補體受體1基因多態性與疾病相關性研究進展

唐 夢，朱明明綜述，羅 偉審校

0 引 言

補體受體1(complement receptor 1,CR1)是血漿蛋白補體系統激活的主要調節因子。它是一種I型膜結合糖蛋白，分為胞外、跨膜、胞內三部分，缺乏胞內和跨膜部分的稱為可溶性CR1，基因序列位于染色體1q32上。CR1表達于紅細胞、中性粒細胞、巨噬細胞、嗜酸粒細胞、T和B淋巴細胞以及樹突狀細胞表面。單個紅細胞膜上的CR1受體密度僅為白細胞上的1/(10～50)，由于紅細胞數量巨大，因此體內約90%的CR1受體存在于紅細胞膜上[1]。CR1的基因多態性包括3中，現已有較多研究證實其通過不同的基因多態性參與各種疾病的發生、發展及預后，如阿爾茲海默病、帕金森氏病、瘧疾、麻風、心血管疾病及腫瘤等。本文就CR1的基因多態性及參與疾病發生發展作一綜述。

1 CR1及其多態性

CR1又稱CD35，即I型跨膜糖蛋白，屬于補體活性調節因子家族成員之一[1]，在多種細胞上均有表達。其基因多態性包括：①導致CR1長度不同的基因多態性，②導致紅細胞CR1密度差異的單核苷酸多態性，③產生Knops血型抗原的單核苷酸多態性[2]。

1.1 CR1長度多態性CR1的編碼基因位于1q32，該基因存在4個不同大小的共顯性等位基因，其變異是由遺傳重復和缺失造成[3]。該等位基因編碼不同的CR1亞型，其分子量大小從160 kda到250 kda不等，從小到大為CR1-C(F′)、CR1-A(F)、CR1-B(S)、CR1-D，其中以CR1-A(F等位基因型)和CR1-B(S等位基因型)最為常見。大量研究表明CR1-B(S)會增加AD的風險性[4]。

1.2 CR1密度多態性細胞膜上CR1的密度與常染色體共顯性雙等位基因系統遺傳相關。單核苷酸多態性(single nucleotide polymorphism，SNP)也會改變細胞膜上CR1的表達量，其中Hind Ⅲ限制性片段長度多態性(restriction fragment length polymorphism,RFLP)與CR1基因內含子27中的單核苷酸多態性相對應，與細胞CR1表達相關。不同長度片段對應不同的基因，其中6.9 kb Hind Ⅲ基因組片段與低表達等位基因的純合子相對應，表達200 kb以下的CR1，而7.4 kb Hind Ⅲ基因組片段對應高表達等位基因的純合子，表達量則明顯增高，而雜合子介于兩者之間[3]。除Hind Ⅲ多態性外，細胞膜上CR1密度還與CR1基因中多種單核苷酸多態性相關，其中與疾病研究最多的有外顯子33的Pro1827Arg多態性(C5507G)、外顯子22的His1208Arg多態性(A3650G)。在白種人中，以上CR1多態性中的C、A等位基因都對應Hind Ⅲ RFLP的高表達等位基因，都與細胞膜上CR1的高表達相關[5]。由于85%的CR1表達在紅細胞上，紅細胞上的CR1通過與C3b、C4b結合，介導其調理的免疫復合物的清除。因此CR1基因的單核苷酸多態性大部分都是通過改變紅細胞CR1密度來影響疾病發展。

1.3 Knops血型抗原的多態性Knops血型基因型，由CR1第29外顯子中的單核苷酸多態性產生。其血型抗原系統包括Knops抗原a和b(Kna和Knb)、Swain-Langley 1和2(Sl1和Sl2)、Sl3、Sl4、Sl5、McCoy a和b(McCa和McCb)、KAM+/KAM-以及Yka (York)抗原[6]。目前，該系統與瘧疾等疾病的關系是研究的熱點。

