IGA分子遺傳學(xué)進展

1、IgA腎病分子遺傳學(xué)研究新進展摘要IgA腎病(IgA nephropathy，IgAN)是最常見的原發(fā)性腎小球腎炎,也是引起終末期腎臟疾病(ESRD)的一個重要原因。其具體的發(fā)病機制尚不明確，許多研究證實其與遺傳易感性有關(guān)，屬于多基因病。有研究通過連鎖分析發(fā)現(xiàn)IgAN與染色體6q22-23、2q36等連鎖，通過關(guān)聯(lián)研究發(fā)現(xiàn)多個候選基因，如血管緊張素轉(zhuǎn)換酶基因、Fc受體基因、人類白細胞抗原基因等與IgAN相關(guān)。近年來,隨著分子遺傳學(xué)和人類基因組計劃的進展,遺傳因素在IgAN中的致病作用越來越受到人們的關(guān)注。本文就IgAN分子遺傳學(xué)研究新進展作一綜述。關(guān)鍵詞IgA腎病(IgAN)；發(fā)病機制；連鎖分

2、析；候選基因；全基因組關(guān)聯(lián)分析(GWAS)Advances in molecular genetics research ofIgA nephropathyAbstract: IgA nephropathy (IgAN), which can develop into end-stage renal disease, is the most common primary glomerulonephritis. The pathogenesis of IgAN is not clear, many studies have confirmed that genetic susceptibilit

3、y is associated with IgAN, and it belongs to polygenic disease. Some studies have found that IgAN was associated with chromosome 6q22-23, 2q36 by linkage analysis, and several candidate genes were confirmed by association study to be associated with IgAN, such as ACE、FCAR、HLA. In recent years, as th

4、e progression of molecular genetics and the Human Genome Project, more attention was paid to the role of genetic factors in the pathogenesis of IgAN. In this paper, the latest progress of molecular genetics research of IgAN will be reviewed.Key words: IgA nephropathy(IgAN); pathogenesis; linkage ana

5、lysis; candidate gene; genome-wide association study(GWAS)原發(fā)性IgA腎病(IgA nephropathy, IgAN)首先是由Berge在1968年報道的,以腎小球系膜區(qū)IgA或IgA免疫復(fù)合物沉積為主要病理特征。目前認為與感染、炎癥介質(zhì)、免疫反應(yīng)、遺傳等因素有關(guān)。越來越多的證據(jù)表明不同地域、不同種族IgAN具有明顯不同的發(fā)病率，并且具有家族聚集性，提示遺傳因素在IgAN的發(fā)病機制中有重要影響。目前對于IgAN的遺傳學(xué)研究主要為以IgAN家系為研究對象的連鎖分析研究和以散發(fā)性IgAN為研究對象的相關(guān)性研究。1連鎖分析(Linkage

6、analysis)連鎖分析是基因定位中的主要策略之一，它是利用家系遺傳信息中基因間的重組率計算出兩基因之間的染色體圖距，探討特定基因座與疾病的關(guān)系。通常以LOD比值來估計一個基因位點與一個疾病性狀的連鎖程度，LOD3表示遺傳標記與疾病致病基因連鎖關(guān)系顯著。至今，已有3個關(guān)于家族性IgAN的全基因連鎖研究報道。Gharavi等1第一次利用全基因組掃描方法對IgAN家系(至少有2名家庭成員通過腎活檢確診為IgAN，其他診斷為患IgAN的家庭成員具有血尿，蛋白尿或腎功能衰竭等IgAN的臨床表現(xiàn))易感基因進行研究并定位,他們收集了24個來自意大利和6個來自美國的IgAN家系,通過全基因組連鎖分析證明6

7、q22-23上命名為IGAN1的基因座與IgAN連鎖, LOD值達到5.6,有60%的IgAN患者與之連鎖。另一個全基因連鎖分析納入了22個來自意大利的家系，同樣發(fā)現(xiàn)與6q22-23連鎖，并同時發(fā)現(xiàn)了兩個新位點,4q26-31(LOD1.83)和17q12-22(LOD2.56)2，進一步證明了IgAN的遺傳異質(zhì)性。近期一項關(guān)于一個少見的包括14名有病變的親屬的大家系連鎖分析(其中2人經(jīng)活檢確診，其他12人尿檢有血尿或蛋白尿)3。檢測結(jié)果提示與2q36連鎖，其最大的多位點LOD值為3.47。這些研究結(jié)果表明提示IgAN符合常染色體顯性遺傳規(guī)律,伴不完全外顯性。但目前尚無研究確定這三個位點上與I

8、gAN易感性相關(guān)的致病基因。2關(guān)聯(lián)研究(Association study)2.1候選基因關(guān)聯(lián)研究(candidate gene association study)候選基因關(guān)聯(lián)研究是以疾病的已知發(fā)病機制或者之前由連鎖分析確定的疾病相關(guān)區(qū)間為基礎(chǔ)進行特定基因的多態(tài)性研究的分析方法。目前已有大量關(guān)于IgAN候選基因的研究。2.1.1選擇素(selectin)基因白細胞在腎小球和腎間質(zhì)的聚集是多種腎炎的主要發(fā)病機制，選擇素(selectin)是白細胞聚集的主要粘附分子之一。選擇素分為E選擇素、P選擇素和L選擇素。Takei等人4研究發(fā)現(xiàn)1q24-25上的E-selectin基因的2個SNPs(SE

