流感基因多态性的研究进展

康晓蕾(综述)，林海洋，张剑珲(审校)

(广州市妇女儿童医疗中心PICU，广州 510623)

流行性感冒(流感)是由流感病毒引起的一种急性上呼吸道传染病。从1918年西班牙流感至2009年甲型H1N1流感，引起了全世界的广泛关注[1-3]。据世界卫生组织报道，全世界每年的重症流感病例有300万～500万，其中死亡人数为25万～50万，5岁以下儿童是重症流感的高风险人群之一，世界银行估计，2009年的流感H1N1大流行造成了3万亿美元的经济损失[4]。基于流感对人类造成的社会负担和经济损失，如何防止流感的发生和发展成为当今国际医学研究的重点及难点。积极探讨流感的遗传易患因素，对流感的易患人群进行早期预防、个体化治疗以及预后评估，将有利于降低流感的发病率和病死率。人类基因组计划的完成，使人类了解了基因组的全部核苷酸的序列，同时发现单核苷酸多态性(single-nucleotide polymorphism，SNPs)是引起人类种群多样性的主要原因之一，并且在生物医学以及疾病的病因学研究中将发挥重要作用。

1 流感相关的宿主基因多态性的研究背景

流感是流感病毒经飞沫空气传播的传染性疾病，病毒颗粒与呼吸道上皮细胞膜上的相关受体结合，通过细胞内吞作用进入细胞，转运到宿主细胞核，病毒基因组在细胞核内进行转录和复制，复制出大量新的子代病毒颗粒。这些病毒颗粒通过呼吸道黏膜扩散并感染其他细胞。普通流感病例中极少数有病毒血症或肺外组织感染的情况，能在短时间内自愈或临床痊愈。而有些患者甚至起病时就出现重要器官的功能衰竭即重症流感，以重症肺炎较常见，有时会出现病毒血症、胃肠感染、肺外传播、中枢神经系统感染、多器官功能障碍综合征，甚至死亡[5]。除了感染的流感病毒以及治疗手段不同外，流感的发生、发展及预后受环境因素和遗传因素的共同影响。在流感病毒及其模式分子引起宿主的反应中，除了与本身的毒力和剂量相关外，宿主体内效应细胞表面的模式识别受体、细胞内信号转导分子以及由效应细胞活化产生的促炎、抗炎因子也是形成宿主反应性的物质基础，这些分子在基因水平上的变异形成流感基因多态性的基因背景。

基因是指携带有遗传信息的DNA或RNA序列，是控制生物性状的基本遗传单位。人类基因组包含3万～3.5万个基因，在一个随机婚配的群体中，染色体同一基因座位点上存在两个或两个以上的基因型(一般发生率>1%)，即基因多态性[6]。在基因多态性的研究中，常涉及两类DNA的标志物:SNPs和微卫星。其中，SNPs是最常见的类型，是指在基因组水平上由单个核苷酸的变异所引起的DNA序列多态性，这种在基因水平上的改变可能引起基因表达的差异以及所编码的功能蛋白质不同，从而影响流感的表型、预后以及对药物的反应。目前关于流感的基因多态性的研究主要集中于SNPs，因此在此仅探讨和总结流感与宿主基因SNPs的研究进展。

2 流感与宿主基因多态性的研究进展

近年来，国内外在研究流感基因多态性方面，基因多选取炎性因子、效应细胞表面模式分子受体、胞内信号转导分子、免疫相关因子等对流感的发生和发展密切相关的分子[7]。

2.1炎性因子的基因多态性 流感病毒进入机体后，机体启动天然免疫应答产生大量促炎细胞因子(包括细胞因子、氧自由基、凝血因子等)，参与机体免疫应答。随着病程进展，患者体内产生炎性细胞因子过度表达及功能失调为特点的“细胞因子风暴”，参与的炎性因子在机体内表达、活化、凋亡等变化都对流感的发生、发展、预后有重要的影响。

肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)是较早被研究的因子，在重症流感的发生和转归方面起着中心性细胞因子的作用。TNF-α基因位于人类第6号染色体上p21.3、p21.1区域内。目前有关TNF-α的基因多态性的研究主要集中在启动子区域上游的位点：-238、-308、-376、-555等，其中研究最多的是-308位点，但关于TNF-α-308位点G/A多态性是否影响基因转录的研究结果报道不一。2009年，Antonopoulou等[8]对109例H1N1流感患者-308和-238、-376三个位点多态性进行研究，发现TNF-238A携带者的TNF基因产物比非携带者高，并推测TNF-238A等位基因与2009年H1N1流感病毒感染相关，且是流感重症肺炎的一个独立危险因素，这项研究认为-238A等位基因可能与2009年H1N1流感的易患性相关，而-308和-376位点的基因多态性与流感的易患性、病情严重程度和预后无关。Ferdinands等[9]对105例因流感而死亡的儿童、青壮年(年龄<40岁)的TNF相关的3个SNP(-308、-238、-555位点)进行分析，并分别将病例组分为黑人、白人、亚洲人群和其他种族人群进行比对分析，发现TNF rs1800750AG基因型的病程较GG基因型短，且在突然死亡的患者中，AG基因型与GG基因型的优势比为15.0，而TNF的3个SNP位点与合并细菌感染之间并未发现有相关性。Morales-García等[10]对H1N1流感相关的炎性因子的基因多态性进行研究，发现TNF rs1800629GA基因型和TNF rs1800750AA基因型与流感的严重程度相关，白细胞介素1B rs16944AA基因型与白细胞的增加相关，趋化细胞因子配体1 rs2282691AA、白细胞介素8 rs4073AT和淋巴毒素α rs909253CT基因型是流感的风险因素，淋巴毒素α rs909253AG基因型与流感病死率有统计学意义，表明其可能与重症流感的预后相关，表明相关炎性因子的基因多态性与H1N1流感的严重性相关。

2.2模式识别受体基因多态性 模式识别受体是存在于机体免疫细胞上的识别受体，能够特异性地识别病原微生物某些高度保守的分子结构，即病原体的分子模式，从而有效地监测病原微生物的入侵以及诱导机体的免疫应答反应。目前有关模式识别受体基因多态性与流感易患性和病情严重程度的研究方兴未艾，其中研究较多的有甘露聚糖结合凝集素(mannan-binding lectin，MBL)和Toll样受体(Toll-like receptor,TLR)2、TLR-3、TLR-9等。

MBL是由肝脏产生的C型血清凝集素，可与微生物表面的糖类蛋白结合，直接促进调理吞噬作用并受凝集素补体通路的间接激活[11]。MBL在机体防御病原微生物的入侵过程中具有重要的作用，MBL缺乏可导致机体易患各种感染。Ferdinands等[9]对105例因流感而死亡的儿童、青壮年(年龄<40岁)和对照组的MBL-2相关的8个SNP和基因型进行比对分析，发现在死亡的流感患者中，血清低MBL水平相关的MBL-2基因型合并耐甲氧西林金黄色葡萄球菌感染的风险是血清中、高MBL水平相关的MBL-2基因型的7倍，而其他MBL-2基因型在两组间的分布无明显差异，表明血清低MBL水平相关的MBL-2基因型的存在可能是流感合并耐甲氧西林金黄色葡萄球菌感染的危险因子。

TLR-3是先天性免疫的重要组成部分，广泛分布于树突状细胞，表达于细胞质膜的表面和胞内溶酶体中，可识别病毒表面的抗原，TLR-3基因位于第4号染色体长臂(4q35区)，开放读码区有4个外显子编码。目前已有研究表明，发现的TLR-3 rs5743313和TLR-3 rs5743315基因多态性引起的氨基酸改变，可导致TLR-3受体细胞外域发生改变，影响TLR信号转导和炎性介质的生成，可能使机体更易感染流感病毒[12]。Esposito等[12]对51例H1N1阳性的流感患儿和221例H1N1阴性的有流感样症状的患儿进行基因研究，发现TLR-3 rs5743313CT与流感肺炎相关，而TLR-3 rs5743315AC多态性可能在流感导致的肺炎中起重要作用。Hidaka等[13]在1例流感相关性脑病患者的基因中发现TLR-3(F303S)的错义突变，认为TLR-3基因的突变可能与重症流感并发症相关。TLR-3基因的多态性与多种感染性疾病(如单纯疱疹病毒、麻疹病毒、乙型肝炎病毒感染等)的易患性相关。Bell等[14]研究表明，单纯疱疹病毒1通过TLR-3依赖的干扰素介导作用感染宿主,TLR3(Phe554Ser)突变与单纯疱疹病毒1的感染相关。还有研究表明，在日本人中TLR-3与麻疹病毒感染所致的硬化性脑炎相关[15]。一项对707例乙型肝炎病毒感染的阿拉伯人进行基因多态性的分析发现，TLR-3 rs1879026(G/T)与该人群乙型肝炎病毒感染相关，TLR-3基因的一个单倍型GCGA(rs1879026,rs5743313,rs5743314,rs5743315)与该人群乙型肝炎病毒感染的预后相关[16]。另外，其他TLR与流感病毒的感染也可能有一定的关系，Liu等[17]对模式识别受体在H1N1流感病毒感染中的作用进行了研究，利用反转录聚合酶链反应和酶联免疫吸附测定法检测TLR基因的表达，发现在流感患者中TLR-2、TLR-3、TLR-9基因的表达增加，表明TLR-2、TLR-3、TLR-9是先天性免疫和固有免疫中重要的识别受体。

