HLA基因與常見自身免疫病相關性研究進展①

杜 娟 姚新生 于紅松

(遵義醫學院免疫學教研室，貴州省基因檢測與治療特色重點實驗室，遵義563000)

自身免疫病(Autoimmune diseases，AIDs)是一組異質性疾病，其病因復雜，臨床表現多種多樣，女性多見，多呈慢性經過，其特征是機體對自身成分發生細胞體液免疫應答,患者血清中可檢測到高濃度的自身抗體或與自身組織起反應的淋巴細胞。固有免疫應答和適應性免疫應答都參與了AIDs的發生以及發展，其中適應性免疫應答在AIDs的發病過程中起了重要的作用。常見的AIDs包括：系統性紅斑狼瘡、類風濕性關節炎、強直性脊柱炎、1型糖尿病、多發性硬化等。人類白細胞抗原(Human leukocyte antigen，HLA)系統是緊密連鎖的基因群，是目前已知人體最復雜的多態系統，其多態性決定了個體是否為AIDs的易感人群，HLA基因多態性及單倍型與自身免疫病的發生緊密關聯。它不僅涉及移植排斥反應，也廣泛參與免疫應答的誘導和調節。

1 HLA的結構及功能

HLA復合體位于人類第6號染色體短臂上大約4 000 kb范圍內，由一群密切連鎖的基因組成。HLA基因根據結構和功能的不同分為Ⅰ類、Ⅱ和Ⅲ類基因區(見圖1)。經典的HLAⅠ類基因包括HLA-A、B、C位點，編碼經典的HLAⅠ類分子，表達于所有有核細胞表面，參與內源性抗原提呈。非經典的HLAⅠ類基因包括HLA-E、F、G、H、K、L位點。經典的HLAⅡ類基因主要由DP、DQ、DR三個亞區構成，編碼經典的HLAⅡ類分子，主要分布于B細胞、單核-巨噬細胞和樹突狀細胞表面，參與外源性抗原的提呈和免疫調節。非經典的HLAⅡ類基因包括HLA-DO、HLA-DM、LMP基因等。HLAⅢ類基因位于HLAⅠ和類HLAⅡ類基因之間，是基因分布密度最集中的一個區域，含有編碼補體成分C2、C4、B因子及熱休克蛋白等的基因，且多數參與炎癥反應。

2 HLA與常見自身免疫病的關系

HLA亞型的不同導致表達的HLA分子中氨基酸不同，使其攜帶有不同HLA亞型的個體對外源性和內源性抗原肽的提呈能力不同，導致某些個體成為自身免疫病的易感人群，在一定環境因素下，導致個體自身免疫病的發生。有些HLA亞型是風險基因，有些是保護基因，并且HLA位點和位點之間存在一定的相互作用，見表1。

圖1 HLA的結構示意圖Fig.1 Structure of HLA

2.1乳糜瀉(Celiac disease，CD)與HLA的相關性 CD是攜帶有遺傳易感基因的個體因攝入含麩質蛋白的谷物及其制品而誘發的自身免疫性腸病。歐洲人CD的發生率為1%[1]。HLA-DQ2(DQA1*0501-DQB1*0201)和HLA-DQ8 (DQA1*0301-DQB1*0302)基因單倍型幾乎出現于所有的乳糜瀉患者，但大部分攜帶有HLA-DQ2和HLA-DQ8基因單倍型的個體并不發展為乳糜瀉，意味著還有未確認的遺傳因素參與了乳糜瀉的發生[1]。DQA1*05：01 和 DQB1*02：01是最主要的風險基因[2]。Piancatelli等使用聚合酶鏈式反應-序列特異性引物(Polymerase chain reaction-sequence-specific primer，PCR- SSP) 對HLA進行基因分型發現DQ2.2和DQ2.5在摩洛哥CD患者出現的頻率較正常對照高，且差異具有統計學意義，而DQ8在摩洛哥CD患者和正常對照之間出現頻率差異無統計學意義[3]。與HLA-DQ2.5/X(X指等位基因位點為非DQ2.5)雜合子個體相比，HLA-DQ2.5純合子個體具有更高的患CD風險，這是由于HLA-DQ2.5表達在抗原呈遞細胞表面并使其更有效地進行麩質提呈，DQB1*02純合子對CD嚴重程度的影響已被證實[3]。DR3-DQ2、DR7-DQ2基因單倍型與摩洛哥人CD有關[3]。Senapati等[4]發現HLA-DQ2.2(rs2395182等位基因T)、HLA-DQ2.2(rs7775228等位基因T)、HLA-DQ2.5(rs2187668等位基因A)、HLA-DQ4(rs4713586等位基因T)、HLA-DQ8(rs7454108等位基因T)可以增加患CD的風險。Bibbò等[5]發現乳糜瀉患者更常伴發其他自身免疫病，其中橋本甲狀腺炎排在首位，其次是1型糖尿病和牛皮癬，這種關聯可能是上述疾病有著共同的遺傳易感基因位點，比如HLA-DR3、DQ2，并且發現CD與慢性自身免疫病的發生有關。

