脓毒症、多器官功能障碍综合征基因多态性的研究进展

1、脓毒症、多器官功能障碍综合征基因多态性的研究进展            【关键词】  脓毒症    严重感染或损伤后有的人群易于并发脓毒症和多器官功能障碍综合征（MODS），有的人群则不然。同样，对脓毒症和MODS患者采取相似的治疗方案，机体反应和预后可能完全不同，这显然与宿主对应激状态的敏感有关。随着人类基因组研究的不断深入，人们逐渐认识到基因多态性（Genomic PolymorPhism）是决定人体对应激打击易感性与耐受

2、性、临床表型多样性及药物治疗反应差异性的重要因素。目前，通过对感染或损伤后并发脓毒症和/或MODS患者炎症介质基因多态性研究，发现肿瘤坏死因子（TNF），白细胞介素-1（IL-1），白细胞介素-10（IL-10）等均存在基因多态性，可能为脓毒症和MODS易感人群早期识别，预后分析和实施炎症反应的免疫调控个体化治疗及基因治疗提供理论依据。1 基因多态性的基本概念人类基因组包含3000035000条基因，大多数人类基因均由“外显子”和“内含子”构成，两者均被转录成前mRNA。最后一个外显子的下游被称作3-非翻译区（3UTR），它也被转录成mRNA并且可能包含某些决定mRNA半衰期的成分。3UTR区

3、富含多腺苷酸化位点（AATAA），他们来源于一小核多腺苷酸蛋白粒子（SNRP）逐渐多腺苷酸化。内含子很快被不同的SNRPs切除，使mRNA仅包含外显子系列和3UTR。基因的转录是复杂的，其调控元件由特殊的DNA系列组成，这些系列可能与转录因子联合作用。调控元件位于第一个外显子的上游，共同形成基因的“催化剂”;另一重要调控元件是“增强子”DNA成分，不管其定位如何都能增强基因转录。在基因多态性研究中，常涉及两类DNA标志物，即单核苷酸多态性（SNPs）和微卫星。SNPs是单个DNA碱基发生变化，在人类经常出现（在30亿个碱基中每1000个碱基对由1个SNP出现）。一般通过限制片断长度多态（RFL

4、P）分析技术检测SNPs，基因研究中，1个SNP的等位基因出现频率达5%以上才有意义。微卫星即大量的前后重复结构（VNTR），是DNA的一种重复形式，其单位长度为210个碱基对，重复次数不一，微卫星长度可作为基因的标志。人类DNA大部分包含重复的非编码系列，它是插入逆转录病毒片断或“垃圾”DNA片断的假基因（基因二倍体中的非功能基因）。实际上，人类DNA编码区仅占约5%，用于基因研究的标志并非位于被转录（外显子）或控制基因转录（启动子，增强子）及翻译（细胞因子基因3UTR）的成分内。虽然这些标志与基因表达没有直接关系，也与不同的表现型无关，但它们经常用于基因指纹及基因搜索。而且基因标志可能与被

5、称为“连锁不平衡”的重要基因一起被遗传 1 。2 脓毒症、MODS与基因多态性的关系重症监护室的医师们很早就注意到受到相似严重感染或损伤后有的人群易于并发脓毒症和MODS，有的人群则不然 2 。同样，对脓毒症和MODS患者采取相似的治疗方案，机体反应和预后可能完全不同。以往人们总是习惯地把这种差异归因于环境因素、病人个体差异和疾病的反复无常。随着对其临床病理生理研究，人们逐渐认识到系过度的炎症反应与代偿性抗炎症反应之间力量对比失衡的结果。其中对细胞因子肿瘤坏死因子（TNF），细胞介素-1（IL-1）及其受体拮抗剂（IL-1ra），白细胞介素-10（IL-10）的深入研究，发现脓毒症和MODS患

6、者上述因子含量有重要意义。进而对产生上述因子的基因及人白细胞抗原（HLA）、热休克蛋白（HSP）基因多态性研究人们发现:基因多态性与脓毒症、MODS有密切关系，不仅编码蛋白基因，而且炎症信号转导的众多基因（如Toll样受体）多态性都是决定个体对创伤、感染反应程度的重要因素。2.1 TNF TNF是在脓毒症、MODS的产生和转归起直接和中心作用的细胞因子。它主要分为和两种，且TNF-和TNF-基因紧密连锁 2，3 。TNF-在宿主对许多病原体防御反应中起重要作用，但在病理状况下它是内毒素损伤效应的关键介质。TNF-基因的多态性主要出现在其启动子区域上游的一些位点:-238、-244、-308、-

