Tsai CH等[12]對中國臺灣3577名兒童進行研究，經Logistic回歸分析后獲得IL13基因rs1800925、rs20541和rs848均與哮喘發病有關，攜帶這三個位點的h1011單倍型的個體接觸地毯會加重哮喘的喘息，且嚴重程度有劑量效應關系，提出種族差異可能影響基因與環境的相互作用。Liang W等采用SNaPshot法分析位于IL13基因5側翼序列的rs2158177位點和內含子區的rs1295687位點的基因型、等位基因與哮喘的關系，結果顯示rs2158177位點的GG基因型降低哮喘的發病風險，可作為哮喘的一個保護性因子[13]。廣州的王紅利用瓊脂糖凝膠電泳和免疫化學發光法分別檢測IL13基因第3內含子中的+1923位點多態性和血漿中的IgE水平，發現+1923位點多態性與哮喘有關，T等位基因攜帶者血漿中的IgE水平顯著增高[14]。新疆的周廣花等[15]用聚合酶鏈法（PCR）和基因測序法對IL13基因的rs20541進行SNP分型，同時用酶聯免疫吸附法（ELISA）測定個體血清中IL13水平，結果發現IL13基因rs20541位點的多態性與血清IL13水平不具有相關性，并推測該基因多態性與維吾爾族兒童的哮喘發病無相關性。目前關于IL13基因多態性和哮喘的相關關系還存在很多爭議，還需要進行大量的研究。

3IL13基因多態性與腫瘤發生發展

腫瘤是一直困擾醫學界的難題，也是學者研究的重點和難點。細胞因子與相關的腫瘤間的關系一直倍受關注，其中IL13基因多態性與腫瘤的發病及預后關系成為近年來研究的焦點。

已有很多研究發現，IL13基因多態性和部分腫瘤的發生、發展有關（神經膠質瘤、肝癌等）。學者Shamran HA 對IL13基因的rs20541位點進行擴增后測序，發現此位點的A等位基因頻率在對照組顯著高于病例組，頻率分別為36.25%、5.73%，兩者有統計學意義，提示IL13基因rs20541位點的A等位基因可以作為神經膠質瘤的保護因子[16]。DengY等人在398例HBV陽性患者（192例肝癌、206例慢性肝炎）與192例正常人的對照研究中發現，IL13基因的rs20541位點的GA基因型也可減少肝癌的患病風險[17]。此外，IL13基因多態性還與腫瘤的預后存在相關性（如乳腺癌、膀胱癌）。Murray JL等人建立Cox生存模型分析IL13基因多態性與乳腺癌的預后之間是否有關。通過調整年齡、病情分期、治療情況等因素后，發現IL13基因rs1800925位點可作為乳腺癌短時間復發的預測因子[18]。Chu H等[19]關于吸煙、基因多態性與膀胱癌的研究發現，與非吸煙者相比，吸煙者攜帶IL13基因rs1800925位點的T等位基因可增加膀胱癌風險2.57倍。進一步采用多因子降維（MDR）的統計學方法分析得到IL13、IL4及IL4R三者基因突變的交互作用能增加膀胱癌患病風險，這提示基因突變可共同交互作用于疾病。但Xiao L等[20]研究了IL13基因啟動子區rs1800925位點與直腸癌的預后及新輔助治療反應的預測關系，其采集了58例患者的直腸活檢組織，進行DNA提取和測序分析，發現IL13基因的rs1800925位點多態性與中國漢族人群局部直腸癌的預后和預測新輔助放化療后反應無相關性。由此可見，今后仍需進一步擴大樣本量或控制其他影響因素的研究，尋找IL13基因多態性與腫瘤的發病及預后相關的作用機制。

4IL13基因多態性與自身免疫性疾病

目前有些研究者對IL13基因多態性與自身免疫性疾病的關系做了相關性的探討，這為研究IL13基因多態性與疾病的關系開辟了新方向。比如巴西學者Léa Campos de Oliveira等[21]采用限制性片段多態性檢驗方法對IL13基因rs20541位點進行基因分型，在117名自身免疫性肝炎患者和227名健康人對比的結果顯示，IL13基因rs20541位點的A等位基因純合子可通過增加IL13配體與受體的親和力影響I型自身免疫性肝炎的發病，隨后經調整影響因素后依然得到相同的結論，充分證實了兩者的相關關系；他們進一步研究還發現IL13基因的這種多態性可使IgE的表達水平增加。Seyfizadeh N等[22]對IL13基因的rs1800925、rs1881457和rs20541三個位點的研究發現，rs1800925位點的CC基因型及C等位基因、rs1881457的CC基因型及C等位基因、rs20541位點的AA基因型及A等位基因與硬化癥密切相關。但是，西班牙學者Broen JC在2488例硬化癥患者和2246例健康人的研究結果顯示，rs20541位點和rs1800925位點的多態性和硬化癥發病無關[23]。關于IL13基因多態性和類風濕的關系研究，Wang MJ等人運用SNPscanTMkit技術對615名類風濕病人和839名健康人進行基因分型，IL13基因的rs1800925位點的 CT基因型和C等位基因攜帶者增加了紅細胞沉降率小于25 mm/h患者的風險[24]。Pavkova Goldbergova M等人對IL13基因rs1800925多態性與類風濕進行了研究，采取影像學指標TSS/month判斷其多態性與類風濕病情發展關系，結果發現rs180925位點的T等位基因在類風濕的病情發展較快組中分布頻率高，提出此位點與類風濕的病情活動性存在相關性[25]。除了上述疾病外，IL13基因多態性還與過敏性鼻炎[26]、艾滋病人失眠癥[27]等相關。所以，研究IL13基因多態性與疾病的關系有廣闊的前景和重要的意義。

5小結與展望

IL13基因多態性與疾病發生、發展及預后的研究有助于人們深入認識疾病發病機制。IL13在炎癥反應方面起到的作用受到了廣大研究者的關注，針對IL13的生物學功能、信號通路及與疾病的病理生理機制的研究逐步增多，但是關于IL13基因多態性和疾病的相關性研究還比較少。現關于IL13基因多態性的研究主要集中在rs20541、rs1800925和rs848這些位點，其中rs20541位點是編碼IL13基因的第4個外顯子中的2044位堿基G突變為A，致使130位的精氨酸被替換為谷氨酸；rs1800925位點則是位于IL13基因轉錄的啟動子區，其可以調控基因的表達；而rs848位點在IL13第4外顯子，可影響蛋白質表達。因此，這些位點可作為我們在對IL13基因多態性與其他疾病的關系研究時的優先考慮對象。近年來關于IL13基因多態性和疾病的關系的探究中，不同國家乃至同一國家的不同區域研究獲得的結論并不一致。考慮其可能有著多方面的原因：（1）部分疾病是多基因影響的遺傳性疾病；（2）不同的研究者選取的研究個體存在差異；（3）不同的地區人群有其自身的遺傳特點等。這也正體現了腫瘤、哮喘等疾病受遺傳和生活環境等多種因素的作用。因此，在今后的研究中，我們應當注意增加研究的樣本量，考慮種族間差異，實施多地區的重復研究，探討多基因之間的交互影響，這些成果將促進臨床疾病的預防和治療。

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（收稿日期：2016-12-02修回日期：2017-04-07）

（編輯：梁明佩）

基金項目：國家自然科學基金（81260234；81560552）

作者簡介：王榮，男，在讀碩士研究生，研究方向：臨床免疫學及分子生物學檢驗。Email：rongwang50@163.com

▲通信作者：韋葉生。Email：867084863@qq.com