ADAM33与儿童支气管哮喘关联性研究进展

严磊，朱晓萍

1.贵州医科大学，贵州 贵阳 550004；

2.贵州医科大学附属医院贵州省儿童医学中心，贵州 贵阳 550004

支气管哮喘是儿童时期最常见的慢性气道疾病，通常出现广泛而多变的可逆性呼气气流受限，导致反复发作的喘息、气促、胸闷和(或)咳嗽等症状。哮喘可在任何年龄发病，大多始发于4~5岁以前，如不能及时诊治，随病程的延长还可以导致气道不可逆性缩窄和气道重塑。在“精准医疗”飞速发展的今天，从更微观的水平探究疾病发生的原因与机制已成为医学研究的主要趋势。解整合素-金属蛋白酶(a disintegrin and metalloprotese，ADAM33)基因已被证实为儿童哮喘易感性的遗传危险因素，为哮喘的临床诊治提供了新的思路。本文就ADAM33基因与儿童哮喘的相关研究进行综述。

1 遗传是儿童支气管哮喘发生的重要因素

支气管哮喘是一种以气道慢性炎症为特征的异质性疾病，其慢性炎症与气道高反应性相关，由嗜酸性粒细胞、肥大细胞、T淋巴细胞、中性粒细胞、气道上皮细胞等多种细胞以及细胞组分参与[1]。该病的发病机制涉及环境、遗传、免疫、神经等诸多方面，但目前大多数的学者认为，遗传为导致哮喘的最为重要的因素[2]。张克昌等[3]通过哮喘患儿与健康儿童的对比发现，CTLA-4基因与儿童哮喘易感性的增加有关。游海星等[4]的研究发现，TRPV1基因rs4790521和rs4790522两个位点的突变可通过诱导相应miRNA结合位点的改变而导致哮喘的发生。梁卓政等[5]通过对1 241例哮喘患者的研究发现，TIM-3-574 G>T基因多态性与汉族人群的支气管哮喘易感性密切相关，携带突变T基因者患支气管哮喘的风险将大大增加。从遗传学水平对哮喘的发病原因进行探究，为哮喘的治疗提供了大量的新的研究思路。例如在HEKKING等[6]对成人重度哮喘相关特定基因表达的研究发现，相较于儿童哮喘，成人哮喘的肥大细胞、嗜酸性粒细胞和3型固有淋巴细胞相关的基因表达水平明显增高，而与诱导肺损伤相关的基因的表达水平较低。因此我们可以将ADAM33与儿童哮喘的关联性进行单独的研究。

2 ADAM33基因多态性与儿童哮喘的关联

ADMA33是第一个通过定位克隆发现的哮喘易感性基因，该基因具有高度多态性，与气道高反应性和儿童哮喘的发生显著相关[7]。ADAM33属于1型跨膜酶原糖蛋白，位于20p13，长约14 kb，由21个内含子和22个外显子组成。该基因编码长813个氨基酸的金属蛋白酶，含有30个非翻译区和7个多态性位点。其主要生物学功能包括细胞活化、蛋白水解、分子修饰和释放、信号传导等[8]。ADAM33主要表达于平滑肌细胞、血管内皮细胞和成纤维细胞等间充质细胞，而在炎症细胞、上皮细胞中的表达较少。除了与哮喘的相关性以外，ADAM33与参与COPD的发生。WANG等[9]通过对亚洲人群COPD患者的痰液进行分析发现，ADAM33基因的Q-1和T1位点与气道炎症细胞和炎症因子显著相关。TAN等[10]对内蒙古人群的研究发现，ADAM33的T+1、T1、T2、S1、S2、Q-1和F+1等7个位点与COPD相关。

