CHI3L1的基因变异对血浆YKL-40，哮喘及肺功能的影响

论文摘要

一.研究背景支气管哮喘是一种由多种细胞、炎性介质和细胞因子所介导的具有复杂免疫机制的气道慢性炎症性疾病。同时,也是一种复杂的多基因疾病,具有明显的遗传倾向,呈家族聚集性,它的发生、发展由患者遗传易感性和环境暴露相互作用所决定。目前国内外对哮喘已经进行了大量的研究,越来越多的研究者致力于该疾病的遗传病因学,到目前为止已有大量研究试图探查哮喘人群的易感基因,希望通过对哮喘易感基因的确定帮助人们更好的了解哮喘的病理生理发生,同时也为寻找有效的哮喘治疗方案提供帮助。甲壳质（Chitin）是自然界含量第二的多糖类,它广泛存在于细菌、真菌、甲壳动物、节肢动物等低等生物的细胞壁。甲壳质能被一些特殊的酶降解,所以这些酶被称为甲壳酶,它是一种在进化上高度保守的水解酶家族。最近的研究发现功能性的甲壳酶基因和一些甲壳酶类似基因,后一种基因编码的蛋白与甲壳质结合,但是不催化甲壳质。动物和人类的研究表明,甲壳酶和甲壳酶类似蛋白都是天然免疫反应的潜在正负调节因子。CHI3L1基因就是一种甲壳酶类似基因,位于染色体1q32.1,它所编码的YKL-40或人类软骨糖蛋白39（HCgp-39）是一个40-kD的哺乳动物糖蛋白。虽然YKL-40缺少酶的特性,但它可以结合广泛表达的甲壳糖,从而参与到炎症和组织重塑。大量表达的YKL-40与某些疾病的组织炎症和重塑以及细胞生长异常的病理特点有关,如动脉粥样硬化、精神分裂症、肝纤维化和一些恶性肿瘤。最近的研究表明,在哮喘患者中,血清YKL-40的水平是升高的,循环中YKL-40的水平与哮喘的严重程度、上皮下基底膜的厚度及肺功能相关。CHI3L1基因包括10个外显子,在CHI3L1基因的启动子区域,有-131C/G（rs4950928）,-247C/T（rs10399805）,和-329G/A（rs10399931）三个单核苷酸多态性与血清YKL-40有关。rs4950928G等位基因对中国人来说是精神分裂症的危险因子,对欧洲及欧美人群来说,它则是哮喘、气道高反应性以及肺功能减低的保护因子（不影响过敏风险）,在欧洲人中,还增加丙肝的严重性,从而诱导肝纤维化。但这种与哮喘的关系并未推广到韩国儿童或欧美儿童。rs10399805T等位基因与韩国儿童中升高的IgE及过敏（并非哮喘）相关,在一项有关欧洲人及欧美人的研究中,虽然单核苷酸的多态性与YKL-40的水平是温和的,但与过敏的关系并没有得到重复。最近的一项横断面的研究表明,CHI3L1基因的单核苷酸突变通过改变血清YKL-40的量来影响哮喘的发生、发展。但至今为止,中国还没有关于CHI3L1的遗传变异与哮喘及气道高反应性的报道。二.研究目的研究CH3L1的基因变异与中国哮喘患者之间的相关性,检测哮喘患者血浆中的YKL-40水平是否升高,同时评估升高的血浆YKL-40与外周血中嗜酸性粒细胞和肺功能之间的关系。三.材料和方法收集南方医院治疗的支气管哮喘患者260例,诊断均符合GINA2008制定的哮喘诊断标准,其中男135例,女125例；年龄16-77岁,平均（39.5±14.9）岁。随机选择272例健康体检者作为对照组,这些人胸片正常,无咳嗽、咳痰等呼吸道症状,否认慢性呼吸道疾病史及其他呼吸道疾病。无过敏性鼻炎、哮喘等用药史,也未参加任何药物试验；其中男139例,女133例；年龄18-81岁,平均（38.87±10.03）岁。所有研究对象均知情同意,抽取4ml外周血备用,其中2ml用于检测血常规,2ml用于提取基因组DNA和检测血浆YKL-40水平。两组研究对象均为中国汉族人群,经比较两组对象年龄、性别、体重指数均无显著性差异。哮喘组患者均进行肺功能测定,对其进行疾病认识和预防发作的教育,并按照中华医学会哮喘诊治指南,规范用药（90±15）天后复诊,再次测定肺功能、并抽取2ml外周血用于检测血浆YKL-40。用试剂盒提取外周血白细胞基因组DNA, PCR扩增CHI3L1基因的四个SNP位点（rs2153101,rs4950928,rs4950929,rs946263）,用时间飞行质谱方法检测他们的单核苷酸多态性。