维生素D受体基因遗传多态性与银屑病的关系

2022-11-21万多艳综述刘军麟审校

海南医学 2022年18期

万多艳综述刘军麟审校

海南医学院第二附属医院皮肤性病科，海南海口 570100

基于维生素D骨骼外研究增多，研究表明局部用维生素D类似物对银屑病有治疗作用，且其治疗反应随角质形成细胞维生素D受体基因(vitamin D receptor gene，VDR)mRNA表达的变化而变化[1]，因此VDR基因在银屑病中的作用受到了学者们的关注。随着全基因组关联分析、全基因组外显子测序等技术对银屑病易感基因研究的深入，本文对国内外近年来银屑病与维生素D受体基因多态性的相关文献综述，以期为发现银屑病易感人群、早期预防、治疗及进一步研究奠定基础。

1 银屑病与VDR基因

1.1 银屑病的定义银屑病是一种慢性、复发性、炎症性、系统性疾病，是多种因素相互作用的多基因遗传病。典型表现为鳞屑性红斑或斑块，可局限或广泛分布。

1.2 VDR基因的结构和功能人类的VDR基因位于染色体12q12～q14，包括8个编码氨基酸的外显子(外显子2～9)和6个非翻译外显子(外显子1a～1f)、8个内含子和2个启动子[2-4]。VDR基因含有多个功能域，是一种转录因子，属于核受体超家族成员之一，约有200多个单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphisms，SNPs)[5]。该基因编码蛋白由427个氨基酸残基构成，分子量48 kDa。维生素D通过其活性形式与VDR结合后，通过降低核因子κB(nuclear factor-κB，NF-κB)水平，进而抑制干扰素的分泌和IL-12的合成[6]，调节核因子(nuclear factor，NF)活化、抑制NF-κB活性，降低NF-κB基础值[7]，最终发挥免疫调节、增殖、分化、凋亡和血管生成等生物学功能[8]，同时尚可改善T细胞增殖、促进调节性T细胞的生成、促进单核细胞向巨噬细胞分化、调节巨噬细胞反应及抑制巨噬细胞释放炎性因子等作用。

1.3 VDR基因的6个SNP其包含200多个SNP，其中一些与包括银屑病在内的疾病的发病机制有关。在VDR基因与银屑病关系的研究中，下面6个SNP研究较多：ApaI C＞A(rs7975232)、BsmI G＞A(rs1544410)、TaqI T＞C(rs731236)、FokIC＞T(rs2228570)、A-1012G A＞G(rs4516035)和Cdx2(rs11568820)。ApaI和BsmI都位于内含子8上，TaqI位于外显子9上，FokI位于5'末端的外显子2上，A-1012G A＞G(rs4516035)位于外显子1A转录起始位点[9]和Cdx2(rs11568820)位于外显子1[10]。本文拟对上述6个SNP与银屑病的关系进行综述。

