慢性胰腺炎遗传学研究进展



慢性胰腺炎遗传学研究进展

邹文斌 廖专 陈建敏 李兆申

慢性胰腺炎(CP)是指各种病因引起的胰腺组织和功能不可逆的慢性炎症性疾病，其病理特征为胰腺腺泡萎缩、破坏和间质纤维化[1]。胰腺炎的遗传易感性以及遗传和环境相互作用进行的修饰过程，在胰腺疾病的发生、发展、严重性和结局中起到主要作用。遗传学检测与常用的临床诊断手段(如生物标志物、淀粉酶检测或腹部影像学等)相比较，后者常能反映胰腺结构改变、病理变化以及对治疗的药理学反应[2]，而前者无论其是在正常或异常条件下均能提供决定细胞分子组成的信息和功能特点。

随着评估复杂胰腺疾病的新概念和新方法的出现，经济和社会因素正在调整复杂疾病的评估和处理方法。反复采用腹部影像学检查和功能检测诊断胰腺疾病的费用是昂贵的，同时存在潜在风险(如穿刺出血、穿孔、放射暴露等)，且其敏感性低，不能提供病因和预后相关信息。随着与胰腺炎相关的基因不断被发现，早期胰腺疾病的基因评估将变得越来越重要。但是，遗传学检测的推广应用仍受诸多因素限制，如临床医师工作繁忙，无法全面察觉复杂的各种病因及其相互作用；基因检测的费用昂贵，医疗保险尚未覆盖；获取基因数据和解读信息的方法尚未得到充分证实。本文就目前CP的遗传学研究现状和进展做一综述。

一、CP遗传学及其作用

与其他器官相比，胰腺的解剖学和功能相对简单，且受环境因素影响小，因而使得胰腺成为分析复杂疾病的最佳模型之一[3]。首先，CP的主要临床特征为炎症的症状和体征，而非病因学。防治该疾病须明确其潜在的病因学和个体化特异因素。由于胰腺并不直接暴露于外界环境中，其主要功能是合成消化酶和激素而非清除代谢性产物或外源性化学物质，损伤和炎症的原因与基因突变相关。其次，不同胰腺炎易感性和并发症的基因方面危险因素会出现不同的结果，因此需要个体化的诊疗方式，“精准医疗”成为全球医学界的关注热点。常染色体显性遗传的PRSS1相关遗传性CP为解读、咨询和处理孟德尔疾病的先证者和家族提供模型[4]。相似的是，囊性纤维化，一种重型CFTR突变的退行性疾病，为多系统遗传综合征提供了参考模型[5]。解读基因和突变对于早期发现胰腺炎易感性和复发的内在原因至关重要，可以阻止进一步昂贵和侵入性的诊断或治疗操作。此外，发现一系列表观上与单基因胰腺疾病相似的复杂基因型病例，有利于促进复杂疾病遗传咨询模型的研究[6]。

二、新发现的胰腺炎相关基因和突变

近年来，新发现与CP易感或保护性突变相关的基因不断增多。主要的易感基因包括PRSS1、CFTR、SPINK1和CTRC。PRSS1编码阳离子胰蛋白酶原，是人体胰液中最为常见的胰蛋白酶原亚型[7]。多项研究证实，多数PRSS1错义突变可导致胰蛋白酶原自身激活或胰蛋白酶稳定性增加，如D19A、D22G、K23R、N29I、N29T、R122H和R122C[8]。SPINK1基因编码胰腺分泌的胰蛋白酶抑制剂(PSTI)，是防止胰酶在胰腺腺泡细胞内提前激活的重要防御机制之一[9]。多项实验研究表明，CP患者可发生SPINK1基因的功能缺失性突变。CTRC编码糜蛋白酶C，可特异性降解所有人胰蛋白酶和胰蛋白酶原亚型，是防止胰酶自身激活的第二道防线[10]。目前在欧洲和亚洲人群中，已发现多个与CP相关的CTRC罕见突变[11-13]。CFTR编码囊性纤维化跨膜传导调节子，与前3个基因不同的是，其在导管和中心腺泡细胞中表达，主要功能是稀释和碱化富含蛋白的腺泡分泌物，从而阻止蛋白栓形成[14]。

近期发现与CP有关的基因还包括CLDN2、CPA1和CEL。Whitcomb等[15]发现CLDN2为存在致病风险的等位基因，与胰腺腺泡细胞中紧密连接蛋白的非典型定位相关，其纯合子患病风险更高，且与饮酒相互作用增加患病风险。Witt等[16]研究证实CPA1增加发生胰腺炎风险，可能与错误折叠诱导的内质网应激相关，而不是胰酶活性升高。Fjeld等[17]和Chen等[14]研究发现CEL与邻近CELP形成一个杂合等位基因，导致脂肪酶活性下降、分泌功能受损、胞内酶蓄积并引起自噬，这是第1个报道的直接与CP相关的脂肪酶基因。未充分证实的胰腺炎易感基因包括GGT1[18]、MYO9B[19]、MMP1[20]、MTHFR[21]、MCP1[22]、TNFA[23]和CTSB[24]。Mahurkar等[24]报道CTSB多态性与热带钙化性胰腺炎相关。

