系统性硬皮病的遗传学研究进展

邢泽宇 李芸 孙秋宁

系统性硬皮病的遗传学研究进展

邢泽宇 李芸 孙秋宁

系统性硬皮病是一种多系统性自身免疫性疾病，其病理基础为微血管异常、免疫异常激活，并最终导致皮肤及内脏器官的过量纤维化。系统性硬皮病有着不同的、相互重叠且分界并不清楚的许多亚型，临床上，根据皮肤的受累程度，系统性硬皮病可以分为两个主要亚型：局限性系统性硬皮病以及弥漫的系统性硬皮病。两种亚型都可以累及肺、心脏、肾脏、食管以及肌肉骨骼系统等内脏器官。其发病机制及遗传背景尚未清楚，国外已经针对系统性硬皮病进行了多次全基因组关联分析研究，发现多个人类白细胞抗原相关基因及非人类白细胞抗原相关基因。未来除了全基因组关联分析研究外，针对序列拷贝数量的变异以及表观遗传的变异也是研究的重点。

硬皮病，系统性；遗传；全基因组关联研究；基因；疾病遗传易感性

系统性硬皮病（SSc）是一种多系统性自身免疫性疾病，其病理基础为微血管异常、免疫异常激活，并最终导致了皮肤及内脏器官的过量纤维化［1］。临床上，SSc可以根据皮肤的受累程度分为局限性SSc和弥漫性SSc。两种亚型均可以累及肺、心脏、肾脏、食管以及肌肉骨骼系统等内脏器官。SSc是一种少见病，累及内脏的SSc患者9年生存率仅有39%。某些类型的生存率更为低下，例如，有二氧化硅暴露史、具有较大的发病年龄、男性、高抗拓扑异构酶滴度、高抗U1及抗RNAP抗体滴度的患者，以及有SSc并发症的患者，例如，硬皮病肾危象、肺部纤维化、肺动脉高压或者癌症等［2］。SSc是一种女性高危疾病，女性患者＞80%。

SSc确切的发病机制尚未完全明确，但SSc的发病是在遗传易感的基础上，接触特定环境因子的机制被大多数人所认同，这些特定的环境因子可以在表观层面引起改变，继而导致了一系列的分子层面的改变，最终导致SSc［3］。目前已知的SSc环境危险因素，包括二氧化硅、氯乙烯、焊接蒸汽及其他各种化学试剂。另外几种环境因素，例如环氧树脂、石油溶剂及芳香族化合物与疾病的严重程度有关。某些药物如，博来霉素、氨苯砜等亦能导致与SSc类似的疾病。

1 SSc的遗传学研究

在有SSc家族史的人群中，SSc的发病率为1.5% ～ 1.7%，相对于一般人群中 SSc 0.026%的发病率，提示SSc的确是一种遗传易感的疾病。但是，SSc并非孟德尔遗传的单基因病，而是一种复杂的多基因疾病。阳性的家族史会增加人群的相对危险度，相对危险度在同胞中会增加15～19倍，而一级亲属中会增加13～15倍。在2010年针对SSc家系的研究表明，一级亲属中罹患SSc的相对危险度是3.07（95%CI，1.25 ～ 7.57），在三级亲属中是 2.14（95%CI，1.16 ～ 3.95），四级亲属的相对危险度较一般群体没有明显的改变。该研究也发现，除了二级亲属中，间质性肺炎的相对危险度均有升高，而一级亲属的雷诺现象及获得其他免疫疾病的相对危险度均有增高［4］。

作者单位：100730北京，中国医学科学院北京协和医学院北京协和医院皮肤科

SSc具有明显的种族差异性，欧洲SSc的发病率要明显高于亚洲人群［2］，而相对于白种人群及西班牙人群，非裔美国SSc患者中，伴发肺纤维化的概率要明显增高，通常具有更差的肺功能以及更高的ATA/AFA/ARA阳性率。

2 与SSc关联的HLA基因

人类白细胞抗原（HLA）系统，即人类的主要组织相容性复合体（MHC）包含Ⅰ级MHC：HLA-A、B、C、E 及 G；以及Ⅱ级 MHC：HLA-DP、DQ、DR、DM及-DO［5］。HLA的种类是可以遗传的，并已经被证明与包含SSc的很多免疫疾病的发病有关。

在统计学上，HLA 抗原（A23、B18、DR11）与 SSc患者相关，虽然其没有与某种亚型直接相关，但其产生却与更加严重的临床表现有关。在南非的局限性SSc患者中，某些HLA抗原例如DR2，DRB1*0301以及DRB1*11出现的频率更高，而在弥漫性SSc中，HLA-DP、DQ、DR、DM 及-DO 的发生率更高。其中DPB1*1301和 DRB1*15与肺纤维化及ATA+相关，而DRB1*1101及DQB1*0603/14与更高的AFA阳性率相关。

