CHI3L1基因多态性与支气管哮喘患儿吸入性糖皮质激素疗效的关系Δ

陈瑞东，谢 菲，赵 洁，徐春艳，昝春香，田文秋，伊文霞，岳 彬

(1.沧州市中心医院儿科，河北 沧州 061000； 2.沧州市中心医院儿保科，河北 沧州 061000)

支气管哮喘是儿童期最常见的慢性呼吸系统疾病，目前我国儿童支气管哮喘的诊治虽然取得了较大进展，但仍然有>20%的患儿未达到良好控制，其预防和治疗的相关领域一直是研究热点[1-2]。《全球哮喘防治创议》将支气管哮喘纳为异质性疾病范畴，认为多基因遗传因素在支气管哮喘发生发展中发挥重要作用[3]。吸入性糖皮质激素为儿童支气管哮喘一线长期控制药物，但较多患儿对其治疗存在明显个体差异，考虑与个体遗传学组成差异有关[4]。随着药物遗传学理论的逐渐成熟，至今已发现多种与吸入性糖皮质激素疗效相关的受体基因[5-6]。几丁质酶3类似物1(CHI3L1)为新近发现的一种支气管哮喘发生相关基因，其编码产物几丁质酶样蛋白40(YKL-40)已被证实参与支气管哮喘气道炎症和重构[7-8]。另有研究报道，吸入性糖皮质激素布地奈德能下调慢性阻塞性肺疾病小鼠肺组织YKL-40表达[9]。因此，推测CHI3L1基因多态性可能影响吸入性糖皮质激素的疗效。rs883125、rs4950928和rs10399805为CHI3L1基因常见位点，本研究旨在分析CHI3L1基因rs883125、rs4950928、rs10399805位点多态性与支气管哮喘患儿吸入性糖皮质激素疗效的关系，以期为指导临床个体化治疗提供参考。

1 资料与方法

1.1 资料来源

选取2019—2020年我院收治的142例支气管哮喘患儿为观察组，其中男性86例，女性56例；年龄2～12岁，平均(6.15±2.17)岁；体重11～45 kg，平均(26.54±5.27) kg；身高78～157 cm，平均(114.36±10.74) cm。纳入标准：(1)符合《儿童支气管哮喘诊断与防治指南(2016年版)》[10]中支气管哮喘诊断标准；(2)慢性中度持续期[10]；(3)年龄≤12岁；(4)临床资料完整；(5)患儿家属或监护人知情研究并签署同意书。排除标准：(1)急性或缓解期者；(2)间歇状态、轻度持续和重度持续者；(3)对本研究使用的药物过敏者；(4)先天气道、肺组织发育异常者；(5)合并支气管扩张、过敏性鼻炎、呼吸衰竭、肺结核和气道内阻塞性疾病者；(6)近2周内有呼吸道感染史者；(7)近4周内有糖皮质激素使用史者；(8)血液系统、免疫系统疾病者；(9)3代直系亲属中有其他遗传性疾病者；(10)先天性心脏者。另外，选取同期92例体检健康儿童为对照组，其中男性52例，女性40例；年龄2～12岁，平均(6.24±2.09)岁；体重12～45 kg，平均(26.75±5.36) kg；身高77～158 cm，平均(115.01±10.52) cm。两组儿童的一般资料具有可比性。本研究经伦理委员会批准。

1.2 CHI3L1基因多态性检测

采集观察组患儿入院时和对照组儿童体检时静脉血5 mL，置于依地酸二钠抗凝管中充分混匀，3 000 r/min离心10 min(离心半径10 cm)，弃血清，余下血细胞，进行单核苷酸多态性检测：采用全血基因组DNA提取试剂盒(上海瓦兰生物科技有限公司，货号：wlb1311)提取DNA，紫外分光光度法检测DNA纯度和浓度，提取纯化后基因组DNA样品定量稀释，进行聚合酶链反应(PCR)，反应体系为10×缓冲液2 μL，去离子水9 μL，特异性限制性内切酶1 μL；反应条件为94 ℃预变性5 min，94 ℃变性30 s，50 ℃退火30 s，72 ℃延伸40 s，循环45次；琼脂糖凝胶电泳检测PCR产物，将测序样品送至上海瓦兰生物科技有限公司纯化测序。通过美国国立生物技术信息中心大型数据库筛选CHI3L1基因，最终选定rs883125、rs4950928和rs10399805位点，引物序列设计和合成由上海瓦兰生物科技有限公司完成，见表1。采用Mass ARRAY-IPLEX质谱阵列法检测CHI3L1基因rs883125、rs4950928和rs10399805位点单核苷酸多态性。