2 VDR基因的6个SNP与银屑病之间的关系

2.1 ApaI(rs7975232)一项来自日本独协大学医学院皮肤科OKITA等[11]的研究，研究对象包括50例银屑病患者和86名正常对照者，研究表明：银屑病患者和对照者之间在ApaI基因型与在以上两组人群中血清天门冬氨酸氨基转移酶、甘油三酯水平方面无显著差异，但AA基因型相关的血清谷丙转氨酶水平明显高于aa基因型(P＜0.02)。因此可得出VDR AA基因型银屑病患者其肝功能损害明显的结论。其原因在于：有学者证明维生素D3和1,25(OH)2D3可显著促进肝部分切除术后肝功能恢复，维生素D在正常细胞中具有促进肝细胞再生能力[12]。因而推测：银屑病患者中具有AA等位基因型的ALT水平升高是由于肝细胞再生受到抑制，同时该基因型患者的维生素D3并不参与肝细胞再生、肝细胞中的脂质增加，导致AA基因型银屑病患者肝功能易受损。在临床工作中，具有VDRAA基因型银屑病患者密切关注肝功能情况，必要时予护肝治疗。一项来自海南医学院第二附属医院的研究显示，通过110例银屑病患者和183名对照者对VDR基因多态性rs2228570、rs731236、rs1544410和rs7975232研究，并得出结论：银屑病患者rs7975232的等位基因A比率较对照者增高，二者比率为39.09%：27.05%，OR(95%CI)=1.731(1.213～2.471)，并且与GA基因型相比，AA基因型个体对银屑病易感，AA基因型OR(95%CI)=2.404(1.085～5.328)，P=0.034；GA基因型OR(95%CI)=2.143(1.283～3.579)，P=0.005[13]。银屑病皮损面积和严重程度指数(psoriasis area and severity index，PASI)＜3的患者中，rs7975232 CC基因型对卡泊三醇的反应率显著高于其他基因型患者(χ2=9.172，P=0.010)。进而得出具有rs7975232 CC基因型患者外用卡泊三醇疗效较其他基因型患者更为敏感，可优先使用。该研究表明rs7975232和rs2228570/rs731236/rs1544410/rs7975232-CTGA分别是VDR基因的银屑病易感位点和单倍型[OR(95%CI)=1.907(1.132～3.214)，P=0.020]，但该研究的局限在于样本量不是很大，且只局限于中国汉族人，需要更大的样本量去验证。一项来自韩国高丽大学医学中心内科、风湿病科LEE等[6]的Meta分析得出在整个研究人群中，银屑病和ApaI的A等位基因之间没有关联[OR(95%CI)=1.04(0.86～1.26)，P=0.69]。按种族分层显示，高加索人或亚洲人中的银屑病与ApaI等位基因之间没有关联[OR(95%CI)=0.89(0.75～1.06)，P=0.18、OR(95%CI)=1.18(0.89～1.55)，P=0.24]。在整个研究人群或白种人或亚洲人中，银屑病风险与ApaI多态性之间没有显著关联。一项LI等[14]的Meta分析中得出VDR rs7975232多态性不被认为是日本(银屑病患者与对照者AA基因型比率分别为8.0%：10.5%，银屑病患者中ApaI基因型没有显著差异)[11]、意大利[对照者和银屑病患者rs7975232：T＞G多态性与TT基因型比较中发现：GG基因型OR(95%CI)=0.94(0.36～2.45)，P=0.90和TG基因型OR(95%CI)=0.87(0.44～1.76)，P=0.71，提示银屑病风险与ApaI基因型之间无显著差异][15]、克罗地亚[rs7975232的AA、aa基因型OR(95%CI)分别是1.18(0.78～1.79)、1.2(0.7～2.04)，P=0.95][16]或埃及(患者χ2=0.84，P=0.36与对照组χ2＜0.01，P=0.94之间的ApaI基因型频率没有显著差异)[17]的银屑病病例的危险因素。一项包含亚洲、高加索人群的Meta分析研究对于ApaI多态性及其与银屑病的关系，得出等位基因a与A在整个样本中无显著性差异[ORrandom-effect model(95%CI)=1.034(0.784～1.364)]。在高加索人群中等位基因a是疾病的风险等位基因ORfixed-effect model=1.398(1.011～1.934)，表明ApaI多态性可能是高加索人银屑病的易感位点[18]。该多态性位于3'末端的内含子8上，不直接参与蛋白质编码，但却能影响VDR的表达。对此有以下两种解释：其一解释通过破坏VDR mRNA转录的剪接位点，导致蛋白产物被截短或剪接；另一个解释涉及VDR mRNA稳定性的变化，因为内含子可能影响mRNA产物的水平[19]，进而影响蛋白质编码，最终在表达控制中发挥作用。

