第四十一章　支氣管哮喘的遺傳學(xué)

一、遺傳學(xué)基礎(chǔ)

遺傳位點（locus）是指一條染色體上的某一個位置，通常指一個基因或一個DN A片段。每個個體攜帶2條染色體因此每個遺傳座位有2個等位基因（allele），一條來源于父親，一條來源于母親。如果某一特定位點的兩個等位基因的序列相同，稱為純合子（homozygous）；如果不同則稱為雜合子（heterozygous）。某一特定位點在人群中可能有許多等位基因，這種現(xiàn)象叫做多態(tài)性（polymorphism）。如果一個位點的最常見的等位基因在人群中的頻率低于0.99，這個位點即可被稱為多態(tài)位點。多態(tài)性使基因定位（genetic mapping）成為可能。

基因型（genotype）是指某一特定位點的基因構(gòu)成（DN A序列，純合子或雜合子等等）。表型（phenotype）是指某一基因或某些基因的表達(dá)所形成的性狀（可以是分子、細(xì)胞，甚至整體水平）。

單基因疾病是某一單個基因突變的結(jié)果，其遺傳方式遵循孟德爾遺傳定律。如果疾病基因位于常染色體，該疾病為常染色體?。ㄈ缒倚岳w維化，其基因位于第7號染色體）。如果突變基因位于X染色體稱為X－連鎖?。ㄈ缏匀庋磕[病，其基因位于X染色體）。多基因遺傳病是由位于不同基因位點上的許多基因和環(huán)境因子相互作用決定的，這些基因的作用都很微弱，但具有疊加效應(yīng)（additive effect）。多基因遺傳病是一類較難研究的遺傳病，又是一類極具研究價值的遺傳病。

哮喘的遺傳方式很復(fù)雜，它不像單基因遺傳那樣表現(xiàn)出經(jīng)典的孟德爾隱性或顯性遺傳，是一種多基因遺傳病。它的基因型和表型之間不存在一一對應(yīng)的關(guān)系，如相同的基因型可導(dǎo)致不同的表型，而不同的基因型也可能引起相同的表型，這也稱為遺傳異質(zhì)性。因此哮喘可能存在著許多不同位點的基因突變，其他混雜因素還包括基因－環(huán)境相互作用和表現(xiàn)時間依賴性的基因表達(dá)。在哮喘的發(fā)病過程中，環(huán)境是非常重要的觸發(fā)因素。

二、表型的定義

研究哮喘遺傳的基本問題在于對哮喘表型的定義。胰島素依賴性糖尿病可以將血糖作為表型，比較單一，而哮喘不容易確定表型。Woolcock等通過4種途徑對哮喘表型進(jìn)行了定義：癥狀、病理、氣道高反應(yīng)性（bronchial hyperresponsiveness，B H R）以及特應(yīng)癥（atopy）。喘鳴和咳嗽是哮喘的主要癥狀，但這兩者可以廣泛出現(xiàn)在其他肺部疾病。而哮喘的病理改變主要表現(xiàn)為氣道的非特異性炎癥，同時在遺傳性研究中不易廣泛開展，因此癥狀和病理不能作為哮喘基因研究的主要表型。特應(yīng)癥和BH R與哮喘關(guān)系密切，同時具有家族聚集傾向，而且可以作為一種定量性狀，因而這兩者在哮喘的遺傳學(xué)研究中成了廣泛的研究對象。

目前對哮喘和特應(yīng)癥遺傳性研究中常用的表型有BHR、總的和特異性的IgE水平、皮膚劃痕試驗等。除BHR外這些試驗都可以用不同方法來測定和評價，因此無法確定在不同研究中測定的結(jié)果是否能表現(xiàn)一致的表型。而且BHR在不同個體之間差異很大，而且還會隨著季節(jié)變化時變應(yīng)原的接觸、呼吸道感染和接受的治療而改變。因此這種不確定性導(dǎo)致了哮喘遺傳學(xué)研究上的困難。