表1 PCR引物序列

1.3 治疗方法

观察组患儿接受常规止咳、化痰、平喘、维持电解质、纠正酸碱平衡和吸氧等对症治疗后，使用吸入用硫酸沙丁胺醇溶液[规格：2.5 ml∶5 mg(以沙丁胺醇计)](<4岁1次0.25 mL，4～8岁1次0.5 mL，>8岁1次1 mL)+吸入用布地奈德混悬液(规格：2 mL∶1 mg)(1次0.5 mL)，雾化吸入，1日2次，治疗12周。

1.4 肺功能检查

治疗前后使用麦邦MAS-99肺功能检测仪检查观察组患儿的用力肺活量(FVC)、第1秒用力呼气容积(FEV1)和FEV1/FVC比值，计算治疗前后FVC、FEV1、FEV1/FVC的差值。

1.5 疗效评定标准

根据《儿童支气管哮喘诊断与防治指南(2016年版)》[10]评价观察组患儿治疗12周后近4周的哮喘症状控制水平。(1)<6岁：①持续至少数分钟的日间症状>1周1次；②夜间因哮喘憋醒或咳嗽；③应急缓解药使用>1周1次；④因哮喘而出现活动受限；良好控制为无上述各项；部分控制为存在①②项；未控制为存在③④项。(2)≥6岁：①日间症状>1周2次；②夜间因哮喘憋醒；③应急缓解药使用>1周2次；④因哮喘而出现活动受限；良好控制为无上述各项；部分控制为存在①②项；未控制为存在③④项。良好控制患儿纳入疗效良好组，部分控制和未控制患儿纳入疗效不良组。

1.6 统计学方法

2 结果

2.1 观察组与对照组患儿CHI3L1基因rs883125、rs4950928和rs10399805位点基因型频率比较

CHI3L1基因rs883125、rs4950928和rs10399805位点基因型均符合H-W平衡定律。两组患儿rs883125、rs4950928位点基因型频率的差异有统计学意义(P<0.05)；观察组患儿rs883125位点GG基因分布频率明显高于对照组，rs4950928位点CC基因分布频率明显低于对照组，CG基因分布频率明显高于对照组，上述差异均有统计学意义(P<0.05)；两组患儿rs10399805位点基因型频率的差异无统计学意义(P>0.05)，见表2。

表2 观察组与对照组患儿CHI3L1基因rs883125、rs4950928和rs10399805位点基因型频率比较[例(%)]

2.2 观察组不同疗效患儿CHI3L1基因rs883125、rs4950928和rs10399805位点基因型频率比较

观察组患儿均遵医嘱完成12周的治疗，其中98例哮喘症状控制良好，33例部分控制，11例未控制。疗效良好组与疗效不良组患儿rs883125、rs4950928位点基因型频率比较，差异有统计学意义(P<0.05)；疗效良好组患儿rs883125位点GG基因分布频率明显低于疗效不良组，rs4950928位点CC基因分布频率明显高于疗效不良组，差异均有统计学意义(P<0.05)；疗效良好组与疗效不良组患儿rs10399805位点基因型频率比较，差异无统计学意义(P>0.05)，见表3。

表3 不同疗效观察组患儿CHI3L1基因rs883125、rs4950928和rs10399805位点基因型频率比较[例(%)]

2.3 治疗前后观察组患儿CHI3L1基因rs883125、rs4950928和rs10399805位点各基因型肺功能指标的差值比较

治疗前后，观察组CHI3L1基因rs883125、rs4950928位点的患儿肺功能指标的差值比较，差异有统计学意义(P<0.05)；rs883125位点CC型、CG型患儿的FVC、FEV1和FEV1/FVC的差值明显高于GG型，rs4950928位点CC型患儿的FVC、FEV1和FEV1/FVC的差值明显高于CG型、GG型，GG型患儿的FVC、FEV1和FEV1/FVC的差值明显高于CG型，上述差异均有统计学意义(P<0.05)；治疗前后，观察组CHI3L1基因rs10399805位点各基因型患儿FVC、FEV1和FEV1/FVC的差值比较，差异均无统计学意义(P>0.05)，见表4—6。