2.2 TaqI(rs731236)在一项土耳其地区的DAYANGAC-ERDEN等[20]的研究中，研究对象为51例土耳其有家族史的银屑病患者(寻常性银屑病和银屑病关节炎)和100名对照者，患者TT基因型频率较对照组高(51%：35%，P≤0.05)，患者中T等位基因频率较对照组高(73.5%：59.5%，P≤0.025)。T等位基因频率在银屑病关节炎患者中显著增高(91.7%，P≤0.05)。关于卡泊三醇治疗的反应，无反应患者的TT基因型和T等位基因频率高于对照组，比率分别为63.6%：35%，P≤0.025；81.8%：59.5%，P≤0.01，研究得出TaqI多态性与土耳其人群的家族性银屑病有关，具有T等位基因的土耳其银屑病患者显示出对卡泊三醇治疗有抵抗性。由此研究提示具有T等位基因的土耳其地区银屑病患者中对卡泊三醇疗效欠佳。在TaqI研究中观察到该SNP和银屑病关节炎相关联，而不是银屑病本身相关联。VDR TaqI多态性研究中观察到的关联性可能是由于与致病性变异强连锁不平衡(strong linkage disequilibrium，LD)引起的。研究表明TaqI多态性是高加索人银屑病易感性的危险因素。韩国高丽大学医学中心内科、风湿病科LEE[6]的Meta分析，其研究中TaqI TT基因型与银屑病之间存在显著关联[OR(95%CI)=1.26(1.03～1.54)，P=0.03]。在一项克罗地亚地区STEFANIC等[21]的分析中得出，白种人受试者TaqI t等位基因与银屑病风险相关[OR(95%CI)=0.77(0.64～0.97)；P=0.012]，纯合子患者[tt vs TT，OR(95%CI)=0.59(0.39～0.90)，P=0.01]和隐性模型[tt vs Tt+TT，OR(95%CI)=0.66(0.44～0.98)，P=0.04]可视为银屑病的保护因子，然而在对多种比较进行调整后，以上关联并未持续存在，由此可得出以上关联只局限于特定人群。一项来自海南医学院第二附属医院LIU等[18]的Meta分析研究，TaqI多态性的等位基因T和t在高加索人中产生显著的结果[ORfixed-effect model=1.287(1.067～1.551)]，但东亚人没有。由于在HALSALL等[9]的研究中仅存在等位基因数据，而在显性模型和隐性模型下的高加索人的综合分析中未包括该数据。因此，这些合并分析的结果可能只是反映部分的实际情况。在两项日本研究(T vs t：χ2=4.34，P=0.037)[11，22]和两项土耳其研究(T vs t：χ2=4.12，P=0.042)之间观察到显著的异质性[20，23]。DAYANGAC-ERDEN等[20]研究中患者来自土耳其不同区域。因此，该研究的遗传组成可能比Kaya TI土耳其研究的异质性更高，这可能导致了两项土耳其研究之间的异质性。该研究推断TaqI多态性与高加索人的银屑病相关。TaqI位于3'末端的外显子9上，是一个T/C核苷酸替代(ATT到ATC)导致第352密码子(异亮氨酸)同义变化[24]，该基因多态性未改变蛋白质，但为确保钙稳态可通过其等位基因变异介导特定人群中较高浓度的1,25(OH)2D3配体与较低浓度的mRNA受体表达[25]。功能学研究亦表明VDR mRNA水平受VDR等位基因变异的影响。因此提示TaqI可能通过调节mRNA的稳定性来影响VDR mRNA的水平。

2.3 BsmI(rs1544410)1997年KONTULA等[26]首次进行银屑病与VDR基因之间的关联研究，结论表明BsmI不是银屑病的易感基因。一项来自韩国首尔国立大学医院皮肤科PARK等[27]的研究，研究对象为104例银屑病患者(男女比例相同)及104名对照人群(无亲缘关系的健康人)，研究结果银屑病组BB、Bb和bb基因型的频率分别为1.8%、5.5%和92.7%，与对照组相比，BsmI基因型频率未观察到显著差异。STEFANIC等[21]的Meta分析显示欧洲人群与寻常性银屑病易感性相关联。其中BsmI等位基因B OR(95%CI)=0.81(0.68～0.98)，P=0.04，但该研究需要对不同民族人群进行更大的研究，以确定VDR多态性是否在寻常性银屑病遗传易感性中发挥作用[2]。在一项LI等[14]的Meta分析中该多态性似乎与银屑病易感性无关[OR(95%CI)=1.01(0.82～1.26)，P=0.009]。然而在LIU等[18]的Meta分析中，等位基因b是银屑病的风险等位基因

