骨结核易感性与非人类白细胞抗原基因的研究进展

张盛珣, 梁 亮, 简月奎

(1. 贵州大学, 贵州 贵阳, 550025; 2. 贵州医科大学, 贵州 贵阳, 550025;3. 贵州省人民医院 骨科, 贵州 贵阳, 550002)

2019年10月17日，世界卫生组织(WTO)发布的《2019年全球结核性报告》[1]提到, 2018年全球新发结核病患者约700万，高于2017年的640万。2020年10月14日, WTO发布的《2020年全球结核性报告》[2]提到，当年全球的结核病潜伏感染人群约为20亿，这比17年的潜伏感染者多了3亿。随着新型冠状病毒肺炎(COVID-19)的流行, 2020年1—6月新发结核患者数量不断升高[2]。结核分为肺结核及肺外结核，而10%的肺外结核病主要发生在骨骼[3], 也就是骨结核(BTB)。

BTB是一种导致骨关节炎性浸润、骨坏死和骨吸收的溶骨性病变[4], 目前该疾病发病分子机制仍未完全明确。BTB包括脊柱结核、胸椎结核、骨关节结核等，最常见的BTB发生在脊柱内，好发于胸腰椎，常见的症状为疼痛、肿胀、功能障碍、四肢肌肉萎缩、关节及脊柱畸形，甚至出现瘫痪[5-6]。目前，国内外研究[7-9]表明，结核易感基因主要分为人类白细胞抗原(HLA)基因和非HLA基因，其中非HLA基因包括细胞因子基因、维生素D受体基因等。本研究就国内外有关非HLA基因多态性在BTB中的表达情况进行综述。

1 BTB与维生素D受体基因多态性

维生素D在骨代谢中无法替代，其大多功能由位于12号染色体长臂q13～14的维生素D受体(VDR)基因介导调节。VDR是结核病遗传易感性的主要候选基因之一[10]。VDR基因由4个多态性区域组成, 1个位于起始密码子处，可通过限制酶Fok Ⅰ检测，会导致VDR蛋白结构发生改变[11]; 3个位于3′末端，可分别通过限制酶Bsm Ⅰ、Apa Ⅰ和Taq Ⅰ检测[12]。SELVARAJ P等[13]对64例脊柱结核患者的血液样本进行研究，发现脊柱结核患者中Fok Ⅰ-FF基因型及Bsm Ⅰ-Bb基因型表达较显著。PANWAR A等[14]通过对106例脊柱结核患者及同等数量健康志愿者采用聚合酶链反应测序法分析VDR基因多态性，结果显示杂合的VDR-TaqⅠ基因在脊柱结核患者中显著表达。WANG G H等[15]对150例脊柱结核患者的外周血样本进行PCR-RFLP分析VDR-FokⅠ多态性，发现ff基因型显著表达于脊柱结核的临床中，这与SELVARAJ P等研究结果相反。张嘉伟等[16]也发现VDR基因ApaⅠ酶切位点多态性与中国广东地区汉族人群骨关节结核易感性相关，且ApaⅠ-AA基因型可能是其易感基因型。

上述结果提示，目前对于Fok Ⅰ多态性的研究还存在分歧。国外学者认为Fok Ⅰ-ff不是BTB易感基因，而国内学者则认为Fok Ⅰ-ff是BTB易感基因。研究结论存在分歧的原因可能是研究人群的地域因素或研究样本数量不同。BTB与Bsm Ⅰ、Apa Ⅰ和Taq Ⅰ位点之间也有相关性，但研究较少，加强BTB与FokⅠ多态性的研究对于BTB诊断及治疗都具有较强的意义。

2 BTB与细胞因子基因

2.1 白细胞介素(IL)基因

IL是一种淋巴因子，在白细胞或免疫细胞间相互作用。吴昭元等[17]利用DNA测序方法对125例骨关节结核患者及150例健康体检者进行研究，结果显示IL-23受体rs10489629T/C、rs10889675C/A位点多态性可能与广西壮族人群骨关节结核易感性有关，但并未指出具体发病机制。MA J M等[18]对129例脊柱结核患者和106例健康对照者进行了TaqMan-MGB探针法检测，结果表明IL-10基因的rs1800871(A/G)多态性与脊柱结核的易感性有关，且携带G等位基因会增加脊柱结核的风险。

2.2 肿瘤坏死因子-α(TNF-α)基因

TNF-α是由巨噬细胞在细菌感染时产生的一种炎性细胞因子[19]。ZHENG M F等[20]对240例脊柱结核患者进行检测，发现脊柱结核患者在TNF-α基因的TNF-α-857多态性上表现出T等位基因和CT基因型的显著高频率，表明TNF-α的TNF-857多态性是脊柱结核的危险因素，可能参与中国人群脊柱结核的发生发展。ZHOU Y等[21]通过对183脊柱结核患者及362例健康志愿者进行基因多态性分型，结果表明TNF-α-238 A等位基因是针对脊柱结核的保护因子。HUANG W等[22]也通过一系列的数据分析发现, TNF-α-308、TNF-α-238 基因多态性与骨关节和脊柱结核风险之间无显著关联，TNF-α基因多态性可能不会导致骨关节和脊柱结核。