自2002年VAN等[11]首次发现ADAM33与哮喘患病率之间的关系以来，ADAM33基因逐渐成为哮喘遗传方向的研究热点。大量的相关研究已证实ADAM33基因的多态性与各地区、各人种人群哮喘发生的密切相关。阿不都吉力力·居来提等[12]通过Meta分析，研究了1 651例哮喘患者和1 639名健康者的ADAM33表达，发现T2多态性与哮喘的发病率下降有关，S2的多态性与哮喘发病风险升高有关，V4的多态性与哮喘无显著关联。张龄幻[13]对贵阳地区的153例哮喘儿童与103例健康儿童进行了对比研究，结果显示，ADAM33基因上ST+7位点纯合突变型TT基因型和CC+TC基因型与小儿哮喘的发生有关，为保护性因素。而ADAM33的V4、T2、S2、F+1、ST+4等位点与哮喘的发生无相关性。胡昕等[14]通过Meta分析，研究了3 918例中国哮喘患者与3 481名健康者的ADAM33基因多态性的关系，结果表明，T1位点模型(AA vs GG)、(A vs G)、(AA vs AG+GG)以及T2位点模型(AA vs AG+GG)为哮喘保护因素，且关系显著，S2位点和V4位点多态性与哮喘无相关性。上述研究中均显示V4位点与哮喘的发生无关，但在王建荣等[15]的研究中显示，ADAM33基因V4位点与乌鲁木齐地区的维吾尔族儿童的哮喘发病相关，是导致哮喘发生的易感因素。李宏彬等[16]的研究也显示，ADAM33基因的T2、V4位点与小儿哮喘的发生相关，并且与哮喘的严重程度相关。可以看到，在不同的研究中呈现出了不同的研究结论，在国外的相关研究中，也有类似的矛盾结论。但至少，ADAM33基因的多态性与哮喘的相关性是可以确定的。而具体结论差异产生的原因可能是个别研究中的研究样本数量较少，没有太大的统计学意义。又因为环境暴露是哮喘的重要诱发因素，所以还可能是基于基因-环境的交互作用，被环境暴露影响了遗传相关性。在一项对386名印度人的研究中发现，哮喘相关的ADAM33 ST+5 SNP的三种基因型为CC、TC、TT，在交通拥挤地区和非交通拥挤地区所占比例有明显的差异[17]。也说明了环境和基因变异的共同作用导致了哮喘发生的危险性增加。

3 ADAM 33与参与儿童哮喘发生的机制

虽然ADAM33与儿童哮喘的相关性已经得到证实，但ADAM33导致哮喘发生的机制还需要进一步的研究。目前获得大部分认可的是ADAM33在哮喘气道重塑中的作用。气道重塑是哮喘的重要特征，未经积极控制的儿童哮喘患者发生严重的气道重塑的风险很大。研究表明，ADAM33基因可以在间充质细胞中选择性表达，其表达水平的变化可能导致气道成纤维细胞和平滑肌细胞的功能异常，进而发生气道重塑[18]。DAVIES等[19]的研究发现，可溶性ADAM33在哮喘气道组织中显著增加，并且可不依赖炎症反应而起到重塑起作用，并且该作用是可逆的。在ADAM33沉默的小鼠接受过敏原暴露后，重塑和炎症都被显著抑制。但若在子宫内诱导或离体添加可溶性ADAM33后接受过敏原暴露，则可以导致出生后气道嗜酸性粒细胞显著增多和气道的高反应性。FANG等[20]的研究表明，ADAM33的转录具有组织特异性，高表达于肺平滑肌细胞和成纤维细胞，低表达于气道上皮细胞、T细胞和其他免疫细胞，其表达水平可能与气道平滑肌细胞和成纤维细胞的功能以及上皮细胞损伤修复有关。因此可以认为，ADAM33在气道重塑、气道高反应性和气道慢性炎症方面具有一定的作用。徐意芹等[21]的研究表明，与健康组织相比，哮喘患者的气道组织中的ADAM33呈高表达，并且其表达水平与哮喘的严重程度呈正相关。该研究还对相关机制进行探究，认为ADAM33的高表达增加了巨噬细胞的激活，并且促进了其对上皮组织的浸润，导致了气道的高反应性。在LIN等[22]的研究中还发现，ADAM33在OVA致敏大鼠的平滑肌细胞中呈高表达，并且进一步对ADAM33与气道平滑肌细胞力学的研究发现，ADAM33的表达与肌动蛋白、黏着斑蛋白的表达以及细胞的稳定性和牵引力呈正相关，表明ADAM33在哮喘的气道平滑肌功能紊乱中起到了介质作用。