[ORfixed-effect model(95%CI)=1.460(1.026～2.077)]，但由于病例组和对照组均缺乏BB基因型，研究未包括在显性模型下的组合分析，在Bb模型或隐形模型下任何其他汇总分析均显示三个人群之间无关联。总体分析显示，在所有样本中，显性模型下的BB型与银屑病有关，然而在任何遗传模式，任何亚组分析都无法得出类似此结果，因此不能得出BsmI多态性与银屑病易感性相关的结论。但是，在其中两项研究中，对照组中基因型的分布不符合哈代-温伯格平衡(Hardy-Weinberg equilibrium，HWE)中(P＜0.05)[11，22]，在大多数情况下抽样策略和基因分型错误可能是造成非HWE的原因[28]，因此，不能排除在这些研究中存在人口分层的可能性。该多态性位于3'末端的内含子8上，虽然位于内含子，但这种多态性可能通过多种机制影响VDR基因表达。一种可能是VDR mRNA转录的剪接位点被破坏，如糖皮质激素受体突变[29]；其他可能包括改变mRNA稳定性或内含子调控元件的变化[30-31]。

2.4 FokI(rs2228570)ZHAO等[32]的研究中，研究对象为324例银屑病患者和158名年龄和性别相匹配的对照者。研究发现FokI多态性与银屑病的严重程度有关(P=0.039)。此外，当通过卡泊三醇单药治疗(P=0.002)或联合治疗(P=0.060)，反应人群和非反应人群中FokI的频率显著不同。FokI CC基因型的患者对卡泊三醇的反应率高于其他基因型。在这项研究中证实具有FokI CC基因型的银屑病患者在治疗后症状显著改善，对临床治疗该病具有一定的意义。一项克罗地亚地区STEFANIC等[21]的Meta分析显示，FokI多态性与银屑病未发现任何关联的证据。HALSALL等[33]研究发现FokI T等位基因增加VDR活性，并与卡泊三醇软膏治疗效果呈正相关。该多态性位于5'末端的外显子2上，位于起始密码子。其野生型起始密码子为ACG时，形成424个氨基酸，转录活性较强。FokI位点的C＞T可产生新的起始密码子(ATG)，在VDR转录本上增加9个碱基对，形成427个氨基酸，但转录活性较弱[34]，从而对其生物学功能产生影响。MORRISON等[35]亦报道F等位基因显示比f等位基因更高的转录活性[36]。此外，COLIN等[37]证明在使用植物血凝素抑制外周血单核细胞研究中，用1,25(OH)2D3刺激时，FF基因型的个体的半数有效量显著低于Ff基因型。

2.5 A-1012G(rs4516035：A＞G)一项来自莱斯特大学癌症研究和分子医学系HALSALL等[33]的研究，研究对象包括206例外用卡泊三醇治疗的银屑病患者和80名对照者，研究显示A等位基因与卡泊三醇反应呈正相关：AA基因型(与AG/GG相比)OR=2.18，P=0.04，得出A-1012G多态性与银屑病病情严重程度无关联，但与卡泊三醇的反应有关，也与无银屑病家族史患者的易感性有关。A-1012G的作用可能相对独立，A等位基因允许VDR启动子中形成GATA-3的假定结合位点[9]，GATA-3是一种引导幼稚T细胞分化成Th2细胞的转录因子[38]。反之，研究显示1,25(OH)2D3促进GATA-3基因表达。因此，在VDR和GATA-3之间存在明显的正反馈通路，从而导致Th1向Th2转化。无银屑病家族史的患者将通过A等位基因在某种程度上受到保护，避免疾病加重，因此A-1012G多态性的A等位基因可预防无家族史银屑病进展[33]。一项来自罗马Antonio Giovanni Richetta等的研究，研究对象为108例银屑病患者和268名健康对照者，通过Taq-Man探针在PCR反应中发现正常对照组和银屑病患者组的A-1012G(rs4516035：A＞G)多态性，尤其是与GG基因型相比，AA基因型[OR(95%CI)=2.43(1.15～5.13)，P=0.05]和GA基因型[OR(95%CI)=2.14(1.02～4.48)，P=0.22]在年龄和性别的多变量分析中银屑病风险增加与A-1012G风险基因型之间有相关性的结论[OR(95%CI)=1.47(1.03～2.11)，P=0.04]。在显性模型下，也出现A-1012G与银屑病风险增加的显著相关性，基因型GG与GA+AA的OR(95%CI)=2.19(1.09～4.40)，P=0.02[14]。与对照组相比，在银屑病患者中发现A-1012G等位基因A在统计学上有较高的频率，这表明该等位基因与银屑病患病风险有关[OR(95%CI)=1.43(1.02～1.99)，P=0.035]。在有银屑病家族史患者(family history，FH)和无银屑病家族史患者比较中发现：无银屑病家族史患者中A-1012G的AA基因型的患病率较高，二者之间比率为29.4%：50%。在病例分析中，出现了A-1012G与FH状态之间的统计显著关联(P=0.033)。A-1012G位于VDR基因的外显子1A转录起始位点。研究表明该位点的A等位基因通过GATA-3与Th1反应的下调有关[9]。研究发现A-1012G基因型与VDR mRNA低水平表达显著相关(P=0.006)。特别是，VDR mRNA表达是剂量依赖性的，与A等位基因数量呈负相关，但VDR mRNA的表达未随疾病严重程度(P=0.28)和治疗方式(P=0.17)而变化。因启动子区域内的多态性可能对VDR表达和/或活性具有功能性调节作用，与疾病的发生和发展紧密相关。与GG基因型相比，AA和GA基因型银屑病患者外周血单核细胞(peripheral blood mononuclear cell，PBMCs)与VDR mRNA低水平表达显著相关，并且这种相关性与剂量有关。因为在携带A-1012G的A等位基因银屑病患者中VDR表达降低可能会降低GATA-3对抑制Th1效应方面的作用。此外，PBMCs中较低的VDR水平可能会影响这些细胞中维生素D的免疫抑制活性。最终得出VDR基因启动子区域中的A-1012G多态性与银屑病发生的风险有关，同时证实A-1012G对银屑病风险的遗传效应可能是与VDR mRNA的表达减弱有关。