2 CR1與疾病

2.1 CR1與神經系統疾病

2.1.1 CR1與ADAD是一種神經系統退行性疾病，臨床表現主要是進行性認知功能障礙和行為損害。其病理特征包括老年斑塊和神經纖維纏結的形成，而老年斑塊主要是由淀粉樣蛋白β(amyloid-β, Aβ)聚集形成[7]。Lambert等[8]首次發現CR1基因位點的2個snp(rs6656401、rs3818361)與遲發性AD(late-onset Alzheimer’s disease，LOAD)的發病風險相關，并確定了編碼CR1的基因是AD的易感基因。世界各地的全基因組關聯研究確定了CR1基因與不同種族的AD均相關，包括歐洲、中國、美國等[9-11]。研究已經總結了CR1的多種單核苷酸多態性與AD相關，并且提示這種相關性具有地域差異[12]。在包含不同種族的人群中進行的meta分析發現CR1的rs6656401的A等位基因與所有樣本中的LOAD的風險相關[13]。CR1在外周和大腦中均有表達，在美國的研究發現降低外周紅細胞CR1和Aβ清除率的CR1多態性增加AD風險，而增加外周紅細胞CR1(rs10127904)和Aβ清除率的CR1多態性降低AD風險[14]。上述研究表明CR1多態性對外周紅細胞CR1表達的影響可能是CR1多態性與AD風險相關的基礎。但也有研究發現小膠質細胞中高表達的CR1 rs3818361通過調節Aβ代謝和在白質中小膠質細胞活動來作為AD的調節劑[15]。不同風險位點與AD神經病理學特征的相關性不同，在芬蘭老年人群的研究中發現，CR1 rs185310342與AD的腦淀粉樣血管病具有較強的關聯性[16]。幾乎所有50歲以上的成年人都有神經纖維纏結,但并非所有人都會發展為AD,在美國的研究發現CR1 rs6656401的次等位基因純合子頻率增高，可增加Aβ的沉積，導致認知能力下降，從而向AD進展[17]。既往也有研究提出CR1 rs4844609增加不同腦區Aβ沉積導致情節記憶下降[18],因此評估這些CR1基因多態性對輕度障礙發展到AD具有預測作用[19]。在中國，Zhu等[20]在青島進行的研究發現CR1-SNP(rs12034383、rs3737002和rs6691117)與AD患者中顳葉體積的變化顯著相關。同時他們還提出CR1-rs10779339的變異通過降低腦葡萄糖代謝率而增加AD的風險。總之CR1基因多態性從不同方面影響AD相關的特征，如記憶力下降、Aβ的清除以及大腦結構等。與AD發病相關的易感基因的多態性不僅影響疾病本身，還會影響患者對其他病原體的易感性，Harris等人[21]提出CR1基因多態性可能影響大腦對HSV-1的易感性。

研究已經明確指出AD與長CR1亞型相關[4]。在法國的研究發現CR1-B(S)中雖然存在額外的C3b/C4b結合位點，但其表達頻率卻明顯低于其他CR1亞型，而這可能是由于其附加片段中基因位點的甲基化增加造成的，從而增加AD的風險性[22]。

2.1.2 CR1與帕金森氏病(Parkinson′s disease，PD)PD的癥狀包括運動癥狀及非運動癥狀，認知障礙就是非運動癥狀之一，而AD是認知障礙最常見的表現形式。相似的病理及臨床特征表明AD和PD可能有一些共同的遺傳發病因素。在非西班牙裔白人、巴西人的研究中，未發現CR1的rs6656401與PD存在聯系[23-24]。但最近在中國的研究發現，當CR1的rs3818361基因型為AA時，具有APOE的ε4等位基因的人群PD風險降低，而rs3818361基因型為GG時PD風險增加[25]。表明PD和AD可能通過基因-基因相互作用導致其相似性。

CR1基因作為參與AD的免疫反應的特異性基因，提示免疫炎癥過程可能是AD發病的驅動因素。同時也增加了對PD的認識，可能成為治療兩種疾病的靶點，因此未來還需要進一步研究。

