西藏地区结核病发病的分子遗传学研究进展

胡群英，李文华

目前全世界的结核病疫情依然十分严峻,是全球仅次于艾滋病所致死亡的第二大传染性疾病[1]。西藏地区的结核病发病呈逐年上升的趋势[2]。为了提高西藏地区结核病的防治能力，本文主要就西藏地区结核病发病的分子遗传学研究做一综述。

1 国内外结核病发病分子遗传学研究

随着分子遗传学的迅猛发展，人们认识到结核病也有遗传背景。不同的个体对结核病有不同的敏感性，即若干侯选基因的多态性可能与结核病发病的风险有关。近年来研究比较多的有人类白细胞抗原(HLA)基因，此外还有非HLA相关基因如人类自然抵抗相关巨噬细胞蛋白1(NRAMP1)基因、维生素D受体(VDR)基因和单核细胞趋化蛋白1(MCP-1)等16种基因的多态性与肺结核的发病有关。虽然由于样本数量、人种、地域等不同，得出的结论有差异，但有些位点的多态性与结核病的关系已被大多数研究所证实。

1.1 HLA基因多态性与结核病发病的相关性

1.1.1 HLA-Ⅰ类基因 大量研究表明，肺结核病与HLA-Ⅰ类基因有关，但有种族差异。迄今报道有印度、高加索、埃及、加拿大、北美黑人、白人、波兰人、希腊白人和我国汉族人群等[3-4]。

1.1.2 HLA-Ⅱ类基因 HLA-Ⅱ类基因呈高度多态性，HLA-DR亚区研究，俄罗斯、印度、吉尔吉斯、韩国、尼西亚均显示肺结核发病与HLA-DR2呈正相关[4-8]。HLA-DQ亚区研究均显示，HLA-DQB1*0601为韩国和印度易患基因位点；HLA-DQB1*0503为越南结核病抗性基因，HLA-DQB1*0502为泰国结核病抗性基因[9]。国内HLA-Ⅱ类基因与肺结核发病的关系，北方和南方的结果不同，北方研究结果显示汉族肺结核DR15是可能的易患基因，DR11是可能的抗性基因；而南方研究结果表明汉族部分人群肺结核DR16为易患基因，DR1及DR13.3为可能的抗性基因[10]。总之，众多研究均提示肺结核HLA基因多态性与DQ和DR基因相关。

1.1.3 HLA-Ⅲ类基因 研究证明B17-TNF-β2、HLA-B17-TNF-α238/A、B17-TNF-α308/2在肺结核活动期患者中出现的基因频率比非活动性结核患者中高[9-11]。

1.2 非HLA基因多态性与结核病发病的相关性

1.2.1 NRAMP1基因 Sanjeevi等[12]研究表明，非洲人肺结核发病的易患基因与NRAMP1基因的D543N、INT4、3′UTR多态性位点有显著相关性，并且基因型分布频率有种族差异性。我国学者研究显示，汉族成人肺结核的易患因素可能与NRAMP1基因3′UTR位点多态性有关，而INT4多态性可能与肺结核的病变性质有关[13]。

1.2.2 VDR基因 Bellamy等[14]报道，VDR基因多态性与非洲人结核病的发病有关。我国学者的研究结果表明，汉族人群肺结核病的易患基因型可能是VDR-ff基因型/VDR-FoK1[15]。杨本付等[16]研究报道则显示，尚不能认为VDR基因多态性与肺结核易患性有关。

1.2.3 NOD2基因和Toll样受体(TLR)基因 Khalilullah等[17]研究非裔美国居民的NOD2基因多态性显示，Ala725G1y、Arg702Trp、Pro268Ser 3个核苷酸多态性位点与结核病具有显著相关性。但是在南美肺结核的研究中，却未发现NOD2核苷酸多态性与肺结核有关[18]。Zhao等[19]研究显示，汉族人群肺结核易患位点是NOD2基因Arg587Arg位点，而在维吾尔族和哈萨克族为非易患位点，提示肺结核易患性与NOD2基因Arg587Arg位点的多态性具有种族遗传相关性。