三、多基因遺傳病的研究方法

（一）家系調(diào)查

家系調(diào)查是指在患同一種疾病患者的各級親屬中進(jìn)行發(fā)病率的調(diào)查和分析。這是確認(rèn)某種疾病是否為遺傳病的一種傳統(tǒng)方法。把患者各級親屬的發(fā)生率與一般群體發(fā)生率比較，可確定該病與遺傳因素的關(guān)系，如該病的發(fā)生與遺傳因素有關(guān)，它所表現(xiàn)的特點是，患者親屬總發(fā)生率可高于一般人群發(fā)生率；一級親屬發(fā)生率＞二級親屬發(fā)生率＞三級親屬發(fā)生率＞一般人群發(fā)生率。在家系調(diào)查的基礎(chǔ)單進(jìn)行系譜分析，按照孟德爾遺傳定律對各個成員的表型和基因型進(jìn)行分析。通過分析可以確定某種遺傳病是單基因病或者是多基因病。

許多研究對哮喘家系進(jìn)行了調(diào)查，發(fā)現(xiàn)哮喘兒童的一級親屬中有大部分雖然臨床上無哮喘癥狀，但具有BHR，說明這一特性具有遺傳傾向。在一項對西班牙和非西班牙白人家族哮喘的隔離人群分析中，發(fā)現(xiàn)哮喘的遺傳模式即不符合環(huán)境模式，也不符合孟德爾遺傳方式，而屬于多基因遺傳性疾病。

（二）雙生子法

雙生子法（twins method）是人類和醫(yī)學(xué)遺傳研究中的經(jīng)典方法。雙生子包括單卵（同卵）雙生子（monozygotic twins，MZ）和雙卵（異卵）雙生子（dizygotic twins，DZ）兩種。MZ是由一個受精卵發(fā)育而成的兩個胎兒，兩者的遺傳物質(zhì)基本相同，表型特征相似，性別相同。因此研究MZ在不同環(huán)境中的生長發(fā)育情況，就可以研究不同環(huán)境對表型形成的影響。DZ是由兩個受精卵同時發(fā)育形成的兩個個體，兩者的遺傳物質(zhì)與其他同胞類似，即遺傳基礎(chǔ)和表型特征都可有較大的區(qū)別，性別可以不同。通過DZ在同一環(huán)境中的生長發(fā)育，能夠揭示不同基因型的表型效應(yīng)。

人體所罹患的疾病與生理性狀一樣，均是遺傳和環(huán)境因素共同作用的結(jié)果，通過比較MZ和DZ中某種疾病發(fā)生的一致性（可用發(fā)病一致率即同病率表示）和不一致性，能夠發(fā)現(xiàn)遺傳因素和環(huán)境因素在該疾病發(fā)生中的比重。MZ發(fā)病一致率和DZ發(fā)病一致率的差別越大，說明遺傳因素在某種疾病發(fā)生中所起的作用就越大；反之，說明環(huán)境因素起主要作用。

在一項對7 000對孿生兒大規(guī)模的研究中，發(fā)現(xiàn)同時發(fā)生哮喘、濕疹或枯草熱的孿生兒中MZ明顯高于DZ。隨后的檢查也發(fā)現(xiàn)，某些遺傳特征如BHR、皮膚劃痕試驗陽性、總的和特異性IgE水平等在MZ中的一致性更高。為了區(qū)分基因還是環(huán)境的影響，一項研究比較了共同撫養(yǎng)或分開撫養(yǎng)的MZ和DZ之間哮喘、皮膚劃痕試驗、總的和特異性IgE水平的差異。結(jié)果發(fā)現(xiàn)無論是共同撫養(yǎng)還是分開撫養(yǎng)，MZ比DZ表現(xiàn)出更高的一致性，說明基因?qū)@些遺傳特征的作用比環(huán)境的影響更大。

四、哮喘基因定位的策略和方法

哮喘為復(fù)雜性狀疾病。復(fù)雜性狀（疾?。┑奶卣鳛椋孩偻怙@不全；②遺傳異質(zhì)化；③多基因遺傳；④協(xié)同作用。這就導(dǎo)致在一個群體中發(fā)現(xiàn)的遺傳連鎖或相關(guān)，而在另一個不同的群體中則不能發(fā)現(xiàn)。

