花生四烯酸-5-脂加氧酶基因啟動子SP-1結合位點基因多態性與哮喘相關性的Meta分析▲

鄭 晨 武 瓊 魏 兵 廖世峨 張 超 李婉瑩

(中國人民解放軍北部戰區總醫院新生兒科，遼寧省沈陽市 110016，電子郵箱：773529525@qq.com)

支氣管哮喘(簡稱哮喘)是一種以慢性氣道炎癥和氣道高反應性為特征的異質性疾病，據2017年世界衛生組織報告，全世界約有3億人患有哮喘，由于缺乏緊急醫療護理，造成每年約25萬人死亡[1]。哮喘是一種復雜的多基因遺傳性疾病，對哮喘基因的探索是目前醫學研究中的熱點，不同個體的基因多態性可以影響哮喘的易感性[2]。花生四烯酸-5-脂加氧酶(arachidonate 5-lipoxygenase，ALOX5)基因位于染色體10q11.2，該基因的核心啟動區位于ATG起始密碼子的上游200 bp處，由富含GC的序列(GGGCGG)組成，啟動子區的SP-1結合位點與轉錄因子結合，可影響啟動子轉錄活性[3-4]。近年來，國內外相繼報道了ALOX5基因啟動子SP-1結合位點多態性與哮喘易感性的相關研究，對于哮喘易感人群的篩查、哮喘患者的臨床分型以及藥物基因組學的研究具有重要意義，但是由于單個研究的樣本量有限、研究人群不同，研究結果存在一定的差異。本研究對具有相同研究目的的多個獨立研究結果進行綜合評價，以明確ALOX5基因啟動子SP-1結合位點多態性與哮喘易感性的相關性。

1 材料與方法

1.1 數據庫與檢索詞 在PubMed、Embase、Medline數據庫中檢索英文文獻，在維普醫藥、中國知網、萬方數據庫中檢索中文全文文獻，英文檢索詞為ALOX5、Lo-5、SP-1、repeat polymorphism、Asthma、5-Lipoxygenase Gene Promoter，中文檢索詞為哮喘、ALOX5基因啟動子、基因多態性。檢索時間為1990年1月至2020年1月。

1.2 文獻的納入標準和排除標準 納入標準：(1)文獻內容為關于ALOX5基因啟動子SP-1結合位點基因多態性與哮喘關聯性的病例對照研究；(2)病例組為哮喘患者，對照組為非哮喘患者；(3)樣本含量說明清晰，可直接或間接獲得各等位基因的頻率；(4)有明確的哮喘診斷標準。排除標準：(1)原始文獻未涉及ALOX5基因啟動子SP-1結合位點基因多態性的基因頻率；(2)家系研究等非病例對照研究。

1.3 文獻篩選和質量評價 所有文獻均由兩名研究者根據檢索策略和納入標準、排除標準獨立進行篩選。有異議的文獻數據通過第三名研究者判斷，并最終達成一致方能入選。采用紐卡斯爾-渥太華量表(Newcastle-Ottawa Scale,NOS)[5]的病例-對照研究評價標準對文獻進行質量評價，其中 NOS 評分≥6 分為文獻質量較高。

1.4 數據提取 對篩選出的文獻進行數據提取，包括作者、發表年份、研究對象的描述和例數、研究對象的地域分布、診斷標準、等位基因頻率等。

1.5 統計學分析 采用Review Manager 5.3軟件對提取的數據進行統計分析。采用Q檢驗和I2統計量進行異質性檢驗，當P>0.1或I2<50%時認為研究間不存在異質性，采用固定效應模型，反之采用隨機效應模型。選擇合適模型計算合并OR值及其95%CI。Meta分析以P<0.05為差異有統計學意義。

2 結 果

2.1 文獻檢索結果及基本特征 共檢索到文獻1 038篇，初步篩除后得到文獻13篇[6-18]，按納入標準和排除標準，篩除非病例對照研究5篇[12-16]、原始數據不詳的研究1篇[17]、家系研究1篇[18]，最終納入文獻6篇[6-11]，其中中文文獻2篇，英文文獻4篇，涉及722名哮喘患者和626名對照組研究對象。文獻篩選流程見圖1，文獻的基本特征見表1。