表1HLA介導的常見自身免疫病及相關的HLA等位基因及單倍型

Tab.1HLA-mediatedcommonautoimmunediseasesandtheirassociatedallelesandhaplotypes

Autoimmune diseasesHLA alleles and haplotypesCeliac diseaseDQ2;DQ2.2;DQ2.5;DQ4;DQ8;DR3-DQ2;DR7-DQ2;DQA1*05:01;DQB1*02:01; Systemic lupus erythematosusDRB1*03:01-DQA1*05:01-DQB1*02:01;DRB1*15:01/03-DQA1*01:02-DQB1*06:01;DRB1*01:02;DRB1*03:01;DRB1*08:01;DRB1*12:01;DRB1*15:01;DQA1*01:02;DQA1*01:04;DQA1*04:01;DQA1*05:01;DQB1*03:02;B*08:01;B*18:01;C*04:01;Rheumatoid arthritisDRB1*01:01;DRB1*01:02;DRB1*04:01;DRB1*04:04; DRB1*04:05;DRB1*04:08;DRB1*04:09;DRB1*10:01;DRB1*14:02;HLA-G;Ankylosing spondylitisB*07:02;B*13:02;B*27:02;B*27:04;B*27:05;B*27:07;B*40:01;B*40:02;B*47:01;B*51:01;A*02:01;C*12:02:02;Type 1 diabetesDRB1*03-DQA1*05-DQB1* 02;DRB1*0401/2/4/5-DQA1*0301-DQB1*0302;DRB1*04:05-DQA1*03:01-DQB1*02:02;DRB1*08:01-DQ A1*04:01/ 02-DQB1*04:02;DRB1*07:01-DQA1*02:01-DQB1*02:02;DRB1*13:01-DQA1* 01:02-DQB1*06:03;DRB1*04;DRB1*15;DRB1*16;DQA1*05:01;DQB1*02:01;Multiple sclerosisDRB1*01:01;DRB1*03:01;DRB1*08:01;DRB1*09:01;DRB1*13:02;DRB1*13:03;DRB1*15:01;DRB1*15:02;DQA1*01:01;DQB1*03:02;DPB1*03:01;A*02:01;B*38:01;B*44:02; B*55:01;