2.6 Cdx2(rs11568820)一项来自中国东北地区ZHOU等[10]的研究中，通过Multiple SNapSHOT方法对342例银屑病患者和341例对照者的ApaI、BsmI、TaqI、FokI和Cdx2进行分型，研究得出Cdx2GA基因型[OR(95%CI)=0.99(0.72～1.40)，P=0.996]和AA基因型[OR(95%CI)=0.82(0.52～1.29)，P=0.416]无统计学差异。ZHAO等[33]的研究中，银屑病患者组与对照组之间Cdx2基因型频率存在显著差异，当使用卡泊三醇治疗(P=0.023)及联合治疗(P=0.047)时，有反应人群与无反应人群基因型频率显著不同。Cdx2 AA基因型患者对卡泊三醇反应性高于其他基因型，证实该基因型患者经卡泊三醇治疗后症状可改善。一项来自波兰罗兹大学皮肤科LESIAK等[39]的研究，研究对象为50例接受窄谱中波紫外线治疗的寻常性银屑病患者和50名对照者，研究VDR基因多态性与银屑病的易感性，以及Cdx2基因型银屑病患者窄谱中波紫外线光疗的有效性，研究得出银屑病患者中Cdx-2 GG基因型频率显著较高(P＜0.001，OR=9.75)，并且与IL-17和IL-23浓度的调节有关。同时也证实Cdx-2 AA可能对银屑病患者的光疗反应有显著影响[OR(95%CI)=7.31(1.19～44.97)，P=0.04]，因此银屑病患者可予窄谱中波紫外线治疗。另一方面，Cdx-2 GG可能与波兰人群UVB光疗后通过降低IL-17和IL-23水平来调节炎症反应有关。这意味着VDR多态性可能是银屑病和UVB治疗有效的标志物。Cdx2位于VDR基因的外显子1的启动子区域[40]，为鸟嘌呤/腺嘌呤(G/a)序列变异[41]，可调节启动子活性。其中Cdx2等位基因G转录活性比等位基因A低30%[42]。由于人类VDR缺少共有序列的TATA和CAAT框(TATA框的主要作用是使转录精确地起始；CAAT框则主要是控制转录起始的频率，均属于启动子的核心序列)[41]，从而该受体功能受到影响。Cdx2与钙的吸收和维生素D受体激活有关[43]，影响VDR的表达及维生素D的摄入[44]，可调节VDR的转录活性，同时与癌症风险增加有关[42]。YESIL等[45]报道Cdx-2等位基因G与多发性硬化症风险增加相关，研究表明A等位基因可能通过增加肠道VDR表达进而增加骨密度，促进肠道对钙吸收增加[41]。该位点被认为在VDR基因的肠道特异性转录中起作用。因此，在临床中要关注Cdx-2对骨骼及癌症、多发性硬化症等疾病的影响。