圖1 文獻篩選流程圖

表1 納入文獻的基本特征

2.2 Meta分析結果

2.2.1 ALOX5 基因啟動子SP-1結合位點6R等位基因與哮喘發病相關性的Meta分析:6篇文獻[6-11]均分析了ALOX5 基因啟動子SP-1結合位點6R等位基因與哮喘發病的相關性，各研究間不存在異質性(P=0.12，I2=43%)，采用固定效應模型進行分析。結果顯示，病例組6R等位基因分布頻率大于對照組6R等位基因分布頻率(OR=1.53，95%CI：1.17,2.01；P=0.002)，提示6R等位基因與哮喘發病相關，6R等位基因在哮喘人群中分布頻率高于非哮喘人群。見圖2。

圖2 6R等位基因與哮喘發病相關性的森林圖

2.2.2 ALOX5基因啟動子SP-1結合位點5R等位基因與哮喘發病相關性的Meta分析:6篇文獻[6-11]均分析了ALOX5 基因啟動子SP-1結合位點5R等位基因與哮喘發病的相關性，各研究間不存在異質性(P=0.20，I2=31%)，采用固定效應模型進行分析。結果顯示，病例組5R等位基因分布頻率小于對照組5R等位基因分布頻率(OR=0.85，95%CI：0.72,0.99；P=0.04)，提示5R等位基因與哮喘發病相關，5R等位基因在哮喘人群中分布頻率低于非哮喘人群。見圖3。

圖3 5R等位基因與哮喘發病相關性的森林圖

2.2.3 ALOX5基因啟動子SP-1結合位點4R等位基因與哮喘發病相關性的Meta分析:6篇文獻[6-11]均分析了ALOX5 基因啟動子SP-1結合位點4R等位基因與哮喘發病的相關性，各研究間不存在異質性(P=0.23，I2=27%)，采用固定效應模型進行分析。結果顯示，病例組和對照組4R等位基因的分布頻率差異無統計學意義(OR=0.99，95%CI：0.83,1.18；P=0.93)，提示4R等位基因與哮喘發病無相關性。見圖4。

圖4 4R等位基因與哮喘發病相關性的森林圖

2.2.4 ALOX5基因啟動子SP-1結合位點3R等位基因與哮喘發病相關性的Meta分析:2篇文獻[6,9]分析了ALOX5 基因啟動子SP-1結合位點3R等位基因與哮喘發病的相關性，各研究間不存在異質性(P=0.68，I2=0%)，采用固定效應模型進行分析。結果顯示，病例組和對照組3R等位基因的分布頻率差異無統計學意義(OR=2.12，95%CI：0.26,6.57；P=0.19)，提示3R等位基因與哮喘發病無相關性。見圖5。

圖5 3R等位基因與哮喘發病相關性的森林圖

3 討 論

ALOX5基因參與編碼5-脂氧合酶，是白三烯A4生物合成途徑中的限速酶[24-25]。白三烯A4可以通過白三烯A4水解酶催化轉化為白三烯B4，也可以通過白三烯C4合成酶轉化為白三烯C4。白三烯B4是一種對中性粒細胞、單核細胞和嗜酸性粒細胞有效的催化劑，而白三烯C4及其衍生物白三烯D4是強支氣管收縮劑，可增強血管通透性并誘導呼吸道黏液分泌[26-27]。當哮喘反應發生時，5-脂氧合酶的產物在氣道中合成并釋放，介導支氣管收縮和炎癥因子釋放，在哮喘的病理生理學中發揮重要作用。