確定致病基因的方法有以下幾種：①候選基因法。即先選定一個基因，在其內(nèi)部或附近確定遺傳標(biāo)記，以此標(biāo)記研究該基因與哮喘的關(guān)系。其過程包括：a.待測基因的選擇；b.確定基因多態(tài)性；c.等位基因相關(guān)研究：即在受累和未受累個體間比較每個等位基因頻率，如一個等位基因在受累個體中出現(xiàn)的頻率明顯高于未受累者，則該等位基因被認(rèn)為可能與疾病有關(guān)；d.轉(zhuǎn)遞不平衡檢測；e.功能檢測。②位置克隆法。包括兩個步驟：a.選擇平均分布于基因組上的300個遺傳標(biāo)志進(jìn)行基因組掃描及連鎖分析，當(dāng)一個疾病與一個特異性的標(biāo)志等位基因在家系中恒定遺傳，該標(biāo)志則與疾病有聯(lián)系，因而可以推測致病基因位于該標(biāo)志的附近區(qū)域；b.精細(xì)定位和致病基因的確定。

哮喘的基因定位方法主要有連鎖分析法（linkage analysis）、受累同胞配對分析法（affected－sibling pair analysis）、相關(guān)研究（association study）。

（一）連鎖分析法

在遺傳過程中，兩個基因或遺傳標(biāo)志被一起分配到子代而不發(fā)生交換，稱為連鎖（linkage）。兩個基因位點發(fā)生交換的可能性反映了這兩個基因的遺傳距離。

連鎖分析的傳統(tǒng)方式稱對數(shù)優(yōu)勢記分法（L ODs分析）。LODs分析即兩對以上等位基因以某一重組率連鎖時，產(chǎn)生所觀察到的家庭與不存在連鎖情況下產(chǎn)生該家庭的概率之比的對數(shù)。最適用于單基因疾病的連鎖分析，亦可用于多基因疾病的連鎖分析，可得到多態(tài)性位點與存在連鎖的基因之間的距離。需已知數(shù)個家庭中幾代人的患病資料作為研究對象。通常有兩種方式：大家系連鎖分析及大量小核心家系連鎖分析。使用連鎖分析時，通常在候選基因的附近選定一遺傳標(biāo)記，用此標(biāo)記研究候選基因與疾病的連鎖關(guān)系。分析時若某個遺傳標(biāo)記的特定等位基因條帶在患者中出現(xiàn)頻率較正常人偏高，則致病基因必定在此遺傳標(biāo)記染色體位點的鄰近處。

對哮喘而言，通過對一個重要表型，如特應(yīng)癥、BH R等進(jìn)行家系分離分析，以明確該表型的遺傳方式（隱性遺傳、顯性遺傳），然后根據(jù)該方式對該表型同某一可疑的染色體標(biāo)記位點進(jìn)行LODs分析。如果LODs值大于3，說明決定該表型的基因與標(biāo)記位點連鎖，即該基因在標(biāo)記位點附近；如果LODs值小于－2，則不支持連鎖。

（二）受累同胞配對分析

受累同胞配對分析（affected－sibling pair analysis，ASP）是連鎖分析的一種特殊形式，其特點是無需知道遺傳病的遺傳方式，即可對同胞對中某一遺傳標(biāo)記與疾病易感基因作出連鎖關(guān)系的判斷。ASP常采用等位基因共占的分析方法。這種發(fā)現(xiàn)方法是基于來源于同一祖先（proband）的致病基因由受累的親屬共占（identical by descent，IBD）的概率要大于隨機分配的概率。

采用此法分析時，若遺傳標(biāo)記與致病基因無關(guān)，那么同胞中其一帶有某個遺傳標(biāo)記特定等位基因條帶的概率是50/50；若某個特定條帶出現(xiàn)率大于50%，則提示此遺傳標(biāo)記與疾病基因相關(guān)，在大量同胞對檢測中，若某一標(biāo)記與疾病基因相關(guān)，則被檢群體中大于50%的人攜帶此遺傳標(biāo)記特定等位基因條帶。同胞配對法分析不需明確遺傳方式，對家系材料要求低，但此法對連鎖的判別效能差于家系連鎖分析，且不能確定連鎖的程度。