在白种人群中，SSc患者的 HLA-DRB1*01，HLA-DRB1*11，HLA-A*30，HLA-A*32，HLA-B*62及HLA-DRB1*07与SSc的易感性相关。其中，HLA-DRB1*11与较高的皮肤病变评分相关；而HLA-Cw*14及HLA-DQB1*06与较低的皮肤病变评分相关。另外，HLA-B*62及HLA-Cw*602与肺纤维化有关。HLA-B*13及HLA-B*65与肺动脉高压相关。在白种人女性中，DRB1*11的水平与SSc发病相关，但在局限性SSc（DRB1*1101）及弥漫性SSc（DRB1*1104）略有不同。

在韩国人群中，ATA+的 SSc患者中 HLADRB1*15等位基因的出现率更高，而DRB1*04与皮下钙化相关。DPB1*1301以及DPB1*0901是两种在韩国人群中与发病最为相关的亚型［6］。

在法国女性中，相比于弥漫性SSc及对照人群，HLA-DRB1只在局限性SSc患者中增高，提示不同SSc亚型的致病机制有所不同。而且，在法国白种人群患者中，FLEDR变异与弥漫性SSc及ATA+高度相关。而增加的FLEDR基序多由于增加的HLADRB1*11 及 DRB1*15 基因型［7］。

在西班牙患者中，HLA-DRB1*11与SSc的易感性增加相关，其中HLA-DRB1*1104与ATA+相关，而HLA-DRB1*01、HLA-DRB1*05等位基因与ACA+相关。HLA-DRB1*07（HLA-DRB1*0701）则具有保护效应［8］。在意大利和西班牙的研究对象中，HLA-DRB1*1104、DQA1*0501（具有保护性）、DQB1*0301（增加易感性）基因型与SSc的发病相关，特别与ATA+的患者相关［9］。在白种人及西班牙群体中，DRB1*1104、DQA1*0501及 DQB1*0301 基因型与SSc的发病相关，而DRB1*0701、DQA1*0201、DQB1*0202基因型及 DRB1*1501基因型与SSc的发病负相关。

在非洲裔美国人群中，DRB1*0804、DQA1*0501及DQB1*0301等位基因与SSc发病相关；而在白种人及西班牙人群中DRB1*11及D QB1*03等位基因与SSc发病相关［10］。最近的全基因组关联分析（GWAS）研究显示，HLA-DQB1（ACA+）、HLA-DPA1/B1（ATA+）及 NOTCH4（ACA+）与SSc及其自身抗体出现相关［11］。具有HLA-B*3501的患者具有更高的内皮素1水平及更低的血管内NO合成水平，同时这个等位基因亦与独立性肺动脉高压的发病相关［12-13］。最近的研究发现，在具有间质性肺病的SSc患者的外周血单个核细胞中，HLA-DRB5的水平显著上升，HLA-DRB5*0105等位基因可能是SSc患者罹患ILD的危险因素［14］。

3 与SSc相关的非HLA基因

Agarwal及Broen等发现，在SSc患者的基因中（包括CTGF、STAT4、IRF5、BANK1、FAM167A、TBX21、TNFSF4、HGF、C8orf13-BLK、KCNA5、PTPN22、NLRP1、CD226 及 CD247）SNP 位点都有改变［15-16］。而近期，又发现几个与SSc相关的新SNP位点。

在 GWAS研究中发现，IRF8基因的位点rs11642873和GRB10基因的位点rs12540874均可能与局限性SSc发病相关，而SOX5基因只与其中ACA+的患者相关［11］。骨桥蛋白是一种炎症前及成纤维前细胞基质蛋白，其在SSc患者中高度表达并在皮肤纤维化中起作用［17］。两个骨桥蛋白基因序列中的SNP位点已经被发现与SSc致病相关：等位基因-156G和+1239C，而其除了对SSc易感性有作用之外，也对SLE的发病起作用［18］。另外的GWAS研究发现PSORS1C1基因、TNIP1基因以及RHOB基因对 SSc的易感起到作用［19］。GWAS 研究发现，TNIP1基因序列中的 rs2233287、rs4958881及 rs3792783位点与SSc高度相关，而PSORS1C1基因只和SSc的某些亚型相关，而RHOB完全与SSc或者其亚型无关［20］。另外，不管是在SSc患者皮损部位的皮肤组织还是培养的SSc患者的成纤维细胞中，TNIP1的水平都有所下调，体外实验已证明，其具有抑制炎症因子的作用，继而下调胶原合成［19］。巨噬细胞迁移抑制因子（MIF）在炎症及免疫反应中都有重要作用，而研究发现，SSc患者中，MIF-173位点的多态性和弥漫性SSc患者关联较局限性SSc患者及对照人群更加紧密，而且是SSc临床分型的一种具有很大潜力的遗传标记物［21］。有文献报道，Toll样受体基因也和SSc的致病有所关联，近期的研究显示，TLR2 Pro631 His变异与ATA、弥漫性SSc、肺动脉高压的出现有关［22］。IRF5基因的多态性也与SSc易感相关，而IRF7基因中的SNP rs1131665是与SSc患者中ACA的出现最为相关的［23］。