2.2系統性紅斑狼瘡(Systemic lupus erythem-atosus，SLE)與HLA的相關性 SLE是一種累及多系統的慢性自身免疫性疾病，其特征在于產生抗核抗體，導致組織炎癥和器官損傷。目前已發現遺傳因素與SLE的發生和發展有關，尤其以HLA與SLE的關系最為密切。徐丹萍等[6]發現SLE患者外周血單核細胞中HLA-G分子較正常人表達量減少。Mitsdoerffer等[7]發現多發性硬化患者單核細胞膜表面表達的HLA-G分子較正常人顯著降低，另外，1型糖尿病也有此現象。Rizzo等[8]對SLE患者和正常人對照研究發現：HLA-G第8個外顯子14 bp插入(+14 bp)等位基因頻率和純合子插入(14 bp+/+)基因型頻率都較正常對照顯著升高，而缺失純合子(14 bp-/-)基因型頻率較正常對照顯著降低，提示14 bp片段的多態性是SLE的潛在風險因素。HLA-DR3(DRB1 *03：01-DQA1 * 05：01-DQB1 * 02：01)和DR15(DRB1 * 15：01/03-DQA1 * 01：02-DQB1 * 06：01)是SLE的風險基因單倍型，且兩者存在一定的連鎖，DRB1*03：01、DQA1*04：01、DQA1 * 05：01、DQA1*01：02、B*08：01、B*18：01是SLE的風險基因，DRB1*01：02、DRB1*12：01、DQA1*01：04、DQB1*03：02、C*04：01是SLE的保護基因，HLA-DQB1位點rs9273448等位基因A也是SLE的一種保護性因素[9]。Fernando等[10]發現西班牙SLE患者與HLA-DRB1*03：01、DRB1*15：01、DRB1*08：01有關，日本SLE患者與DRB1*15：01有關，且HLA-DRB1 * 15基因亞型分布呈現地域差異，在歐洲人中常見的等位基因是HLA-DRB1 * 15：01，太平洋和東南亞人群常見的等位基因是HLA-DRB1 * 15：02，而在非洲人群中是HLA-DRB1 * 15：03。Bettencourt等[11]發現DRB1*13是系統性紅斑狼瘡、類風濕性關節炎、系統性硬化癥共同的保護基因，DRB1*03是系統性紅斑狼瘡、多發性硬化、重癥肌無力共同的風險基因，DRB1*09是系統性紅斑狼瘡、多發性硬化、類風濕性關節炎共同的保護基因。

2.3類風濕性關節炎(Rheumatoid arthritis，RA)與HLA的相關性 RA是一種以關節滑膜增生和軟骨破壞為特征的慢性全身性自身免疫病，遺傳與HLA-DRB1關系最為密切，與RA相關的DRB1等位基因編碼的DR分子β鏈的第3高變區第70～74位氨基酸有著QKRAA(谷氨酸-賴氨酸-精氨酸-丙氨酸-丙氨酸)、QRRAA(谷氨酸-精氨酸-精氨酸-丙氨酸-丙氨酸)或RRRAA(精氨酸-精氨酸-精氨酸-丙氨酸-丙氨酸)共同序列，其不僅增加了個體患RA的風險，而且還使個體表現為發病呈年輕化的趨勢，更嚴重的骨侵蝕和產生抗瓜氨酸化蛋白抗體(Anti-cyclic citrullinated peptide antibodies，ACPA)，此外RA患者關節炎骨破壞的嚴重程度與HLA-DRB1等位基因編碼的共同序列的數目呈正相關[12]。HLA-DRB1分子第11位氨基酸是亮氨酸或者纈氨酸則增加患RA的風險，第11位氨基酸是絲氨酸則減少患RA的風險[13]。陳佳喜等[14]發現RA患者外周血sHLA-G和調節性T細胞比正常人顯著降低，RA 患者用甲氨蝶呤治療后，HLA-G 的表達顯著升高。李長紅等[15]發現RA患者與正常對照相比，HLA-G 14 bp插入/缺失等位基因及基因型頻率差異在兩組間無統計學意義；而RA抗核小 RNA蛋白(snRNP)抗體、抗組蛋白抗體陽性患者與抗 snRNP 抗體、抗組蛋白抗體陰性患者相比，HLA-G 14 bp插入/缺失多態性分布差異有統計學意義，抗snRNP抗體陽性組+14 bp等位基因與+14 bp/-14 bp雜合子基因型頻率較抗snRNP抗體陰性組顯著增加，抗組蛋白抗體陽性組-14 bp等位基因與-14 bp/-14 bp純合子基因型頻率較抗組蛋白抗體陰性組顯著增加。Tokunaga等[16]發現歐洲人RA相關性最強的HLA-DR4亞型是DRB1 * 04：01，日本人RA相關性最強的HLA-DR4亞型是HLA-DRB1 * 04：05。Trier等[17]發現HLA-DRB1*04：01/04/05/08/09、DRB1*01：01/02、DRB1*10：01、DRB1*14：02是RA的風險基因。Achour等[18]應用Taqman基因分型方法發現rs6457617(位于HLA-DQB1)TT基因型與突尼斯人RA的易感性有關，rs6457617*T-HLA-DRB1*04+單倍型明顯增加突尼斯人患RA的風險，rs6457617與HLA-DRB1存在著一定的連鎖，rs6457617T等位基因和TT基因型有著更高的抗環瓜氨酸抗體，而rs13192471(位于HLA-DRB1)與RA的易感性和嚴重程度無關。

