ADAM33與兒童支氣管哮喘關聯性研究進展

嚴磊，朱曉萍

1.貴州醫科大學，貴州 貴陽 550004；

2.貴州醫科大學附屬醫院貴州省兒童醫學中心，貴州 貴陽 550004

支氣管哮喘是兒童時期最常見的慢性氣道疾病，通常出現廣泛而多變的可逆性呼氣氣流受限，導致反復發作的喘息、氣促、胸悶和(或)咳嗽等癥狀。哮喘可在任何年齡發病，大多始發于4~5歲以前，如不能及時診治，隨病程的延長還可以導致氣道不可逆性縮窄和氣道重塑。在“精準醫療”飛速發展的今天，從更微觀的水平探究疾病發生的原因與機制已成為醫學研究的主要趨勢。解整合素-金屬蛋白酶(a disintegrin and metalloprotese，ADAM33)基因已被證實為兒童哮喘易感性的遺傳危險因素，為哮喘的臨床診治提供了新的思路。本文就ADAM33基因與兒童哮喘的相關研究進行綜述。

1 遺傳是兒童支氣管哮喘發生的重要因素

支氣管哮喘是一種以氣道慢性炎癥為特征的異質性疾病，其慢性炎癥與氣道高反應性相關，由嗜酸性粒細胞、肥大細胞、T淋巴細胞、中性粒細胞、氣道上皮細胞等多種細胞以及細胞組分參與[1]。該病的發病機制涉及環境、遺傳、免疫、神經等諸多方面，但目前大多數的學者認為，遺傳為導致哮喘的最為重要的因素[2]。張克昌等[3]通過哮喘患兒與健康兒童的對比發現，CTLA-4基因與兒童哮喘易感性的增加有關。游海星等[4]的研究發現，TRPV1基因rs4790521和rs4790522兩個位點的突變可通過誘導相應miRNA結合位點的改變而導致哮喘的發生。梁卓政等[5]通過對1 241例哮喘患者的研究發現，TIM-3-574 G>T基因多態性與漢族人群的支氣管哮喘易感性密切相關，攜帶突變T基因者患支氣管哮喘的風險將大大增加。從遺傳學水平對哮喘的發病原因進行探究，為哮喘的治療提供了大量的新的研究思路。例如在HEKKING等[6]對成人重度哮喘相關特定基因表達的研究發現，相較于兒童哮喘，成人哮喘的肥大細胞、嗜酸性粒細胞和3型固有淋巴細胞相關的基因表達水平明顯增高，而與誘導肺損傷相關的基因的表達水平較低。因此我們可以將ADAM33與兒童哮喘的關聯性進行單獨的研究。

2 ADAM33基因多態性與兒童哮喘的關聯

ADMA33是第一個通過定位克隆發現的哮喘易感性基因，該基因具有高度多態性，與氣道高反應性和兒童哮喘的發生顯著相關[7]。ADAM33屬于1型跨膜酶原糖蛋白，位于20p13，長約14 kb，由21個內含子和22個外顯子組成。該基因編碼長813個氨基酸的金屬蛋白酶，含有30個非翻譯區和7個多態性位點。其主要生物學功能包括細胞活化、蛋白水解、分子修飾和釋放、信號傳導等[8]。ADAM33主要表達于平滑肌細胞、血管內皮細胞和成纖維細胞等間充質細胞，而在炎癥細胞、上皮細胞中的表達較少。除了與哮喘的相關性以外，ADAM33與參與COPD的發生。WANG等[9]通過對亞洲人群COPD患者的痰液進行分析發現，ADAM33基因的Q-1和T1位點與氣道炎癥細胞和炎癥因子顯著相關。TAN等[10]對內蒙古人群的研究發現，ADAM33的T+1、T1、T2、S1、S2、Q-1和F+1等7個位點與COPD相關。