白细胞介素2受体α（IL-2RA）是调节T细胞重要的标记物，而IL2RA的多态性与一系列的自身免疫疾病相关，其中包括SSc。另外，研究发现，IL-2RA的SNP位点rs11594656、rs2104286 及rs12722495与SSc、局限性 SSc及 ACA+相关，而其中rs2104286与ACA的表达具有非常紧密的联系［24］。TH1诱导因子IL-12在SSc患者中表达有所上调，特别是在晚期弥漫性SSc中上调明显，表明其有潜力成为另一个SSc疾病诊断及病情程度评估的标记物。另一个GWAS研究表明，IL-12RB2的SNP rs3790567与SSc的易感性明显相关，进一步证明了IL-12信号传导通路在SSc发病中起到作用［25］。

小凹蛋白1是一种组织纤维化移植蛋白，之前被发现与SSc有所关联，特别是在与SSc相关的间质性肺炎中。在法国及意大利人群中，小凹蛋白1 rs959173 C位点对SSc，特别是局限性SSc有着强烈的保护作用［26］。

4 SSc的遗传易感性研究前景

通过对不同群体的研究，以上基因在SSc疾病的发生中占有重要地位，并影响疾病的生理病理过程，但目前可获得的数据需要在不同种族和地理差异的人群中进行反复验证。

近年来在自身免疫性疾病中，对基因拷贝数变异的研究也进行了大量工作。所谓基因拷贝数变异是指与参考序列相比，基因组中≥1kb的DNA片段插入、缺失和（或）扩增，及其互相组合衍生出的复杂染色体结构变异［27］。在类风湿性关节炎和SLE患者中均分别检测到这种多态性和疾病的易感性相关［28-29］，而SSc患者中尚缺少此种遗传多态性的报道。针对SSc患者的基因拷贝数变异研究或许能为SSc的易感性研究开辟一条新的思路。

表观遗传学研究是目前探讨基因与环境相互作用导致疾病的重要方向，在风湿免疫病中也已完成了大量工作。对于SSc患者，Wang等［30］在2006年报道了FLI1基因的甲基化和组蛋白乙酰化可能与SSc的发病有关，并在体外成纤维细胞培养中得到证实。现已知SSc的发病有其环境因素影响，环境因素是否通过表观遗传学上的改变影响基因表达，从而导致疾病，也是值得探索的方向。

目前的研究确定了遗传因素在SSc生理病理过程中占有重要地位。作为一种多因素疾病，某些位点的多态性可能是导致疾病发病的危险因素。然而，这些简单多态性的影响有限，当相关性研究在更广泛的群体中进行，疾病不同表型的复制模型更加精确时，或对SSc易感基因和该病生理病理过程的揭示带来新的帮助。

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Advances in genetics of systemic scleroderma

Xing Zeyu,Li Yun,Sun Qiuning.Department of Dermatology,Peking Union Medical College Hospital,Chinese Academy of Medical Sciences and Peking Union Medical College,Beijing 100730,China

Systemic scleroderma （SSc） is a complex polygenic and multisystem autoimmune disease.The pathological basis of SSc includes microvascular abnormalities and aberrant immune activation,which ultimately induce excessive fibrosis of skin and internal organs.There are many distinct but overlapping subtypes of SSc.Clinically,it can be divided into two major subtypes according to the degree of skin involvement:limited systemic scleroderma （lcSSc） and diffuse systemic scleroderma （dcSSc）,both of which can affect the lung,heart,kidney,esophagus,musculoskeletal system and other internal organs.The pathogenesis and genetic background of SSc are still unclear.Many genome-wide association studies （GWAS）have been conducted abroad for SSc,and have found multiple human leucocyte antigen （HLA）-related and-unrelated genes.Besides GWAS,copy number variation （CNV） and epigenetic changes will also be hot spots in this field in the future.

Scleroderma,systemic;Heredity;Genome-wide association study;Genes;Genetic predisposition to disease

Sun Qiuning,Email:Sunqnzhy@yahoo.com

10.3760/cma.j.issn.1673-4173.2015.04.003

孙秋宁，Email:Sunqnzhy@yahoo.com

本文主要缩写：SSc：系统性硬皮病，HLA：人类白细胞抗原，MHC：主要组织相容性复合体，GWAS：全基因组关联分析，MIF：巨噬细胞迁移抑制因子，IL-2RA：白细胞介素2受体α

2014-06-09）