1.2.4 甘露糖结合蛋白(MBP)基因 非裔美国人和印度人肺结核病例对照研究显示，MBP-54等位基因突变频率高[20]，而在西班牙裔人、土耳其人、美国白人中未发现MBP基因突变与肺结核有关，还认为MBP-57位点突变型是肺结核的保护基因型[21]。我国学者研究显示，MBP基因多态性可能与汉族人群肺结核发生的易患性相关[22]。

1.2.5 SP110基因、CYP2E1基因、干扰素γ(IFN-γ)基因 周丹等[23]研究发现，SP110基因rs1135791、rs722555多态性是重庆汉族肺结核病发病的易患基因。在高加索、印第安人群、加拿大、冈比亚、巴西、越南河内及西班牙等不同人群中进行的研究表明：IFN-γ第一内含子(+874A/T)的基因多态性通过核转录因子(NF)-κB结合位点影响IFN-γ产生，并且与结核病易患性相关[3]。

2 西藏地区结核病发病分子遗传学研究进展

自20世纪以来人们对结核分枝杆菌的研究从形态、生长环境等扩展到基因复制、蛋白表达等分子生物学领域，进而从遗传本质上揭示结核分枝杆菌的致病机制、机体内活动规律和耐药性，便于临床上对结核病做出准确的诊断和防治。

2.1 白介素10(IL-10) 通过减少抗原提呈来调节细胞介导的抗结核分枝杆菌感染免疫反应，IL-10与肺结核的发生、发展和预后有关[24]。我国有学者对西藏藏族人群IL-10的基因多态性与结核病易患性从C反应蛋白(CRP)水平进行探讨，结果显示IL-10-592C/A单核苷酸多态性位点的基因型及等位基因频率在藏族肺结核人群和健康对照人群间有差异，提示A等位基因可能是肺结核发生和发展的危险因素[25]。IL-10-592C/A多态性可作为遗传标记用于检测西藏藏族早期结核病易患的高风险人群，有利于高原结核病防治工作的开展。

2.2 HLA HLA 复合体与个体对结核病免疫反应有密切关系[26]，但不同HLA类型对结核病的特异性作用还不明了。应用聚合酶链反应序列特异性引物方法对藏族肺结核患者的基因多态性进行分析发现，藏族肺结核的易患基因可能是HLA-DQB1*0301、HLA-DQA1*0101、HLA-DRB1*0901，藏族肺结核的抗性基因可能为HLA-DQA1*0501、HLA-DRB1*1301/1302，可能影响藏族肺结核感染的临床转归[26-27]。

3 西藏地区结核病耐药分子遗传学研究

结核分枝杆菌全基因组序列由4.41 Mb(4.415 29 bp)组成，其中G+C含量高达65.6%，可见其基因结构的稳定性较强，而且与其他微生物的序列无相似性[5]。近年来的研究表明，结核分枝杆菌的耐药性主要表现在两方面，即其细胞壁对化学药物的抵抗作用和来自菌体能使药物降解的相关酶或者基因[5]。结核分枝杆菌突变是逐步积累的，直至达到高层次的耐药[28]。有研究者认为存在一种能对结核分枝杆菌细胞壁进行固定的蛋白质，可防止抗结核药物进入菌体对细胞壁的杀灭，引发耐药性的产生，目前已经构建出该蛋白的3D结构[29]。

