骨結核易感性與非人類白細胞抗原基因的研究進展

張盛珣, 梁 亮, 簡月奎

(1. 貴州大學, 貴州 貴陽, 550025; 2. 貴州醫科大學, 貴州 貴陽, 550025;3. 貴州省人民醫院 骨科, 貴州 貴陽, 550002)

2019年10月17日，世界衛生組織(WTO)發布的《2019年全球結核性報告》[1]提到, 2018年全球新發結核病患者約700萬，高于2017年的640萬。2020年10月14日, WTO發布的《2020年全球結核性報告》[2]提到，當年全球的結核病潛伏感染人群約為20億，這比17年的潛伏感染者多了3億。隨著新型冠狀病毒肺炎(COVID-19)的流行, 2020年1—6月新發結核患者數量不斷升高[2]。結核分為肺結核及肺外結核，而10%的肺外結核病主要發生在骨骼[3], 也就是骨結核(BTB)。

BTB是一種導致骨關節炎性浸潤、骨壞死和骨吸收的溶骨性病變[4], 目前該疾病發病分子機制仍未完全明確。BTB包括脊柱結核、胸椎結核、骨關節結核等，最常見的BTB發生在脊柱內，好發于胸腰椎，常見的癥狀為疼痛、腫脹、功能障礙、四肢肌肉萎縮、關節及脊柱畸形，甚至出現癱瘓[5-6]。目前，國內外研究[7-9]表明，結核易感基因主要分為人類白細胞抗原(HLA)基因和非HLA基因，其中非HLA基因包括細胞因子基因、維生素D受體基因等。本研究就國內外有關非HLA基因多態性在BTB中的表達情況進行綜述。

1 BTB與維生素D受體基因多態性

維生素D在骨代謝中無法替代，其大多功能由位于12號染色體長臂q13～14的維生素D受體(VDR)基因介導調節。VDR是結核病遺傳易感性的主要候選基因之一[10]。VDR基因由4個多態性區域組成, 1個位于起始密碼子處，可通過限制酶Fok Ⅰ檢測，會導致VDR蛋白結構發生改變[11]; 3個位于3′末端，可分別通過限制酶Bsm Ⅰ、Apa Ⅰ和Taq Ⅰ檢測[12]。SELVARAJ P等[13]對64例脊柱結核患者的血液樣本進行研究，發現脊柱結核患者中Fok Ⅰ-FF基因型及Bsm Ⅰ-Bb基因型表達較顯著。PANWAR A等[14]通過對106例脊柱結核患者及同等數量健康志愿者采用聚合酶鏈反應測序法分析VDR基因多態性，結果顯示雜合的VDR-TaqⅠ基因在脊柱結核患者中顯著表達。WANG G H等[15]對150例脊柱結核患者的外周血樣本進行PCR-RFLP分析VDR-FokⅠ多態性，發現ff基因型顯著表達于脊柱結核的臨床中，這與SELVARAJ P等研究結果相反。張嘉偉等[16]也發現VDR基因ApaⅠ酶切位點多態性與中國廣東地區漢族人群骨關節結核易感性相關，且ApaⅠ-AA基因型可能是其易感基因型。

上述結果提示，目前對于Fok Ⅰ多態性的研究還存在分歧。國外學者認為Fok Ⅰ-ff不是BTB易感基因，而國內學者則認為Fok Ⅰ-ff是BTB易感基因。研究結論存在分歧的原因可能是研究人群的地域因素或研究樣本數量不同。BTB與Bsm Ⅰ、Apa Ⅰ和Taq Ⅰ位點之間也有相關性，但研究較少，加強BTB與FokⅠ多態性的研究對于BTB診斷及治療都具有較強的意義。

2 BTB與細胞因子基因

2.1 白細胞介素(IL)基因

IL是一種淋巴因子，在白細胞或免疫細胞間相互作用。吳昭元等[17]利用DNA測序方法對125例骨關節結核患者及150例健康體檢者進行研究，結果顯示IL-23受體rs10489629T/C、rs10889675C/A位點多態性可能與廣西壯族人群骨關節結核易感性有關，但并未指出具體發病機制。MA J M等[18]對129例脊柱結核患者和106例健康對照者進行了TaqMan-MGB探針法檢測，結果表明IL-10基因的rs1800871(A/G)多態性與脊柱結核的易感性有關，且攜帶G等位基因會增加脊柱結核的風險。

2.2 腫瘤壞死因子-α(TNF-α)基因

TNF-α是由巨噬細胞在細菌感染時產生的一種炎性細胞因子[19]。ZHENG M F等[20]對240例脊柱結核患者進行檢測，發現脊柱結核患者在TNF-α基因的TNF-α-857多態性上表現出T等位基因和CT基因型的顯著高頻率，表明TNF-α的TNF-857多態性是脊柱結核的危險因素，可能參與中國人群脊柱結核的發生發展。ZHOU Y等[21]通過對183脊柱結核患者及362例健康志愿者進行基因多態性分型，結果表明TNF-α-238 A等位基因是針對脊柱結核的保護因子。HUANG W等[22]也通過一系列的數據分析發現, TNF-α-308、TNF-α-238 基因多態性與骨關節和脊柱結核風險之間無顯著關聯，TNF-α基因多態性可能不會導致骨關節和脊柱結核。