（三）相關(guān)研究

相關(guān)研究（association study）是研究多基因疾病的傳統(tǒng)方法。研究時在同一人群中尋找患者組和正常對照組，比較在患者組和對照組中某一遺傳標(biāo)記特定等位基因條帶的出現(xiàn)率來確定相關(guān)的可能性。假若這種相關(guān)情況在其他人群中同樣如此，那么此候選基因與疾病相關(guān)。相關(guān)的意義為：第一，該基因即致病基因；第二，該基因與疾病存在連鎖不平衡（linkage disequibrium，LD）。

LD是相關(guān)研究的一種類型，是研究遺傳性疾病基因連鎖的一個有效途徑，若某一位點的一個等位基因與突變基因有著非隨機的關(guān)聯(lián)，即為連鎖不平衡，亦即兩個位點緊密相連。連鎖不平衡發(fā)生于攜帶共同祖先突變基因的發(fā)病率高的人群中，最初發(fā)生突變時，突變基因位點被附近一組特定等位基因包繞，數(shù)代遺傳下來，大部分條帶因重組而分離，只有距突變基因最近、重組率低者仍與疾病連鎖。這樣連鎖的程度可作為衡量距疾病基因的距離。

相關(guān)研究同樣不需要明確遺傳方式，但若對照選擇不當(dāng)，會造成虛假的關(guān)聯(lián)，因此需研究大量的人群。

五、潛在的哮喘和特應(yīng)癥基因

（一）特應(yīng)癥基因與第11號染色體

1988年，Cookson和Hopkin等在進(jìn)行家系分離分析中發(fā)現(xiàn)特應(yīng)癥基因呈常染色體顯性遺傳。次年，他們應(yīng)用探針pλMS.51檢測位于第11號染色體長臂一區(qū)三帶（11q13）的D11S 97位點，對7個特應(yīng)癥家系在常染色體顯性遺傳方式的基礎(chǔ)上進(jìn)行連鎖分析，Lods值為5.58，從而表明特應(yīng)癥基因可能位于D11S97附近。1992年，Cookson等根據(jù)特應(yīng)癥母親的孩子發(fā)生特應(yīng)癥的概率高于特應(yīng)癥父親的孩子這一特點，在進(jìn)一步的研究中發(fā)現(xiàn)：同時發(fā)生特應(yīng)癥的同胞對中，同時具有母親11q13等位基因者為125對（占62%），顯著高于50%，不同時具有的為78對（占38%）。而同時具有父親等位基因者為83對（占46%），不同時具有的為96對（占38%）。這一結(jié)果提示特應(yīng)癥基因11q13是通過母系遺傳的，其原因可能為：①父方其他基因抑制了特應(yīng)癥基因的表達(dá)；②母體對子女免疫系統(tǒng)的發(fā)育具有一定的調(diào)節(jié)作用。

然而也有不同的研究結(jié)果，1992年Hizawa等應(yīng)用Cookson報道的方法在4個日本特應(yīng)癥家系中進(jìn)行分析卻未發(fā)現(xiàn)特應(yīng)癥基因與D11S97有關(guān)。由于特應(yīng)癥在人群的發(fā)生率較高，是多基因遺傳、常染色體隱性遺傳，甚至主要是由環(huán)境因素引起，在一定家系的分離分析中均可能表現(xiàn)為常染色體顯性遺傳。此外，對特應(yīng)癥的不同定義范圍也可能影響Lods法的連鎖分析結(jié)果。

（二）IgE高親和力受體β鏈

對11q13基因的研究，揭示了另一個候選基因，IgE高親和力受體β亞單位基因（FcεR1－β）。IgE高親和力受體與抗原介導(dǎo)的肥大細(xì)胞脫顆粒及促進(jìn)Ig E合成的IL－4等細(xì)胞因子的釋放有關(guān)，因而位于11q13的Ig E高親和力受體β亞單位基因（FcεR1－β）受到了人們的重視。在FcεR1－β的第5個內(nèi)含子具有胞嘧啶腺苷（cytosine adenosine，CA）微衛(wèi)星重復(fù)序列，可以作為進(jìn)一步連鎖基因研究的標(biāo)記物，另一個CA微衛(wèi)星位于cCI11－319。研究發(fā)現(xiàn)FcεR1－β基因與11q13的D11S 97位點密切連鎖。1993年Sandford等發(fā)現(xiàn)FcεR1－β與特應(yīng)癥基因密切連鎖，考慮FcεR1在特應(yīng)癥和哮喘中所起的作用，他們認(rèn)為FcεR1－β基因本身就是特應(yīng)癥基因。