3.1 耐常规抗结核药物的分子生物学进展 目前的抗结核分枝杆菌药物旨在不同菌体、基因表达水平上杀菌，当编码RNA聚合酶β亚基(RPOβ)基因核心区或者其他区域(如终止区)发生突变，其中约95%的突变发生在507～533 位密码子(531、526和513位密码子突变与高水平耐药有关，514和533位密码子突变产生低水平耐药)，则结核分枝杆菌产生对利福平的耐药反应，而且存在区域差异性[30-32]。据此，RPOβ突变已作为快速、有效地检测耐利福平结核分枝杆菌基因型的方法应用于临床和科研。异烟肼耐药的机制是结核分枝杆菌过氧化氢酶-过氧化物酶编码基因(KatG)突变或者缺失[33-34]，虽然KatG突变后过氧化氢酶-过氧化物酶水平会降低，但残余酶仍会为菌体提供氧化保护，使其免受抗生素的损害，但其315位密码子AGC→ACC 突变则对异烟肼的抑菌作用不会产生明显影响；inhA和KasA基因突变则通过在启动子或者是编码区产生突变引发低水平异烟肼耐受[35]；ahpC基因突变常会发生在KatG基因突变的菌株中以弥补过氧化氢酶-过氧化物酶活性的损失造成的巨噬细胞对菌体的氧化作用。另外，有学者通过研究观察到耐异烟肼的结核分枝杆菌中存在mycothiol分子缺失，或许可以通过人为加入该分子抵抗耐药[36]。有研究证实，结核分枝杆菌耐受链霉素与编码核糖体30 S亚基、S12蛋白的rpsL基因(导致高水平耐药)和编码16 S rRNA的rrs基因(导致中等水平耐药)突变有关，且前者突变概率要高于后者[37]。帕珠沙星耐药，最近研究发现结核分枝杆菌五肽重复蛋白可通过模拟DNA结构，直接与促旋酶作用，导致其药物失效或效用减低，由此推断，五肽重复蛋白基因突变可以降低结核分枝杆菌帕珠沙星抗性[38-39]。有临床研究证实，将其规律、适量、联合、足疗程地用于藏族人群的抗结核治疗效果显著，基本不会产生不良反应，值得在临床上推广[40]。乙胺丁醇耐药，编码阿拉伯糖基转移酶基因操纵元的突变是造成结核分枝杆菌耐乙胺丁醇的主要原因，主要包括rmID基因、embR基因、embB基因，其中embB基因造成菌体蛋氨酸被其他氨基酸取代，但具体耐药机制不明确[37]，目前已经有实验成功使用PCR 熔解曲线法对耐乙胺丁醇的结核分枝杆菌进行快速检测[41]。

3.2 其他 除了对结核分枝杆菌耐药性进行研究以提高对结核病的治疗水平外，目前还对结核分枝杆菌毒力相关基因和结核分枝杆菌持续感染的基因有研究，如已发现的有溶血素(TlyA)、Virs蛋白质、编码异枸橼酸裂解酶的基因icl和aceA、编码环丙烷合成酶的基因pacA、rel基因、Sigma因子家族等[42-43]。高原环境会造成人体肝肾功能损伤，影响结核药物在体内的代谢过程，所以高原地区的医生应当在综合评价患者肝肾功能的情况下，恰到好处地使用药物；另一方面，这种与平原人不同的药物代谢过程是否与结核耐药性相关还不得而知。

4 展望

从分子遗传学角度对结核病进行有效地抑制应该成为一种新的治疗方法，这不仅是针对我国西藏藏族人群也是针对全世界不同种族结核病控制的有效方法。虽然藏族人群基因多态性与结核易患性研究还处在初步探索阶段，但是各种不同的新的遗传分子生物学技术也在不断更新，如中国科学院微生物所建立了bacillus Calmette-Guérin高通量筛选模型用于抗结核活性成分的筛选，可作为快速发现抗结核化合物的一种方法[44]，所以必将给高原地区结核病的疫苗和药物试验带来曙光。若能对西藏地区结核分枝杆菌做出基因分型，对耐药菌群基因型做出鉴定，势必会对该地区的结核病传染机制、抗结核基因疫苗的研究等做出相关贡献。

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