上述基因的致病过程尚存在多种复杂因素参与，如人种差异、基因与基因以及基因与环境的相互作用等。迫切需要新的模式和方法来将遗传因素整合入临床实践和精准医疗中。

三、基因检测的应用与争议

基因检测是理解和处理复杂疾病的关键方法，也是精准医学的基石，同时也是诸多疾病(如胰腺疾病)预测模型的核心内容。基因检测尽管可揭示患者终身潜在的致病突变，但其也存在一定的风险，尚存争议。如对患者自我管理和未来的健康问题产生难以预测的双重影响，包括健康保险和职业等。例如，Huntington疾病基因中谷氨酰胺的三核苷酸串联重复，部分患者的基因检测结果可能预测其年轻时即死亡，预后差[25]；在胰腺疾病中，PRSS1基因的获得性功能突变提示遗传性胰腺炎[26]；出现2个CFTR重型基因突变暗示囊性纤维化的发生[27]。然而，其他易感基因突变(如CTRC或CLDN2)就难以进行准确预测，但产生的风险也相对较低[12]。目前对部分罕见简单疾病的基因检测取得了良好的应用效果[28]，其过程包括仔细的检前问诊、检后观察、专业医师和遗传咨询家的指导等。随着准确且价格低廉的SNP芯片检测和下一代测序技术的广泛应用，获取大量基因信息变得更加便捷。但是这些复杂的数据如何规范使用尚存争议。

23andMe是美国第一家直接为消费者(direct to consumer, DTC)服务的精准基因检测公司，创建于2006年[29]，运营非常成功，目前已超过65 000例检测个体。通过使用SNP芯片，费用明显下降，可同时分析近60万个核苷酸多态[30]。为避免涉及高影响、潜在严重的结果，如Lynch综合征、FAP和其他家族性癌症相关突变，芯片上去除此类关键性的SNPs。相反地是，芯片上主要是标签SNPs，多与常见疾病相关(如心血管疾病、糖尿病和肥胖)。多数情况下，由于其提示的疾病本身的危险性低或者结果提示的表型明显(如肥胖)，因此其应用风险相对较低。尽管23andMe公司定位的市场检测，既能提供有医学价值和潜在可操作的健康报告，但仍未能获FDA批准。原因是该公司无法提供每个SNP的保真性和临床价值。其他关于DTC基因检测问题还包括消费者对报告不合理的解读，采取不正确的防治措施等。基因突变信息的非医学性风险是其潜在的基因歧视[31]。美国医学遗传学院建议患者的医学相关信息列表应尽可能少的暴露[32]。

总的来说，普通人群难以完全理解复杂基因检测结果的风险和影响。DTC基因检测可能引发不合理和非必要的医学防治措施，反而加重受试者的心理负担和精神压力。有学者提出，通过咨询及整合DTC结果可能改善其应用[33]。而临床应用的最大阻碍是大多数临床医师在忙碌的工作中无法且不可能通过充分培训来解读一系列复杂的遗传数据，尤其是复杂的临床和环境相互作用会出现不同的危险因素和结局。此外，个人是否有权利知道自身的详细基因信息，仍然是一个涉及伦理、法律和社会的争论问题。

四、遗传学在治疗中的应用

基因检测可以发现部分疾病的病因和发病机制，一方面可降低进一步诊断费用，另一方面也可明确疾病的治疗方式，实现早诊早治。例如，发现遗传综合征，如囊性纤维化，可立即明确治疗方式并可能及时阻止其他器官衰竭，并转至囊性纤维化治疗中心进行全面评估[5]。此外，使用氨氯地平治疗PRSS1功能获得性突变的遗传性胰腺炎，该研究证实使用钙离子通道阻滞剂是安全有效的[34]，但尚未见类似报道。未来仍需进一步前瞻性随机双盲临床试验来明确特定问题的最有效治疗方法。

目前基因检测研究的热点是其对糖尿病治疗的影响。胰腺外分泌疾病引起的继发性糖尿病称为胰源性糖尿病或3c型糖尿病，而CP继发的糖尿病占到了该型的75%左右[35]，且所有糖尿病患者中3c型占9%[36]。从治疗的角度来讲， 3c型糖尿病存在以下几个特点[37-38]：(1)3c型糖尿病是所有胰岛细胞均减少，而不仅是β细胞；患者常缺少反调节机制，如胰高血糖素和胰多肽缺乏，从而容易发生低血糖和其他代谢功能紊乱；(2)由于胰腺外分泌功能不足和明显的消化延迟，患者在就餐、外源性胰岛素输注和营养吸收之间可能出现不同步，从而影响胰岛素治疗效果；(3)使用肠促胰素(GLP-1拮抗剂，DPP-4抑制剂)对3c型无效，因其GLP-1水平可能已经处于较高水平[39]；(4)CP患者中胰腺导管腺癌(PDAC)的发生风险升高，糖尿病患者发生PDAC可能与漏诊的CP相关。因此，应该考虑使用基因检测来评估糖尿病患者发生CP的风险和最终的治疗方式。对于伴3c型糖尿病的严重或致残型CP患者，在胰岛数量完全消失前，可考虑行完全胰腺切除联合胰岛自体移植(TPIAT)早期移除胰腺，阻止糖尿病进展[40]。

五、小结

遗传检测的不断降价和推广为精准医学的快速发展提供新的机遇。尽管现实难题是目前解读遗传检测结果的能力远远不足，但是我们相信，基因检测技术将为社会带来更好和更为广泛的医疗应用价值。随着复杂疾病的特点在胰腺疾病中得到充分阐明，通过遗传信息的解读，胰腺的简单性为复杂疾病的处理提供参考依据。对于特定的胰腺疾病和基因型，需依托进一步的临床试验来决定其最佳治疗方式。

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(本文编辑：屠振兴)

10.3760/cma.j.issn.1674-1935.2016.05.018

200433 上海，第二军医大学长海医院消化内科，上海胰腺病研究所(邹文斌、廖专、李兆申)；法国INSERM U1078(陈建敏)

李兆申，Email: zhaoshen-li@hotmail.com

2015-09-15)