2.3 干擾素-γ(IFN-γ)基因

IFN-γ屬于Ⅱ型干擾素。在MTB入侵機體時, IFN-γ會激活巨噬細胞，抑制細菌的生長繁殖，發揮結核免疫保護調控功能。張庭等[23]對113例脊柱結核患者及114名健康對照者進行檢測，發現干擾素的誘導酶寡腺苷酸合成酶(OAS)，其OAS1基因可能通過Ⅱ型IFN通路影響脊柱結核的形成。胡德新等[24]選取杭州市紅十字會醫院2016年4月—2018年9月78例脊柱結核患者及100例健康志愿者進行研究，結果表明脊柱結核與IFN-γ rs2430561位點基因多態性有關，且A等位基因為其易感基因，IFN-γ表達可能受該位點基因多態性影響。曹太見等[25]發現青海地區藏族脊柱結核患者中IFN-γ rs2430561 A存在差異性表達，這些基因的多態性可能與青海地區藏族脊柱結核的發病相關。

由此可見，細胞因子IL、TNF-α、IFN-γ均與BTB的發病存在一定的相關性。鑒于研究樣本地區環境不同、數量不同、種族不同等因素，導致研究結果存在一定的差異性，因此細胞因子與BTB發病的相關性仍需進一步研究。

3 BTB與轉錄因子基因

Kruppel樣因子 4 (KLF4)是一種真核生物鋅指蛋白的轉錄因子，具有結合位點特異性[26]。牛寧奎等[27]發現KLF4基因在BTB患者中表達最顯著。王騫等[28]發現脊柱結核患者的外周血中KLF4、巨噬細胞表面的Toll樣受體-2 (TLR-2)、核轉錄因子(NF-κB)基因在mRNA水平均呈高表達，提示KLF4基因在BTB患者中具有較高的表達，但該基因所涉及的通路并未清晰提出，具體致病機制還需深入研究。

4 BTB與甘露糖結合凝集素基因

甘露糖結合凝集素(MBL)是一種甘露糖結合凝集素，參與抗微生物免疫反應[29]。ZHENG M F等[20]對240例脊柱結核患者進行檢測，發現甘露糖結合凝集素2(MBL2)基因攜帶者對脊髓結核易感。MBL2與MTB結合可能作為調理素，促進吞噬作用，從而影響對脊髓結核的炎癥反應。LI J等[30]對中國漢族人群的 183例肺結核患者、177 例BTB 患者和360 例健康對照者進行了基因分型，未發現MBL2 基因(rs11003125)與BTB相關。由此可見，關于MBL2基因和BTB易感性的研究報道較少且具有爭議性。

5 BTB與其他基因

微小RNA(miRNA)是在基因轉錄后水平調節基因的表達的長度20～25 nt的內源性小RNA[31]?；|金屬蛋白酶(MMPs)是一類蛋白水解酶，具有多種生理功能，被認為在結核的發病機制中起著關鍵作用[32]。YANG C Z等[33]對26例由脊椎結核患者和31名健康個體進行逆轉錄定量聚合酶鏈反應、蛋白質印跡分析和ELISA檢測，結果提示miR-155可能通過調節MMP-13基因的表達來調節椎間盤中相關蛋白的表達水平，這會促進疾病的發展。周鳳珍等[34]研究發現MMP-1基因1607位點基因突變可能與中國杭州市居民對脊柱結核易感性有關，且MMP-1基因的2G等位基因為易感基因。

嘌呤能離子通道型受體7(P2X7R)是嘌呤受體的一個亞型[35]。ZHOU Y等[36]對324名健康的對照者和179例脊柱結核患病者進行基因分型，發現MTB感染誘導P2X7R基因上調，這與ATP的積累和隨后的釋放相平行，從而導致單核細胞或巨噬細胞的凋亡。Fat-1基因是一種在腫瘤的發生發展中起重要調節作用的抑癌基因[37-38]。沈健等[39]采用實時熒光反轉錄聚合酶鏈式反應方法進行研究，結果發現Fat-1基因rs1280098位點多態性與脊柱結核的發病相關，且Fat-1基因的突變會導致脊柱結核易感性增加。因此，BTB的發病還與許多基因相關，但其多態性受地理因素、種族因素等影響，還需進一步擴大樣本量進行驗證。BTB相關非HLA基因分類圖見圖1。

圖1 BTB相關非HLA基因分類圖

6 總結與展望

研究[40]發現BTB的產生是各種激素基因、細胞因子、轉錄因子以及多基因途徑共同調控，非HLA類基因的異常表達也逐漸被揭示。BTB與VDR基因的Fok I多態性、TNF-α基因多態性及MBL2易感性的研究具有爭議性，并且BTB與細胞因子基因、CCNL1 基因、P2X7R基因等其他調控基因的分子機制也不清楚。對此，結合地理、民族、環境及個體差異等因素，對具有爭議性的Fok I多態性、TNF-α基因多態性及MBL2易感性進行研究，找出BTB患者中Fok I多態性顯著表達基因型，而BTB的形成與TNF-α基因多態性及MBL2易感性的關聯性將會促進BTB的研究。

現階段BTB的發病率愈發嚴重，而BTB對患者本身也會產生嚴重的病理損害[39]。目前大部分研究僅說明了部分基因在BTB患者中是否顯著表達，但具體分子機制并無詳細說明，只有小部分基因調控機制被揭示。為了更全面地了解BTB發病的分子機制，不僅要開發新基因的研究，還要結合既往研究對已發現的相關基因調控機制進行補充研究。相信隨著研究的逐步展開，將會為研究BTB發病機制和治療干預開啟一片新的領域。