進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)FcεR1－β基因具有多態(tài)性。在FcεR1－β基因編碼受體蛋白第4跨膜區(qū)的第6個外顯子會出現(xiàn)2種核苷酸替換：第181位的氨基酸亮氨酸被異亮氨酸替代（Leu 181）；第183位的亮氨酸被纈氨酸替代（Leu 183）。為了研究Leu 181變異型的發(fā)生率，Shirakawa等檢測了163個正常人和60個核心哮喘家族的FcεR1－β基因，發(fā)現(xiàn)在正常人中Leu 181變異為25個（占15%），與高水平的總IgE相關(guān)（P＝0.01），與花粉刺激Ig E試驗陽性也具有相關(guān)性（P＝0.03），其中56%（13個）的Leu 181變異型診斷為特應(yīng)癥患者。在哮喘家系中17%存在Leu 181變異型，而且Leu 181變異型表現(xiàn)為母系遺傳（P＜0.000 1），家系子女與特應(yīng)癥有密切相關(guān)性（P＜0.000 1）。在正常人和哮喘家系中未發(fā)現(xiàn)Leu 183變異型。

Hill等進(jìn)行了更大規(guī)模的FcεR1－β基因多態(tài)性調(diào)查，發(fā)現(xiàn)Leu 181變異型的發(fā)生率為4.5%（45個），然而與Shirakawa等研究結(jié)果不同的是，他們發(fā)現(xiàn)Leu 181變異總是伴隨著Leu 183變異。所有遺傳母親的Leu 181/183突變的子代，其特應(yīng)癥、氣道高反應(yīng)性、血嗜酸性粒細(xì)胞計數(shù)均顯著高于普通人群，而來源于父親的子代則不明顯。因此他們認(rèn)為FcεR1－β基因的Leu 181/183突變是通過母系遺傳，而且是特應(yīng)癥和氣道高反應(yīng)性的易感基因。

目前認(rèn)為FcεR1－β基因也是一種氣道高反應(yīng)性基因。Van Herwerden等研究表明FcεR1－β基因與氣道高反應(yīng)性及哮喘基因相連鎖，提示FcεR1－β通過增強肥大細(xì)胞的炎癥作用而導(dǎo)致氣道高反應(yīng)性，從而參與了哮喘的形成。Doull等的研究也表明位于11q13.5的D11S 527的等位基因168也明顯與氣道高反應(yīng)性相關(guān)。

（三）組織相容性白細(xì)胞抗原

H L A分子是由位于6號染色體短臂（6P）上3 600 kb區(qū)域內(nèi)的兩個高度多態(tài)性基因家族所編碼，H L A－DP，H L A－DQ和H L A－DR位點編碼H L AⅡ類分子。H L AⅡ類分子又稱為主要組織相容性復(fù)合體（M HC），是以其產(chǎn)物呈遞抗原肽進(jìn)而激活T淋巴細(xì)胞，由此形成T細(xì)胞對抗原和主要組織相容性復(fù)合體（M H C）分子的雙重識別。由于H L AⅡ類分子在調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)方面的中樞性作用，以及它們廣泛的多態(tài)性，因而特殊H L AⅡ類等位基因（易感等位基因）已顯示出對許多具有免疫傾向性疾病有易感性。

已發(fā)現(xiàn)HLAⅡ類基因與特異性IgE反應(yīng)之間存在不同相關(guān)（正或負(fù)相關(guān)）。HLA與一些常見吸入性抗原明顯的相關(guān)僅見于高度純化的單純性抗原，而非那些較為復(fù)雜的常見抗原。目前最強的相關(guān)性可能存在于對豚草花粉抗原Amb a V變應(yīng)原與HLA－DRB1＊15基因之間。