表4 观察组CHI3L1基因rs883125位点各基因型患儿治疗前后肺功能指标的差值比较

表5 观察组CHI3L1基因rs4950928位点各基因型患儿治疗前后肺功能指标的差值比较

表6 观察组CHI3L1基因rs10399805位点各基因型患儿治疗前后肺功能指标的差值比较

3 讨论

支气管哮喘为多种细胞和细胞组分共同参与的一种以气道炎症和气道高反应性为特征的异质性疾病，目前尚未完全明确其发病机制[1]。但越来越多的研究结果表明，支气管哮喘是多基因带有遗传性的疾病，若父母一方患有支气管哮喘，子女患支气管哮喘的概率将增加2～5倍，其患病率随着亲缘关系靠近而增加[11]。分子生物学和遗传学研究结果证实，基因多态性与支气管哮喘发生发展密切相关。Averyanov等[12]的研究结果显示，细胞因子信号转导抑制因子5基因rs6737848位点与支气管哮喘发生有关。Lee等[13]的研究结果显示，肿瘤坏死因子α基因rs1800629位点与屋尘螨导致的支气管哮喘有关。

CHI3L1基因位于染色体1q31-32，根据其所处位置推测其可能在免疫反应中发挥作用，既往研究结果也表明，其编码产物YKL-40与炎症介质周围巨噬细胞堆积程度成正相关，能特异性识别外周T细胞，是炎症反应和免疫反应靶目标[14]。全基因组关联研究结果发现，CHI3L1基因多态性可能是儿童支气管哮喘的易感因素，其编码的YKL-40可能成为监测病情变化的标志物[7]。但也有研究者认为，CHI3L1基因多态性与支气管哮喘无关[15]。本研究结果显示，观察组患儿rs883125位点GG和rs4950928位点CG基因分布频率明显高于对照组，rs4950928位点CC基因分布频率明显低于对照组，差异均有统计学意义(P<0.05)，提示rs883125位点GG和rs4950928位点CG基因可能提高儿童患支气管哮喘风险，rs4950928位点CC基因可能降低儿童患支气管哮喘风险，与文献报道一致[16]。但本研究结果显示，观察组与对照组患儿rs10399805位点基因型频率分布的差异无统计学意义(P>0.05)，与既往研究报道存在差异。Sohn等[17]的研究结果指出，过敏患者rs10399805位点T型等位基因显著高于正常人群，且伴有YKL-40表达上调。Usemann等[18]的研究结果也显示，支气管哮喘患儿rs10399805位点T型等位基因显著高于正常儿童，与YKL-40表达、呼吸道症状和肺功能变化相关。考虑与种族、地域、环境、生活习惯和纳入标准等因素有关，且儿童处于生长发育阶段，各年龄段哮喘患儿的呼吸系统存在不同的解剖、生理、免疫和病理特点。

支气管哮喘基因多态性的发现为临床个体化治疗提供了新的思路，大多支气管哮喘患儿使用吸入性糖皮质激素后可获得良好控制，但部分患儿即使长期规范或大剂量使用吸入性糖皮质激素仍然不能获得良好控制[19-20]。因此，有必要从个体遗传因素方面寻找可预测吸入性糖皮质激素敏感性的指标，以指导临床实现精准医疗。吸入性糖皮质激素给药后，药物可直接接触气道表明黏膜上皮细胞发挥抗炎、抗过敏反应和解痉平喘等作用[4]。研究结果表明，黏膜炎症细胞中CHI3L1基因表达明显上调[21]。且研究结果证实，YKL-40参与支气管哮喘气道炎症和重构[8]。因此，推测CHI3L1基因可能与吸入性糖皮质激素疗效有关。本研究结果显示，疗效良好组患儿rs883125位点GG基因分布频率明显低于疗效不良组，rs4950928位点CC基因分布频率明显高于疗效不良组，差异均有统计学意义(P<0.05)，证实了先前的推测，说明rs883125、rs4950928位点与吸入性糖皮质激素疗效有关。不同疗效支气管哮喘患儿rs10399805位点基因型频率比较，差异无统计学意义(P>0.05)，提示rs10399805位点与吸入性糖皮质激素疗效无关。气道阻力增加是支气管哮喘的主要病理生理特征，表现为肺通气功能指标(FVC、FEV1和FEV1/FVC)显著降低，因此，肺通气功能是确诊和评价支气管哮喘控制程度的重要依据[1]。为进一步探讨CHI3L1基因多态性与吸入性糖皮质激素疗效的关系，本研究观察了肺功能指标改善情况，结果显示，rs883125位点CC型、CG型与GG型，rs4950928位点CC型与CG型、GG型，rs4950928位点GG型与CG型患儿间的FVC、FEV1和FEV1/FVC差值的差异均有统计学意义(P<0.05)，进一步证实rs883125、rs4950928位点与吸入性糖皮质激素治疗后肺功能改善情况有关。

综上所述，CHI3L1基因rs883125、rs4950928位点单核苷酸多态性与吸入性糖皮质激素疗效相关，建议对携带rs883125位点GG基因型和未携带rs4950928位点CC基因型的支气管哮喘患儿选用其他药物治疗。