ALOX5 基因啟動子SP-1結合基序GGGCGG的拷貝數是可變的[28]。In等[6]于1997年首次發現在非阿司匹林敏感型哮喘患者的ALOX5基因中存在轉錄因子SP-1/Egr-1結合位點減少(-1,-2)或增加(+1)的現象，即該位點為重復序列多態性，此序列可出現3～6次的重復(3R～6R)，而5個SP-1重復是各種人群中的主要等位基因，因此其純合子(5/5)被稱為野生型，其他基因型(5/x、x/x)被稱為變異型，且變異型人群的轉錄基因活性明顯低于野生型人群，提示該變異現象可能會抑制ALOX5基因的轉錄，從而使哮喘患者的臨床表現有所不同。2005年Kim等[8]發現變異型人群的氣道高反應性較野生型人群更重。2006年Kalayci等[12]的一項臨床試驗也證實，變異型哮喘患兒中、重度哮喘發生率高于野生型哮喘患兒，ALOX5啟動子基因型是疾病嚴重程度的重要預測因子。2013年Mougey等[14]發現ALOX5基因變異型與白三烯產生增加和肺功能降低有關。2018年廖世峨等[11]發現變異型等位基因在中重度哮喘患兒中的分布頻率高于輕度哮喘患兒，提示ALOX5基因啟動子SP-1結合位點變異可能會影響哮喘患者的病情嚴重程度。但是Kawagishi等[7]及Torres-Galván等[9]的研究均提示ALOX5基因啟動子SP-1結合位點基因多態性與哮喘無關。

本文Meta分析結果顯示，ALOX5基因啟動子SP-1結合位點5R等位基因在哮喘人群中的分布頻率低于非哮喘人群，6R等位基因在哮喘人群中的分布頻率高于非哮喘人群(均P<0.05)，這提示ALOX5 基因啟動子SP-1結合位點5R及6R變異為哮喘的易感因素。2013年Mougey等[14]研究發現，變異等位基因(非5型)在非洲裔美國人中的分布頻率較其他種族更大，特別是3R重復序列等位基因，在非洲裔美國人中最常見的基因型是3/5(24%)、5/5(24%)、4/5(21%)，而在白人中以5/5(64%)和4/5(31%)基因型最為常見。但本研究納入的6篇文獻中，僅發表于美國[6]及西班牙[9]的文獻檢測到3R等位基因，其余4篇[7-8,10-11]針對亞洲哮喘人群(日本、朝鮮及中國)的研究均未發現3R等位基因變異，這提示亞洲哮喘人群中3R等位基因的分布頻率可能較低，今后仍需大樣本的研究以進一步證明3R等位基因變異與亞洲哮喘人群的關系。

Jo-Watanabe等[29]的研究指出，ALOX5 基因啟動子SP-1結合位點變異可能會影響哮喘人群對白三烯藥物的反應性，目前白三烯受體拮抗劑廣泛應用于持續性哮喘的輔助治療，但患者個體療效差異較大，考慮可能與白三烯的合成和代謝途徑中某些基因變異有關。若ALOX5基因可以作為白三烯受體拮抗劑藥物遺傳學的生物標志物，對篩選出更傾向于對白三烯受體拮抗劑治療產生積極反應的個體具有重要意義。Drazen等[13]研究了ABT-761(一種有效的選擇性ALOX5抑制劑)對ALOX5基因多態性的反應，結果提示野生型或雜合型患者對于抗白三烯治療的效果優于變異型。Telleria等[17]對中度持續性哮喘患者采用孟魯司特進行持續6個月的治療，結果顯示僅在具有(5/5)或(4/5)基因型的患者中觀察到哮喘加重次數的減少，第1秒用力呼氣量的改善和β2激動劑的使用減少，而在(4/4)基因型的患者中未觀察到該現象。但是Fowler等[30]的研究則提示變異型人群及野生型人群對白三烯受體拮抗劑的治療效果無顯著差異。由于目前針對該問題的臨床試驗較少且觀察指標不一，無法進一步進行系統綜述，需待更多的相關研究發表后進行更深層次的薈萃分析。

綜上所述，ALOX5 基因啟動子SP-1結合位點基因多態性(6R等位基因和5R等位基因)與哮喘發病相關。哮喘的發生還與年齡、性別、環境因素等多種因素密切相關，由于本研究納入的文獻無法進一步提取出研究對象的詳細數據，因此未能進行更詳細的分層分析。此外，目前所能檢索到的關于ALOX5基因啟動子SP-1結合位點基因多態性與哮喘關聯性的病例對照研究較少，無法進行發表偏倚的分析。今后應該利用大數據更深入地分析不同國家不同人種哮喘患者與ALOX5 基因啟動子SP-1結合位點基因多態性的關聯性，以指導哮喘的早期預防及精準化診治。