國外一項對77個核心哮喘家系的研究中，比較了HLA－DRB1和HLA－DPB1基因型與吸入變應(yīng)原室塵螨Der pⅠ，Der pⅡ，Alt a I，F(xiàn)el d I，Can f I和Phl p V等特異性IgE反應(yīng)的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)HLA－DRB1等位基因與IgE反應(yīng)關(guān)系不大，而HLA－DRB1＊01基因與吸入Fel d I變應(yīng)原反應(yīng)有明顯相關(guān)性。在一項多種族人群的研究中，螨誘發(fā)的變應(yīng)性哮喘患者的HLA－DRB1＊0401等位基因頻率下降，同時發(fā)現(xiàn)受累同胞之間單倍體共享增多。揭示一個同HLA相連的隱性基因控制著對塵螨抗原的IgE免疫應(yīng)答。國內(nèi)郭雪君等研究發(fā)現(xiàn)HLADQB1＊0201等位基因頻率在對屋塵螨抗原特異性IgE反應(yīng)哮喘家系成員較家系中非特應(yīng)癥者顯著高頻表達(dá)。

（四）T細(xì)胞受體基因

絕大部分T細(xì)胞是由α鏈和β鏈構(gòu)成的α－βTCR，2%～4%由γ鏈和δ鏈組成的γ－δTCR。α和δ鏈編碼基因均來自14q，而β和γ鏈編碼基因分別來自7q和7p。TCR具有高度多樣性，構(gòu)成T細(xì)胞抗原受體譜，并可在抗原和HLA雙重影響下選擇性地發(fā)生寡克隆擴增，稱為抗原對TCR受體譜中特定成分的限制性取用。TCR的多樣性賦予機體對多種抗原產(chǎn)生免疫應(yīng)答的巨大潛力。

1994年Moffatt等首次報道了TCRα－δ復(fù)合體與特異性IgE反應(yīng)存在遺傳連鎖。在那些表現(xiàn)對室內(nèi)塵螨（HDM）和花粉特異性IgE反應(yīng)的同胞對中，有明顯的TCR Vα微衛(wèi)星等位基因共享。提示TCRα基因位點主要影響特應(yīng)性IgE反應(yīng)。最近哮喘遺傳學(xué)協(xié)作研究（CSGA）的全基因組掃描將14q11.2～13定為哮喘易感基因。令人感興趣的是TCRα－β基因恰恰也定位于該區(qū)域。Yurovsky等在對特應(yīng)性哮喘患者豚草抗原激發(fā)試驗前后，外周血及肺內(nèi)TCR受體譜的研究中，發(fā)現(xiàn)抗原激發(fā)后大多數(shù)TCR V基因家族有多克隆擴增。這與炎癥過程中多克隆T細(xì)胞（以CD4＋T細(xì)胞為主）向肺內(nèi)大量聚集相一致。然而某些V基因家族在激發(fā)后則出現(xiàn)寡克隆擴增趨勢。在對Vβ21結(jié)合區(qū)DNA測序后證實，在豚草抗原激發(fā)后，其由多克隆表達(dá)轉(zhuǎn)向寡克隆表達(dá)，表明抗原激發(fā)后有肺內(nèi)多克隆T細(xì)胞聚集和單克隆T細(xì)胞活化。另外，尚有少量研究表明，哮喘患者也存在某些TCRγ－δ基因的限制性取用。

（五）第5號染色體與細(xì)胞因子簇

第5號染色體的5q31～q33區(qū)域內(nèi)含有一系列編碼與哮喘炎癥相關(guān)的細(xì)胞因子的基因，包括細(xì)胞因子簇（cytokine cluster）：白細(xì)胞介素－3（IL－3），IL－4，IL－9，IL－12，IL－13，粒－巨噬細(xì)胞集落刺激因子（GM－CSF）、干擾素調(diào)節(jié)因子－1（IRF－1）、集落刺激因子－1受體（CSF－1R）。除此之外，這一區(qū)域還編碼β2腎上腺素能受體、淋巴細(xì)胞糖皮質(zhì)激素受體（LGR）、白三烯C₄合酶（LTC₄S）等。因此5q31～q33又被稱為“細(xì)胞因子基因簇”，這使得5q成為一個非常令人感興趣的候選區(qū)，許多科學(xué)家努力尋找特應(yīng)癥、哮喘基因與5q之間的連鎖關(guān)系。