2.3 干扰素-γ(IFN-γ)基因

IFN-γ属于Ⅱ型干扰素。在MTB入侵机体时, IFN-γ会激活巨噬细胞，抑制细菌的生长繁殖，发挥结核免疫保护调控功能。张庭等[23]对113例脊柱结核患者及114名健康对照者进行检测，发现干扰素的诱导酶寡腺苷酸合成酶(OAS)，其OAS1基因可能通过Ⅱ型IFN通路影响脊柱结核的形成。胡德新等[24]选取杭州市红十字会医院2016年4月—2018年9月78例脊柱结核患者及100例健康志愿者进行研究，结果表明脊柱结核与IFN-γ rs2430561位点基因多态性有关，且A等位基因为其易感基因，IFN-γ表达可能受该位点基因多态性影响。曹太见等[25]发现青海地区藏族脊柱结核患者中IFN-γ rs2430561 A存在差异性表达，这些基因的多态性可能与青海地区藏族脊柱结核的发病相关。

由此可见，细胞因子IL、TNF-α、IFN-γ均与BTB的发病存在一定的相关性。鉴于研究样本地区环境不同、数量不同、种族不同等因素，导致研究结果存在一定的差异性，因此细胞因子与BTB发病的相关性仍需进一步研究。

3 BTB与转录因子基因

Kruppel样因子 4 (KLF4)是一种真核生物锌指蛋白的转录因子，具有结合位点特异性[26]。牛宁奎等[27]发现KLF4基因在BTB患者中表达最显著。王骞等[28]发现脊柱结核患者的外周血中KLF4、巨噬细胞表面的Toll样受体-2 (TLR-2)、核转录因子(NF-κB)基因在mRNA水平均呈高表达，提示KLF4基因在BTB患者中具有较高的表达，但该基因所涉及的通路并未清晰提出，具体致病机制还需深入研究。

4 BTB与甘露糖结合凝集素基因

甘露糖结合凝集素(MBL)是一种甘露糖结合凝集素，参与抗微生物免疫反应[29]。ZHENG M F等[20]对240例脊柱结核患者进行检测，发现甘露糖结合凝集素2(MBL2)基因携带者对脊髓结核易感。MBL2与MTB结合可能作为调理素，促进吞噬作用，从而影响对脊髓结核的炎症反应。LI J等[30]对中国汉族人群的 183例肺结核患者、177 例BTB 患者和360 例健康对照者进行了基因分型，未发现MBL2 基因(rs11003125)与BTB相关。由此可见，关于MBL2基因和BTB易感性的研究报道较少且具有争议性。

5 BTB与其他基因

微小RNA(miRNA)是在基因转录后水平调节基因的表达的长度20～25 nt的内源性小RNA[31]。基质金属蛋白酶(MMPs)是一类蛋白水解酶，具有多种生理功能，被认为在结核的发病机制中起着关键作用[32]。YANG C Z等[33]对26例由脊椎结核患者和31名健康个体进行逆转录定量聚合酶链反应、蛋白质印迹分析和ELISA检测，结果提示miR-155可能通过调节MMP-13基因的表达来调节椎间盘中相关蛋白的表达水平，这会促进疾病的发展。周凤珍等[34]研究发现MMP-1基因1607位点基因突变可能与中国杭州市居民对脊柱结核易感性有关，且MMP-1基因的2G等位基因为易感基因。

嘌呤能离子通道型受体7(P2X7R)是嘌呤受体的一个亚型[35]。ZHOU Y等[36]对324名健康的对照者和179例脊柱结核患病者进行基因分型，发现MTB感染诱导P2X7R基因上调，这与ATP的积累和随后的释放相平行，从而导致单核细胞或巨噬细胞的凋亡。Fat-1基因是一种在肿瘤的发生发展中起重要调节作用的抑癌基因[37-38]。沈健等[39]采用实时荧光反转录聚合酶链式反应方法进行研究，结果发现Fat-1基因rs1280098位点多态性与脊柱结核的发病相关，且Fat-1基因的突变会导致脊柱结核易感性增加。因此，BTB的发病还与许多基因相关，但其多态性受地理因素、种族因素等影响，还需进一步扩大样本量进行验证。BTB相关非HLA基因分类图见图1。

图1 BTB相关非HLA基因分类图

6 总结与展望

研究[40]发现BTB的产生是各种激素基因、细胞因子、转录因子以及多基因途径共同调控，非HLA类基因的异常表达也逐渐被揭示。BTB与VDR基因的Fok I多态性、TNF-α基因多态性及MBL2易感性的研究具有争议性，并且BTB与细胞因子基因、CCNL1 基因、P2X7R基因等其他调控基因的分子机制也不清楚。对此，结合地理、民族、环境及个体差异等因素，对具有争议性的Fok I多态性、TNF-α基因多态性及MBL2易感性进行研究，找出BTB患者中Fok I多态性显著表达基因型，而BTB的形成与TNF-α基因多态性及MBL2易感性的关联性将会促进BTB的研究。

现阶段BTB的发病率愈发严重，而BTB对患者本身也会产生严重的病理损害[39]。目前大部分研究仅说明了部分基因在BTB患者中是否显著表达，但具体分子机制并无详细说明，只有小部分基因调控机制被揭示。为了更全面地了解BTB发病的分子机制，不仅要开发新基因的研究，还要结合既往研究对已发现的相关基因调控机制进行补充研究。相信随着研究的逐步展开，将会为研究BTB发病机制和治疗干预开启一片新的领域。