2.2 CR1與瘧疾惡性瘧疾主要是瘧原蟲侵入紅細胞的一種傳染病，包括兩種致死性的并發癥，嚴重瘧疾貧血(severe malaria anemia，SMA)和腦瘧疾(cerebral malaria，CM)。CR1作為補體激活調節因子，存在于大多數血細胞表面(85%在紅細胞)，不管是感染惡性瘧原蟲的紅細胞與未感染瘧原蟲的紅細胞通過CR1形成玫瑰花環結，還是紅細胞上CR1可調節間日瘧原蟲對網織紅細胞的侵襲，均證明了這種分子在惡性瘧疾的發病機制中有重要作用[26]。紅細胞上CR1密度多態性對瘧疾感染有影響，也具有地域差異。Cockburn等[27]在巴布亞新幾內亞發現CR1外顯子22 A3650G多態性的中等表達基因型(HL)與嚴重瘧疾的保護有關。在印度的研究發現CR1內含子Hind III RFLP、CR1外顯子22 A3650G多態性以及外顯子33 C5507G多態性的高表達基因型與SMA、CM易感性增加相關[28]。這些研究提示高CR1的紅細胞有可能堵塞腦毛細血管，導致嚴重瘧疾。在泰國，Nagayasu等[29]發現Hind III RFLP的低表達基因型(LL)與CM易感性增加相關。在日本，CR1的rs9429942 高表達等位基因TT與CM的保護性相關聯[30]。這些研究表明由紅細胞上CR1(CR1/E)調節的循環免疫復合物的清除在腦瘧疾的發病機理中起著至關重要的作用。在巴西，研究發現knb等位基因以及該等位基因與KAM+等位基因的結合會增加瘧疾的易感性[31]。在非洲，Knops血型抗原系統多態性對瘧疾的易感性有重大影響，研究結論卻不統一。在西非研究發現McC血型抗原的McCa/b和McCb/b基因型可能分別與對嚴重瘧疾的易感性增加和對嚴重瘧疾的顯著保護有關[32]。而近年在肯尼亞的研究中發現Knops Sl2多態性與腦瘧疾和死亡顯著降低有關，而Knops McCb多態性與腦瘧疾發病幾率增加有關[33]。同時還有重要發現，即上述保護作用只在正常α-珠蛋白基因型個體中可見，因為觀察到Knops Sl2和α+地中海貧血基因型之間存在顯著的相互作用。而以上結果均表明CR1基因密度及Knop血型多態性都會影響瘧疾的易感性，但是具有地域差異，這種多態性可能是由于基因的選擇性保護。

2.3 CR1與心血管病風險冠狀動脈粥樣硬化性心臟病是一種進行性疾病，其病理特征是脂質和纖維素在大動脈中積聚，也是一種多種基因相互作用的疾病[34-35]。CR1不僅參與動脈粥樣硬化的炎癥成分，還有研究表明其介導了動脈粥樣硬化中低密度脂蛋白的清除[36]。因此分析CR1基因的多態性有助于了解心血管疾病(冠心病)的風險。首先是關于紅細胞上CR1密度多態性與心血管疾病的相關性研究。在意大利和波蘭人中均發現了CR1-Pro1827Arg多態性與冠心病相關。在意大利，研究發現伴有血脂異常的冠心病患者的CR1-Pro1827Arg多態性的低表達基因型(GG)明顯降低。在波蘭人中，有心血管病史的終末期腎病患者的CR1-C5507G基因多態性的低表達基因型(GG)明顯增高，而且該基因型也與心肌梗死相關[37]。現在已經發現了多種CR1-snps參與心血管病的發病。de Vries等[38]通過調查發現有12個CR1-snps與冠心病相關，其中10個CR1-snp與冠心病風險降低有關，有2個CR1-snp與風險增加相關。而以上與冠心病風險相關的多態性位點還與冠心病的炎癥指標(如CRP)及死亡率相關。以上研究都表明了CR1基因多態性在在冠心病中有重要作用，未來我們還要著重研究這些CR1-snp在心血管病中的功能，以利用這種多態性協助治療。