1994年Marsh等通過先證者研究發(fā)現(xiàn)至少有1個哮喘患兒可檢測到針對常見抗原的血清IgE，對11個Amish家系的170名成員進(jìn)行同胞對分析，發(fā)現(xiàn)5q31中的IL－1R1，IRF－1，IL－9以及多態(tài)微衛(wèi)星D5S393，D5S399與高水平血清總IgE基因相連鎖，而與血清特異性IgE基因無關(guān)。后加以分離分析表明高Ig E呈常染色體顯性遺傳，應(yīng)用Lods法分析進(jìn)一步證實連鎖，從而表明5q31.1中的IL－4基因或其附近存在決定血清總IgE水平的基因。同時Meyers等應(yīng)用同胞對法對84個Northern Holland同源家系的研究也表明5q31.1中的IL－9，D5S393，D5S436，CSF－1R與血清總Ig E高水平基因連鎖，這些標(biāo)志的Lods值為0.82～3.61。同時也發(fā)現(xiàn)D5S436與氣道高反應(yīng)性的基因相關(guān)，但分離分析的結(jié)果卻表明血清總Ig E高水平呈常染色體隱性遺傳。Doull等在隨機人群的家系研究分析表明IL－9基因與血清總IgE高水平基因連鎖。

（六）IL－4啟動子的多態(tài)性

由于5q31.1與特應(yīng)癥如此相關(guān)，Rosenwasser等對位于該區(qū)的多個細(xì)胞因子基因的調(diào)控序列應(yīng)用PCR－SSCP技術(shù)進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)IL－4的啟動子區(qū)域開放閱讀框架上游590 bp處有C→T的變異，而后者明顯與血清高水平IgE相關(guān)。Noguchi等也對C→T多態(tài)性進(jìn)行了研究，他們比較了兩組人群，一組是至少有一個哮喘孩子的家系，一組是隨機人群作為對照組。他們發(fā)現(xiàn)兩組人群C→T多態(tài)性的發(fā)生率無顯著差異，而且與血清總Ig E或特異性Ig E水平無相關(guān)，但是應(yīng)用連鎖不平衡分析，卻發(fā)現(xiàn)在兒童中T等位基因與哮喘明顯相關(guān)。其他研究也發(fā)現(xiàn)IL－13、IL－13啟動子、IL－4受體基因與特應(yīng)癥和哮喘相關(guān)。

（七）β2受體多態(tài)性與哮喘

β2受體基因也編碼于5q31～q32區(qū)域，它的多態(tài)性也具有疾病調(diào)控作用。已發(fā)現(xiàn)β2受體編碼基因中有9個不同的點突變。其中4個變異體可改變其編碼的氨基酸，分別為16號位精氨酸被替換成甘氨酸（¹⁶ Arg→16 Gly）、27號位的谷氨酰胺被替換成谷氨酸（²⁷ Gln→27 Glu）、34號位纈氨酸替換成蛋氨酸（³⁴ Met）、164號位的蘇氨酸被替換成異亮氨酸（¹⁶⁴ Thr→164 Ile）。其中最常見的是第16號位的點突變，研究發(fā)現(xiàn)β2受體16 Gly型的哮喘患者與其他患者比較對激素更加依賴，更需要進(jìn)行免疫治療。進(jìn)一步研究還發(fā)現(xiàn)16 Gly與哮喘嚴(yán)重程度有密切聯(lián)系，它還通過促進(jìn)β腎上腺素能受體下調(diào)并且降低β2激動劑的激活效應(yīng)，從而與夜間發(fā)作性哮喘明顯相關(guān)。其次常見的突變是27 Gln→27 Glu，研究發(fā)現(xiàn)27 Glu型受體對β2激動劑引起的受體下調(diào)具有一定的抵抗作用，而且27 Glu型受體的哮喘患者其氣道高反應(yīng)性的程度明顯低于27 Gln型患者。

在一項對630個成人的隨機調(diào)查中，發(fā)現(xiàn)β2受體多態(tài)性與特應(yīng)癥、哮喘無顯著相關(guān)性，而一項對兒童的隨機調(diào)查中卻發(fā)現(xiàn)，27 Glu型受體多態(tài)性與兒童哮喘密切相關(guān)。