自2002年VAN等[11]首次發現ADAM33與哮喘患病率之間的關系以來，ADAM33基因逐漸成為哮喘遺傳方向的研究熱點。大量的相關研究已證實ADAM33基因的多態性與各地區、各人種人群哮喘發生的密切相關。阿不都吉力力·居來提等[12]通過Meta分析，研究了1 651例哮喘患者和1 639名健康者的ADAM33表達，發現T2多態性與哮喘的發病率下降有關，S2的多態性與哮喘發病風險升高有關，V4的多態性與哮喘無顯著關聯。張齡幻[13]對貴陽地區的153例哮喘兒童與103例健康兒童進行了對比研究，結果顯示，ADAM33基因上ST+7位點純合突變型TT基因型和CC+TC基因型與小兒哮喘的發生有關，為保護性因素。而ADAM33的V4、T2、S2、F+1、ST+4等位點與哮喘的發生無相關性。胡昕等[14]通過Meta分析，研究了3 918例中國哮喘患者與3 481名健康者的ADAM33基因多態性的關系，結果表明，T1位點模型(AA vs GG)、(A vs G)、(AA vs AG+GG)以及T2位點模型(AA vs AG+GG)為哮喘保護因素，且關系顯著，S2位點和V4位點多態性與哮喘無相關性。上述研究中均顯示V4位點與哮喘的發生無關，但在王建榮等[15]的研究中顯示，ADAM33基因V4位點與烏魯木齊地區的維吾爾族兒童的哮喘發病相關，是導致哮喘發生的易感因素。李宏彬等[16]的研究也顯示，ADAM33基因的T2、V4位點與小兒哮喘的發生相關，并且與哮喘的嚴重程度相關。可以看到，在不同的研究中呈現出了不同的研究結論，在國外的相關研究中，也有類似的矛盾結論。但至少，ADAM33基因的多態性與哮喘的相關性是可以確定的。而具體結論差異產生的原因可能是個別研究中的研究樣本數量較少，沒有太大的統計學意義。又因為環境暴露是哮喘的重要誘發因素，所以還可能是基于基因-環境的交互作用，被環境暴露影響了遺傳相關性。在一項對386名印度人的研究中發現，哮喘相關的ADAM33 ST+5 SNP的三種基因型為CC、TC、TT，在交通擁擠地區和非交通擁擠地區所占比例有明顯的差異[17]。也說明了環境和基因變異的共同作用導致了哮喘發生的危險性增加。

3 ADAM 33與參與兒童哮喘發生的機制

雖然ADAM33與兒童哮喘的相關性已經得到證實，但ADAM33導致哮喘發生的機制還需要進一步的研究。目前獲得大部分認可的是ADAM33在哮喘氣道重塑中的作用。氣道重塑是哮喘的重要特征，未經積極控制的兒童哮喘患者發生嚴重的氣道重塑的風險很大。研究表明，ADAM33基因可以在間充質細胞中選擇性表達，其表達水平的變化可能導致氣道成纖維細胞和平滑肌細胞的功能異常，進而發生氣道重塑[18]。DAVIES等[19]的研究發現，可溶性ADAM33在哮喘氣道組織中顯著增加，并且可不依賴炎癥反應而起到重塑起作用，并且該作用是可逆的。在ADAM33沉默的小鼠接受過敏原暴露后，重塑和炎癥都被顯著抑制。但若在子宮內誘導或離體添加可溶性ADAM33后接受過敏原暴露，則可以導致出生后氣道嗜酸性粒細胞顯著增多和氣道的高反應性。FANG等[20]的研究表明，ADAM33的轉錄具有組織特異性，高表達于肺平滑肌細胞和成纖維細胞，低表達于氣道上皮細胞、T細胞和其他免疫細胞，其表達水平可能與氣道平滑肌細胞和成纖維細胞的功能以及上皮細胞損傷修復有關。因此可以認為，ADAM33在氣道重塑、氣道高反應性和氣道慢性炎癥方面具有一定的作用。徐意芹等[21]的研究表明，與健康組織相比，哮喘患者的氣道組織中的ADAM33呈高表達，并且其表達水平與哮喘的嚴重程度呈正相關。該研究還對相關機制進行探究，認為ADAM33的高表達增加了巨噬細胞的激活，并且促進了其對上皮組織的浸潤，導致了氣道的高反應性。在LIN等[22]的研究中還發現，ADAM33在OVA致敏大鼠的平滑肌細胞中呈高表達，并且進一步對ADAM33與氣道平滑肌細胞力學的研究發現，ADAM33的表達與肌動蛋白、黏著斑蛋白的表達以及細胞的穩定性和牽引力呈正相關，表明ADAM33在哮喘的氣道平滑肌功能紊亂中起到了介質作用。