2.4 CR1與麻風麻風是由麻風分枝桿菌和麻風支原體引起的一種慢性傳染病，不同地區不同種族的人對麻風的易感性不同，研究者一直在尋找其中的原因。而眾所周知，補體系統在多種疾病的感染中都有重要作用，也包括麻風。其中CR1可以表達在多種細胞上，當表達在吞噬細胞上時，CR1主要介導補體調理的病原體的粘附和吞噬。而麻風分枝桿菌就通過這一途徑進入巨噬細胞，因此推測CR1的多態性可能影響麻風分枝桿菌病的易感性。但既往對于CR1基因多態性與麻風的易感性之間的關系的研究卻很少。最早是Fitness等[39]報道了馬拉維農村地區麻風病與McCoyb等位基因的保護性關聯。后來在中國也進行了全基因組關聯研究，但未發現麻風病與CR1多態性有關聯[40]。其中的原因可能是由于遺傳背景的不同。最近Kretzschmar等[41]調查了巴西麻風患者的CR1多態性，并且利用SSP擴增得到的信息重建了18個單倍型，發現其中重組人*3B2B.3A2B.3B1單倍型會增加個體對麻風的易感性，且與年齡、性別和種族無關，最古老的單倍型rs12034383的GG等位基因也增加麻風的易感性。以上研究表明CR1多態性和單倍型可能通過增強寄生蟲吞噬和炎癥而增加麻風的易感性。但還需要在更大的研究中驗證以上結論。

2.5 CR1與腫瘤腫瘤的發生發展涉及很多因素，有環境因素也有遺傳因素。而Zhang等[42]總結了補體系統在癌癥中有重要作用，包括調節基質細胞免疫、誘導腫瘤細胞增殖、逃避凋亡和免疫監視，促進腫瘤細胞遷移和增殖。而CR1作為補體級聯反應的調節因子，其基因多態性在腫瘤的發病中也有重要作用。而臨床研究也已經發現了多種與CR1基因多態性相關的腫瘤。在膽囊癌中，Srivastava等[43]在北印度進行的研究，發現CR1外顯子22的 A3650G 多態性的低表達基因型(GG)與膽囊癌風險增加相關。并且這種基因多態性現象在女性中更為突出。這可能是由于紅細胞CR1的低表達導致免疫清除功能受損所致，但是這種性別差異我們還需要在更大的實驗中驗證。在肝癌，首先是胡金川等[44]通過研究提出CR1基因SNP位點rs4844600 G>A 與肝癌相關，對應的基因型GG、CC攜帶者肝癌的易感性也增加，而對應的基因型GA、CT 攜帶者肝癌易感性降低。后來Luo等[45]研究了CR1基因多態性與廣西人群HBV相關性肝病的相關性，發現CR1基因rs3811381、rs2274567多態性均與研究對象乙肝病毒相關性HCC易感性相關，特別是在男性、酗酒者和非吸煙者中。但前者主要在50歲以上老年人中，后者主要在50歲以下年輕人中。在胃癌中，胃癌是來自胃黏膜上皮的惡性腫瘤，目前其發生發展機制仍未明確，與多種因素有關[46]。Zhao等[47]調查了中國人群中13個CR1-snps與胃癌風險的關系，發現CR1 rs9429942 CT基因型及rs7525160 CG基因型與胃癌易感性降低相關，而且由于考慮到基因相互作用在復雜疾病發病機制中的普遍性，在他們的研究還發現rs75422544、rs10494885和rs7525160這些多態性位點在胃癌中存在相互作用。在肺癌中，肺癌是一種常見的惡性腫瘤，其中非小細胞肺癌(non-small cell lung cancer，NSCLC)占在肺癌中占比最高[48]。Yu等[49]在研究中發現rs7525160 G>C多態性與非小細胞肺癌易感性顯著相關，而且重要的是他們首次發現了這種多態性與吸煙狀態的潛在相互作用，提示基因-環境相互作用在肺癌易感性中起著重要作用。但是Chaszczewska-Markowska等[50]在波蘭人中卻未發現CR1的 rs7525160多態性與NSCLC的關系。以上研究表明CR1基因多樣態性影響著腫瘤的易感性。

3 結語與展望

綜上所述，CR1基因多態性具有地區和種族性差異。近年來，多數研究明確了CR1基因的單核苷多態性與不同疾病易感性的關系，但是這種多態性是否有助于疾病的治療，也為將來的研究指明了方向。因此未來我們還需要進行更多的研究探索CR1基因多態性在不同民族，不同疾病中明確的功能以及利用這種多態性協助疾病的治療。