还有研究对ADAM33参与气道重塑的具体机制进行了研究。血管重塑也是气道重塑的重要部分。血管内皮生长因子(VEGF)是哮喘患者血管结构变化、通透性改变以及新血管形成的重要介质，相关的动物实验显示，1,25(OH)2D3对VEGF的分泌有负向调控作用，能抑制气道平滑肌细胞的增殖。维生素D3的缺乏可导致气道平滑肌细胞质量的气道阻力的增加。KIM等[23]基于此的进一步研究显示，EGFR能够诱导ADAM33的表达，而1,25(OH)2D3则通过抑制VEGF的分泌，实现对ADAM33表达的调控，因此，在VEGF导致血管重塑的过程中，ADAM33可能扮演重要角色。还有体外实验表明，可溶性ADAM33可快速诱导内皮细胞分化以及新生血管的形成，从而参与血管重塑[23]。另外，TGF-β1对ADAM33的调节作用，也是ADAM33参与气道重塑的重要机制。TGF-β1在免疫调节、细胞增殖和分化中发挥重要作用，已被研究证实在气道重塑中具有重要的中介作用。FRISCHMEYER-GUERRERIO等[24]的研究表明，TGF-β1信号通路的中断可以增加患过敏性疾病的几率。TGF-β1在哮喘患者和哮喘模型大鼠的气道变态反应性炎症中明显增加。而TGF-β1能够通过促进ADAM33胞外域的脱落而抑制ADAM33的表达。所以，TGF-β1可能通过对ADAM33表达的调节而达到促进成纤维细胞增殖、分化的作用，并最终导致气道重塑。李宏彬等[16]的研究也显示，TGF-β1基因的T869C位点与ADAM33的T2和V4位点存在明显的交互作用。

IFN-γ是TH1细胞分泌的细胞因子，参与了气道慢性炎症中炎性细胞的调控，目前有相关研究认为IFN-γ的反应减弱与哮喘的发病机制相关，IFN-γ可抑制Th2细胞的活化，从而减少嗜酸性粒细胞在气道组织内的聚集、降低气道的高反应性。文进等[25]对IFN-γ浓度和刺激时间对ADAM33在气道平滑肌细胞的表达调控进行了研究，结果显示，IFN-γ的浓度与ADAM33基因的表达具有一定的相关性，随着IFN-γ浓度的升高，ADAM33的表达逐渐下降，但具体的作用机制如何，还需要进一步的研究。

4儿童哮喘中ADAM33的表观遗传

另外，ADAM33在哮喘发生中的作用也受表观遗传机制的调控。有相关研究对ADAM33的启动子CpG岛甲基化水平与ADAM33的表达的关系进行了分析，结果显示，ADAM33启动子CpG岛在ADAM33高表达的间充质细胞呈低水平的甲基化，而在ADAM33低表达的上皮细胞中呈高水平的甲基化，证实了甲基化对ADAM33表达水平的影响。在胡昕等[14]对ADAM33的甲基化水平与哮喘关联的研究中显示，哮喘患者的ADAM33基因CpG岛Ⅰ的甲基化程度较正常人更高，并且与患者的FEV1/FVC呈负相关，提示ADAM33的甲基化程度与哮喘的发生和肺功能有关。也有相关研究指出，正常人与哮喘患者的ADAM33的启动子甲基化水平没有显著的差异[26]，但这些研究中也发现，ADAM33基因表达的抑制是通过染色质修饰而实现的。导致不同研究结果的原因可能与环境暴露有关，例如空气污染、吸烟、过敏原暴露等。

5 结语

虽然ADAM33基因与儿童哮喘的相关性已经得到了大量的研究证实，但相关研究中针对ADAM33的基因多态性与哮喘的关联存在许多矛盾的结论。有许多因素可能导致结论的差异，比如环境的不同、人群、样本量大小等。因此，想要更加准确的探寻ADAM33与哮喘的关联，还需要进行不同种族、不同环境暴露、更大规模的人群的研究。以达到为儿童哮喘高危患者筛查提供帮助，并为哮喘患者提供更好的环境回避策略的目的。明确ADAM33参与哮喘的机制，对开辟儿童哮喘治疗的新思路具有重要意义。目前已经证实ADAM33在哮喘的气道重塑中担任重要的角色，与促进新生血管形成、细胞的增殖和分化密切相关，相关机制的研究也有了一定的进展，但仍需要进一步的研究，希望能够延缓或阻止儿童哮喘患者出现气道不可逆性的缩窄和气道重塑。有关ADAM33是否参与了哮喘患者气道慢性炎症的发生以及具体的发生机制等也还尚未明确，需要进一步的探索。目前有关哮喘中ADAM33的表观遗传学机制的研究较少，基于目前的研究可以认为环境中的过敏原与化学物质可能影响ADAM33的甲基化，导致负面的生物学效应，但仍需要在更多的人群去明确表观遗传学和环境因素的影响。