2.4強直性脊柱炎(Ankylosing spondylitis，AS)與HLA的相關性 AS是一種致畸的慢性自身免疫系統疾病，主要影響脊柱和骶髂關節，其次還會影響外周關節和眼睛、腸道、皮膚等，漢族人群的患病率為0.2%～0.54%，男女患病比為(2～3)∶1[19]。遺傳以HLA-B27關系最為密切，HLA-B27通過分子模擬機制和蛋白錯誤折疊參與 AS 的病理過程。Sheehan等[20]發現HLA-B * 27：05幾乎存在于所有種族中，推斷它可能是祖先型等位基因。高加索人與AS相關的主要亞型是HLA-B * 27：05和HLA-B * 27：02，亞洲人與AS相關的亞型主要是HLA-B * 27：04和HLA-B * 27：07，在地中海人群中是HLA-B * 27：02[21]。HLA-B*60與英國HLA-B27陽性的AS患者有關[22]，HLA-B*60和HLA-B*61與臺灣HLA-B27陰性的AS患者有關[23]，HLA-B*39與日本HLA-B27陰性的AS患者有關[24]。目前發現了除HLA-B27以外與AS相關的基因：HLA-B*51：01、HLA-B*47：01、HLA-B*40：02、HLA-B*13：02、HLA-B*40：01，它們可以增加個體患AS的風險，HLA-B*07：02、 HLA-B*57：01可以減少患AS的風險[25]， 其中HLA-B*51是脊柱關節炎相關疾病的遺傳風險因素，同時也是白塞病的風險因素，因此推斷可能有著共同的發病機制[19]。進一步陸續發現了除HLA-B位點以外和AS相關的基因：比如HLA-A*02：01、HLA-DPB1、HLA-DRB[25]。姜芳等[26]發現HLA-B27表達水平與基質金屬蛋白酶(骨侵蝕重要蛋白水解酶家族)表達水平呈正相關，在亞洲人中主要以HLA-B*27∶04為主。代東發等[27]發現以 HLA-B*27∶04與AS的關聯性最強，其次是B*27∶02、HLA-B*27∶05、B*27∶07。李苗等[28]發現HLA-B27可能會影響腸道菌群，進而產生大量的細胞因子介導免疫細胞，進而產生自身免疫反應。Wang等[29]發現HLA-C* 12：02：02與臺灣AS有關。