（八）第12號染色體

許多研究發(fā)現(xiàn)哮喘基因與第12號染色體長臂相連鎖。在12q14～24.1跨越約35 cm區(qū)域內(nèi)含有一些候選基因，包括γ干擾素（IFN－γ）、NO合酶結(jié)構(gòu)式基因（NOS1）、肥大細(xì)胞生長因子（MGF）、胰島素樣生長因子（IGF－1）、干細(xì)胞因子（SCF）、核因子Y－β亞單位（NFY－β）、白三烯A 4脫氫酶（L T A 4 H）、B細(xì)胞易位基因1（BTG－1）和轉(zhuǎn)錄子6的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白和激活蛋白（STAT6）等基因。

在基因組掃描粗略定位研究中，僅12q在不止一個種群的研究中有陽性連鎖。盡管在跨越12q大部分區(qū)域均有陽性連鎖和相關(guān)，但最強的相關(guān)是D12S379。最近Bames等對12q13.12～23.3區(qū)域進(jìn)行哮喘基因精細(xì)定位研究，發(fā)現(xiàn)與哮喘臨床表型最強的連鎖是位于編碼IFN－γ基因附近區(qū)域。

（九）ADAM33基因

2002年Van Eerdewegh等對來自于美國和英國的460個哮喘家系進(jìn)行了基因關(guān)聯(lián)分析，采用受累同胞對法發(fā)現(xiàn)哮喘基因與第20號染色體短臂13號位（20p13）相關(guān)聯(lián)。然后應(yīng)用相關(guān)分析法，對這一區(qū)域的23個基因的135個單核苷酸多態(tài)性（single nucleotide polymorphisms，SNPs）進(jìn)行了分析，進(jìn)一步確定了候選基因a distintegrin and metalloprotease 33（ADAM33）基因與哮喘和BHR相關(guān)。2003年Howard等對4個不同哮喘種族人群（包括美國黑人、美國白人、西班牙裔美國人和丹麥白人）ADAM33的8種SNPs與哮喘的關(guān)系進(jìn)行了研究。這8種SNPs包括S1（V→I），S2，ST＋4，ST＋7，T1（M→T），T2（P→S），V－1和V4等，他們發(fā)現(xiàn)每一人群中至少有一種SNPs與哮喘相關(guān)，但沒有一種SNPs與4種人群都相關(guān)。因此他們認(rèn)為這一基因在哮喘的發(fā)病機制中起著重要作用。

ADAMs是一個大家族，至少發(fā)現(xiàn)了30個成員，它們都含有兩個功能區(qū)：分裂素和金屬蛋白酶區(qū)（a disintegrin and a metalloproteinase），因此首字母縮略稱為ADAMs。ADAM33編碼的是一種基質(zhì)金屬蛋白酶，主要與氣道上皮損傷后的修復(fù)有關(guān)。其主要表達(dá)在肺的成纖維細(xì)胞和支氣管平滑肌細(xì)胞表面，而不表達(dá)于支氣管上皮細(xì)胞、淋巴細(xì)胞和骨髓等。ADAM33參與肌生成、血管生成和成肌細(xì)胞融合等，因此ADAM33可能與支氣管的收縮、小氣道的重塑有關(guān)。

六、小結(jié)

綜上所述，在過去的十幾年哮喘的基因研究有了很大進(jìn)展，但同其他復(fù)雜的遺傳性疾病一樣，所得到的結(jié)果其可重復(fù)性不盡如人意，其原因可能與以下因素有關(guān)：①目前尚未發(fā)現(xiàn)一個特異的哮喘表型的定義；②高度遺傳異質(zhì)性的存在；③同時存在的環(huán)境因素對表型的影響。對以上問題的研究和人類基因標(biāo)記技術(shù)的發(fā)展有助于進(jìn)一步闡明哮喘的遺傳因素。

（揭志軍　金美玲）

參考文獻(xiàn)

1.Newman，Taylor AJ.Environment determinants of asthma.Lancet，1995，345：296～299

2.Feijen M，Gerritsen J，Postma DS.Genetics of allergic disease.Br Med Bull，2000，56：894～907

3.Hakonarson H，Wjst M.Current concepts on the genetics of asthma.Curr opin Pediatr，2001，13：267～277

4.Sutton BJ，Gould HJ.The human IgE network.Nature，1993，366：421～428

5.Wilkinson J，Holgate ST.Genetics of asthma.In：Wardlaw AJ，Hamid Q，eds.Textbook of respiratory cell and molecular biology.London：Kyodo Printing Co Pte Ltd，2002，419～435