统计学分析采用SPSS13.0和SAS软件,基本资料的比较采用t检验和X2检验,遗传Hardy-Weinberg平衡定律检验根据遗传公式计算,组间等位基因型或等位基因的比较采用Armitage趋势分析。YKL-40的水平不满足正态分布,用中位数和四分位间距来表达,评估遗传变异与YKL-40的关系时先对其进行对数转换,转换后的对数值,使用Kolmogorov-Smirnov检验其正态分布,然后再用于统计比较。两组之间的YKL-40的比较采用非参数检验。相关关系采用Spearman相关,以P<0.05为差异有统计学意义。四.结果1、哮喘组和正常组年龄之间的比较采用t检验,t年龄=-0.763,P=0.446。2、哮喘组和正常组性别之间的比较采用X2检验,X2=0.036,P=0.850。3、哮喘组和正常组体重指数的比较采用t检验,tBMI=-1.599,P=0.120。4、哮喘组和正常组血中嗜酸性粒细胞百分比（B-EOS%）的比较采用t检验,t=-0.858,P=0.392。5、哮喘患者血浆YKL-40的水平高于正常对照组（中位数（四分位间距）53.50（32.37-82.36）ng/ml vs34.27（25.62-46.53）ng/ml;Z=-3.911,P=0.000）。6、不同严重程度的哮喘患者血浆YKL-40水平存在差异（X2=26.703,P=0.000）。轻度组：34.22（24.03-55.48）ng/ml;中度组：46.87(33.31-71.91 ng/ml:重度组：76.87（57.41-128.16）ng/ml。7、治疗前的血浆YKL-40与FEV1%（r=-0.511,p=0.000）、FEV1/FVC（r=-0.365,p=0.000）、FVC%（r=-0.420,p=0.000）、B-EOS%（r=0.293, p=0.001）存在相关关系。8、治疗后血浆YKL-40的水平较治疗前下降（53.50（32.37-82.36）ng/ml vs43.90（34.53 to63.28）ng/ml）（Z=-2.171,P=0.030）。9、治疗后的血浆YKL-40仍与FEV1%（r=-0.298,P=0.003）、FEV1/FVC（r=-0.244,P=0.017）、FVC%（r=-0.219,P=0.032）存在相关关系10、CHI3L1基因中的rs4950928 G等位基因与哮喘的发生有关（OR,1.41,95% CI,1.01-1.98,X2=4.03 P=0.045）。11、CHI3L1基因中的rs2153101,rs4950929,rs946263位点未发现与哮喘的发生有关。12、在rs4950928变异中,携带GG或CG基因型的患者血浆YKL-40的水平高于CC基因型（F=13.585,P=0.000）。13、rs4950928 G等位基因可使哮喘患者FEV1%（F=3.373,P=0.037）,FEV1:FVC （F=10.708,P=0.000）,但并不减少FVC%（F=1.647,P=0.196）。五.结论1、CHI3L1基因的rs4950928位点单核苷酸多态性（SNP）与我国哮喘的易感性显著相关,C等位基因可能是哮喘的保护基因,G等位基因可能是哮喘的易感基因。2、哮喘患者血浆YKL-40水平显著升高,与疾病的严重程度正相关,且在治疗症状好转后下降。提示YKL-40可以作为哮喘严重程度的评价指标。3、哮喘患者CHI3L1的基因变异影响血浆YKL-40,肺功能的水平,rs4950928位点的G等位基因可使哮喘患者FEV1%,FEV1/FVC下降,但并不减少FVC%,携带GG或CG基因型的患者血浆YKL-40的水平高于CC基因型。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 前言
• 材料与方法
• 一、主要试剂
• 二、溶液配制
• 三、主要仪器
• 四、实验方法步骤
• 实验结果
• 讨论
• 结论
• 不足与展望
• 参考文献
• 英文缩略词表
• 成果
• 致谢