2.51型糖尿病(Type 1 diabetes，T1D)與HLA的相關性 T1D屬于多基因遺傳性疾病，主要影響產生胰島素的β細胞并導致終身依賴于外源性胰島素。研究報道，DRB1*03-DQA1*05-DQB1*02(DR3-DQ2)和DRB1 * 0401/2/4/5-DQA1 * 0301-DQB1 * 0302(DR4-DQ8)的兩種HLAⅡ類DR-DQ單倍型與T1D的發生顯著相關，特別是DR3-DQ2也與多種其他自身免疫性疾病有關[30]。楊麗等[31]發現T1D患者HLA-DRB1*04頻率較正常人高，且差異具有統計學意義，HLA-DRB1 *15、HLA-DRB1*16是T1D的保護基因。Reinauer等[32]發現DRB1*03：01-DQA1 *05：01-DQB1*02：01 (DR3-DQ2)、DRB1*04-DQA1*03：01-DQB1*03：02 (DR4-DQ8)、DRB1*04：05-DQA1*03：01-DQB1*02：02、DRB1*08：01-DQ A1*04：01/ 02-DQB1*04：02 (DR8-DQ4)基因單倍型與T1D有關，DRB1*07：01-DQA1 *02：01-DQB1*02：02和DRB1*13：01-DQA1 * 01：02-DQB1*06：03是T1D的保護性基因單倍型，它在T1D人群中出現頻率較低。Fagbemi等[33]通過PCR-SSP基因分型方法發現DR3、DR3-DR4是T1D的風險基因單倍型，DQA1*05：01、DQB1*02：01是T1D的風險基因，DR3、DR3-DR4、DQA1*05：01、DQB1*02：01使得患T1D的風險增加3～14倍，DR4、DQB1*03：02、DQB1*06：02在T1D患者與正常對照組之間出現的頻率差異無統計學意義。DQA1*05：01是T1D的風險基因，同樣的結論也出現在法國、巴西、西班牙T1D人群[33]。

2.6多發性硬化(Multiple sclerosis，MS)與HLA的相關性 MS是一種由遺傳和環境因素共同作用的多基因遺傳性疾病，臨床特征以神經脫髓鞘改變為主，且年輕女性多見。Shahbazi等[34]應用PCR-SSP基因分型方法對伊朗MS患者與健康對照組研究發現：HLA-DRB1*15與IL-10的基因多態性與MS易感性相關，并且DRB1* 15等位基因與IL-10多態性的相互作用可能在MS的易感性中起重要作用。Moutsianas等[35]應用Meta分析發現HLA-DRB1*15：01、HLA-DRB1*13：03、HLA-DRB1*03：01、HLA-DRB1*08：01、HLA-DQB1*03：02是歐洲人群MS的風險基因，HLA-A*02：01、HLA-B*44：02、HLA-B*38：01、HLA-B*55：01是歐洲人群MS的保護性基因，在DRB1*15：01存在的情況下HLA-DQA1*01：01對歐洲人群MS有著強烈的保護作用。Nakamura等[36]對HLA-DRB1進行基因分型發現：DRB1*04：05、DRB1*15：01是日本人群MS的風險基因，DRB1*01：01、DRB1*09：01、DRB1*13：02、DRB1*15：02是日本人群MS的保護基因，HLA-DRB1*08：01在日本人群MS患者與正常對照之間差異無統計學意義，對HLA-DRB1*04：05和緯度對日本人群MS疾病嚴重程度的影響研究發現：HLA-DRB1*04：05可以減少MS患者大腦損傷情況和腦脊液IgG的異常程度，而高緯度與HLA-DRBI*0405有著相反的作用。Andlauer等[37]發現DRB1*15：01、DRB1*13：03、DRB1*03：01、DRB1*08：01、DPB1*03：01是德國人群MS的風險基因，A*02：01、B*38：01是德國人群MS的保護性基因。

3 小結與展望

綜上所述，自身免疫病是一類涉及遺傳和環境的復雜疾病，從遺傳角度HLA基因與自身免疫病的發生具有顯著的相關性，HLA基因通過影響基因表達水平最后導致個體發生自身免疫病，因此個體的HLA分型對于診斷和治療某種自身免疫病有著重要的意義。目前自身免疫病相關的HLA主要為經典HLAⅡ類基因，部分HLAⅠ類基因區也有所涉及，尤其以HLA-G基因與自身免疫病的相關性研究的最多。隨著高通量測序的應用，人們發現一個自身免疫病可能與多個HLA位點有關，一個HLA位點可能參與多個自身免疫病的發生，因此尋找自身免疫病特異的HLA位點以及各個自身免疫病共有的風險基因顯得尤為重要，這將對自身免疫病的發病機制、早期診斷和特異性治療提供理論依據。