還有研究對ADAM33參與氣道重塑的具體機制進行了研究。血管重塑也是氣道重塑的重要部分。血管內皮生長因子(VEGF)是哮喘患者血管結構變化、通透性改變以及新血管形成的重要介質，相關的動物實驗顯示，1,25(OH)2D3對VEGF的分泌有負向調控作用，能抑制氣道平滑肌細胞的增殖。維生素D3的缺乏可導致氣道平滑肌細胞質量的氣道阻力的增加。KIM等[23]基于此的進一步研究顯示，EGFR能夠誘導ADAM33的表達，而1,25(OH)2D3則通過抑制VEGF的分泌，實現對ADAM33表達的調控，因此，在VEGF導致血管重塑的過程中，ADAM33可能扮演重要角色。還有體外實驗表明，可溶性ADAM33可快速誘導內皮細胞分化以及新生血管的形成，從而參與血管重塑[23]。另外，TGF-β1對ADAM33的調節作用，也是ADAM33參與氣道重塑的重要機制。TGF-β1在免疫調節、細胞增殖和分化中發揮重要作用，已被研究證實在氣道重塑中具有重要的中介作用。FRISCHMEYER-GUERRERIO等[24]的研究表明，TGF-β1信號通路的中斷可以增加患過敏性疾病的幾率。TGF-β1在哮喘患者和哮喘模型大鼠的氣道變態反應性炎癥中明顯增加。而TGF-β1能夠通過促進ADAM33胞外域的脫落而抑制ADAM33的表達。所以，TGF-β1可能通過對ADAM33表達的調節而達到促進成纖維細胞增殖、分化的作用，并最終導致氣道重塑。李宏彬等[16]的研究也顯示，TGF-β1基因的T869C位點與ADAM33的T2和V4位點存在明顯的交互作用。

IFN-γ是TH1細胞分泌的細胞因子，參與了氣道慢性炎癥中炎性細胞的調控，目前有相關研究認為IFN-γ的反應減弱與哮喘的發病機制相關，IFN-γ可抑制Th2細胞的活化，從而減少嗜酸性粒細胞在氣道組織內的聚集、降低氣道的高反應性。文進等[25]對IFN-γ濃度和刺激時間對ADAM33在氣道平滑肌細胞的表達調控進行了研究，結果顯示，IFN-γ的濃度與ADAM33基因的表達具有一定的相關性，隨著IFN-γ濃度的升高，ADAM33的表達逐漸下降，但具體的作用機制如何，還需要進一步的研究。

4兒童哮喘中ADAM33的表觀遺傳

另外，ADAM33在哮喘發生中的作用也受表觀遺傳機制的調控。有相關研究對ADAM33的啟動子CpG島甲基化水平與ADAM33的表達的關系進行了分析，結果顯示，ADAM33啟動子CpG島在ADAM33高表達的間充質細胞呈低水平的甲基化，而在ADAM33低表達的上皮細胞中呈高水平的甲基化，證實了甲基化對ADAM33表達水平的影響。在胡昕等[14]對ADAM33的甲基化水平與哮喘關聯的研究中顯示，哮喘患者的ADAM33基因CpG島Ⅰ的甲基化程度較正常人更高，并且與患者的FEV1/FVC呈負相關，提示ADAM33的甲基化程度與哮喘的發生和肺功能有關。也有相關研究指出，正常人與哮喘患者的ADAM33的啟動子甲基化水平沒有顯著的差異[26]，但這些研究中也發現，ADAM33基因表達的抑制是通過染色質修飾而實現的。導致不同研究結果的原因可能與環境暴露有關，例如空氣污染、吸煙、過敏原暴露等。

5 結語

雖然ADAM33基因與兒童哮喘的相關性已經得到了大量的研究證實，但相關研究中針對ADAM33的基因多態性與哮喘的關聯存在許多矛盾的結論。有許多因素可能導致結論的差異，比如環境的不同、人群、樣本量大小等。因此，想要更加準確的探尋ADAM33與哮喘的關聯，還需要進行不同種族、不同環境暴露、更大規模的人群的研究。以達到為兒童哮喘高危患者篩查提供幫助，并為哮喘患者提供更好的環境回避策略的目的。明確ADAM33參與哮喘的機制，對開辟兒童哮喘治療的新思路具有重要意義。目前已經證實ADAM33在哮喘的氣道重塑中擔任重要的角色，與促進新生血管形成、細胞的增殖和分化密切相關，相關機制的研究也有了一定的進展，但仍需要進一步的研究，希望能夠延緩或阻止兒童哮喘患者出現氣道不可逆性的縮窄和氣道重塑。有關ADAM33是否參與了哮喘患者氣道慢性炎癥的發生以及具體的發生機制等也還尚未明確，需要進一步的探索。目前有關哮喘中ADAM33的表觀遺傳學機制的研究較少，基于目前的研究可以認為環境中的過敏原與化學物質可能影響ADAM33的甲基化，導致負面的生物學效應，但仍需要在更多的人群去明確表觀遺傳學和環境因素的影響。