2.3干扰素诱导的膜转移蛋白基因多态性 干扰素诱导的膜转移蛋白(interferon-inducible transmembrane protein,IFITM)是拥有超过30种蛋白的蛋白域超家族成员之一，其中每一种蛋白都有2个跨膜区域和1个介于中间的高度保守的胞内环孔。最近几年的体外实验证实，IFITM能够抑制多种病毒(包括流感A H1N1病毒、西尼罗河病毒、登革热病毒等)的复制[18-20]。IFITM3抑制A型流感病毒复制的作用最为显著。在此基础上，Everitt等[21]用基因敲除小鼠模型成功验证了IFITM3抗A型和B型流感病毒的作用，并对因流行性H1N1/09或季节性流感病毒感染需要住院的53例患者进行IFITM3的测序，结果发现，IFITM3等位基因(SNP rs12252-C)存在于多数的住院患者中，进一步的体外实验表明，IFITM3等位基因(SNP rs12252-C)降低了对流感病毒的抑制作用。据最新研究，Zhang等[22]对83例中国汉族患者的IFITM3 rs12252-C进行基因研究分析发现，在重症流感的患者中CC基因型是CT和TT基因型的6倍；而且在中国人群中，重症流感的高风险的CC基因型的归因危险度是54.3%，而在北欧人群中仅为5.4%，表明IFITM3 rs12252C等位基因可能与中国汉族人群流感的严重程度相关，而与易患性无明显相关性。

2.4免疫相关因子基因多态性 CD55是一种重要的补体调控蛋白，通过抑制补体C3和C5的激活酶和转化酶来抑制C3、C5的激活，进而抑制下游的补体激活途径，达到保护宿主细胞免受补体和级联反应攻击的目的。CD55有两种存在方式，膜结合性(mCD55)和可溶性(sCD55)[23]。CD55基因位于人类第1号染色体长臂1q32区。Zhou等[24]对425例中国流感患者(177例重症流感和248例普通流感)的CD55基因多态性进行研究，结果表明，CD55rs2564978 T/T基因型与重症H1N1流感的预后相关，CD55rs38 41376可以作为重症H1N1流感的一个遗传标签。

C-C类趋化因子受体5(chemokine receptor-5，CCR-5)属于β趋化因子受体家族，主要表达于T细胞、巨噬细胞和树突状细胞，在介导白细胞的趋化作用等免疫反应中起重要作用。CCR-5基因中32 bp的缺失使CCR-5在细胞表面的表达减少，机体对人类免疫缺陷病毒、西尼罗河病毒、黄病毒等易患[25-26]。Keynan等[27]研究发现，在白人中CCR-5Δ32杂合子的比例占10%～15%，而在重症感染的白人中CCR-5Δ32杂合子的比例达55.5%，表明CCR-5Δ32基因型是重症流感的一个风险因素。最近，研究人员采用病例对照的方法对189例墨西哥成年人进行了一项与流感相关的基因多态性的研究，其中包括91例流感H1N1/09重症肺炎患者和98例有暴露因素但无症状，与流感患者无血缘关系的对照组成员，研究使用基因芯片对包含心血管、炎症、代谢相关区域在内的28 368个SNP进行分析，得出了与流感H1N1/09重症肺炎相关的4个SNP，其中3个SNP(另外1个SNP未命名)所在基因的蛋白质分别为：免疫球蛋白Fc片段低亲和力2A受体；补体1q结合蛋白；复制蛋白A入核蛋白，这些基因位于第1号和第17号染色体上，与H1N1重症流感的易患性相关，而且这些基因的高风险性可能与宿主免疫系统的过分激活有关[28]。

3 小 结

目前有关基因多态性与流感易患性和预后的相关性研究仍在起步阶段，研究工作尚存在局限性，各研究结论不尽相同，有的结果甚至相反，这可能与研究病例数量较少和由于人种、地域、研究方法差异等种种因素有关。大多数研究局限于基因多态性发生频率与疾病易患性的相关性分析上，较少深入探讨基因多态性与疾病发生及临床表型多样性的内在联系。随着基因技术的不断成熟、相关研究的不断深入、样本量的增多、不同种群之间的差异比较，相信与流感相关的基因多态性会逐步发现，其作用机制会得到证实。这将为流感尤其是重症流感的早期预防和患病风险的评估及降低流感的发病率和病死率提供有力的工具和手段。

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