7、376、-49、-419、-163等 46 。其中-308位点发现较早且研究较为深入 7 。-308位点为鸟嘌呤（G）时，称为TNF1，为腺嘌呤（A）称为TNF2。Louis等应用同样剂量内毒素刺激不同患者的单核细胞（体外培养），监测上清液TNF-浓度，显示等位基因TNF2（-308A）携带者TNF-浓度显著高于TNF1（-308G）纯合子 8 ，这说明受内毒素刺激时，TNF2基因可能增加TNF-基因转录和表达合成较高浓度TNF-，而Kroeger等 9 亦证实，-308位点的多态性影响转录，且TNF2的转录活性高于TNF1。同样健康个体的单核细胞在被同等剂量内毒素刺激后，其TNF-的产生量差

8、别亦很大，这是否也与TNF-基因多态性有关?现已明确，TNF基因位于第六条染色体的短臂上，在类和类组织相容性位点之间，有3个功能性基因组成。Bouma G，Crusius J B，Oudkerk P M等对基因多态性与TNF产生率的关系进行研究，且Brinkman B M等亦发现TNF启动子多态性（包括-238和-308TNF）与TNF-转录率之间并无直接联系，其联系是间接的 10，11 。这可能是因为与第6条染色体其它基因的连锁失去平衡。从它们的定位上看，TNF-等位基因有较多机会与HLA基因的连锁失去平衡，从而可能与机体免疫功能相联系，而不是直接影响TNF-的产生。近年的研究表明，TNF-

9、308多态性和TNF nRFLP（均为双等位基因）与感染性疾病及其预后相关。在位点308上，G到A的突变已证明与创伤后易并发严重脓毒症甚至死亡有关 12 。但Stuber F等在临床实验中未发现TNF2基因与全身感染有相关 13 。可是在一些严重感染性疾病，如脑型疟疾、暴发性脑膜炎以及皮肤粘膜库什曼病TNF2基因携带者的病死率较其他患者明显增高14。McGuire等报道脑型疟疾患者TNF2纯合子的检出率为4.5%，显著高于普通疟疾（1.2%）。而死于脑型疟疾的患者，TNF2纯合子检出率为8.1% 15 。感染性休克患者TNF2基因的发生率为39%，显著高于正常人群（18%）。且死于感染性休克患

10、者TNF2基因的发生率显著高于存活患者（分别为52%和24%）。研究发现，一旦发生感染性休克，TNF2基因携带者的病死率为71.4%，明显高于TNF1携带者（42.6%） 14 。提示机体受LPS刺激后，由于TNF2基因携带者分泌高水平的TNF-，极易导致炎症反应失控和全身性感染，而且发生感染后，病死率显著增加。TNF2基因可作为判断全身性感染易感性、评价病情严重程度和预后的基因标志。2.3 HLA HLA-DR为存在于单核/巨噬细胞、树突状细 胞、B细胞、活化的T细胞表面的类抗原分子，参与免疫和炎症的调节，与多种疾病的发生及发展相关联。HLA基因族位于第6号染色体短臂（6p21.3），至少分3个区域（I区、区、区）。类分子主要存在于抗原提呈细胞，如B细胞、巨噬细胞和树突状细胞。在HLA-类基因中，已发现近30个基因位点，等位基因则更多，其中DR、DQ、DP均由1条链与1条链组成异源二聚体分子，成为表达于抗原递呈细胞、B细胞和活化细胞表面的跨膜糖蛋白。这些分子提呈给T细胞受体，与机体正常的免疫应答密切相关。迄今为止，已发现70多种疾病存在HLA多态性分布，其中大多数自身免疫病与HLA相关。创伤后MODS患者HLA-DR2的基因频率较健康人群显著升高，且DR2+MODS患者较DR2-患者血浆IL-10水平显著升高可能与IL-1