9、LE8和SELE13)和L-selectin基因的6個SNPs(SELL1、4、5、6、10、11)與日本IgAN患者有顯著相關(guān)性。2.1.2轉(zhuǎn)化生長因子1(TGF1)基因TGF1是一種多功能生長因子，也是多種器官和組織纖維化的關(guān)鍵因子。TGF1信號是B淋巴細胞中IgA類別轉(zhuǎn)換的必要機制，并且可以上調(diào)IgA的產(chǎn)生5。TGF1 在多種腎臟疾病中可促進纖維化，導(dǎo)致腎臟損傷和腎功能惡化。Mai Tuyet Vuong等人6對來自瑞典的212例經(jīng)腎活檢確診的IgAN患者和477例健康對照組的TGFB1基因進行關(guān)聯(lián)分析，發(fā)現(xiàn)TGFB1基因多態(tài)性與IgAN相關(guān)。2.1.3T細胞受體基因(TRAC)T細胞受

10、體主要是負責(zé)識別主要組織相容性復(fù)合物(MHC)上結(jié)合的抗原，激活T細胞，促進IgA的產(chǎn)生。TRAC是編碼T細胞受體鏈的恒定區(qū)的基因，位于染色體14q11-12上。有研究對704例來自中國的IgAN患者和704例健康對照進行關(guān)聯(lián)研究(其中有310例IgAN患者以其親屬為對照行家系內(nèi)關(guān)聯(lián)研究)，結(jié)果提示TRAC基因與中國人IgAN易感性相關(guān)7。2.1.4血管緊張素轉(zhuǎn)換酶和糜蛋白酶基因(ACE,CMA)目前認為，腎臟局部腎素-血管緊張素系統(tǒng)的激活與系膜區(qū)病理性IgA的沉積有關(guān),并且在IgAN進展中起關(guān)鍵作用8。血管緊張素(AT)的生成主要來源于血管緊張素轉(zhuǎn)換酶(ACE)和糜蛋白酶(CMA)兩條途徑。

11、在人類腎臟中，至少有40%是由CMA通路介導(dǎo)的9。Eun Sook Jung等人10對來自韓國的261例經(jīng)腎活檢確診的IgAN患者和300例健康對照進行ACE和CMA基因型多態(tài)性分析，發(fā)現(xiàn)CMA上的rs1800875基因多態(tài)性與IgAN的發(fā)展進程相關(guān)，而CMA基因和ACE基因的插入/缺失(I/D)多態(tài)性與IgAN的發(fā)生無明顯關(guān)聯(lián)相關(guān)性，基因型分布與等位基因頻率在患者和正常對照中相似。2.1.5Fc受體基因(FCAR)FcR(CD89)是IgA的特異性受體，主要與IgA1和IgA2結(jié)合，調(diào)節(jié)血清IgA水平，使其達到動態(tài)平衡。FCAR為其編碼基因，位于染色體19q13上。有研究11通過對來自中國漢

12、族的606例IgAN患者和606例健康對照進行關(guān)聯(lián)分析，證實FCAR基因啟動子區(qū)域上的-27C等位基因和它的單體型與IgAN密切相關(guān)，提示-27C可能是造成中國漢族人IgAN易感性增加的原因之一。2.1.6其它其它研究報道的IgAN候選基因還包括：子宮球蛋白(UG)基因12、Megsin基因13、Toll樣受體9(TLR9)基因14、IL5RA和TNFRSF6B基因15等。雖然，上述研究提示眾多候選基因與IgAN相關(guān)，但是還存在以下幾個問題：(1)大多數(shù)候選基因是與IgAN發(fā)展的嚴重程度和并發(fā)癥相關(guān)，而非致病基因；(2)大多數(shù)研究著眼于影響腎小球腎炎發(fā)展的普遍過程，而非IgAN的發(fā)病機制；(3

13、)許多研究只分析了一個候選基因的單個SNP，可能因其效應(yīng)微弱而被忽略，造成假陰性結(jié)果；(4)大多數(shù)為小樣本研究，未經(jīng)重復(fù)驗證。針對這些問題，有研究組采用年齡、性別、地理位置相匹配的大樣本病例-對照分析，選取可能參與IgAN發(fā)病機制最初環(huán)節(jié)的候選基因進一步進行單體型相關(guān)性研究，并取得了一定的進展。在IgAN的發(fā)病機制中，已被廣泛認同的是IgA1糖基化缺陷導(dǎo)致免疫復(fù)合物的形成。Gharavi AG等16的研究提示，IgA1糖基化的缺陷是一種遺傳特征，是IgAN的一個遺傳危險因素。近期一項關(guān)于中國IgAN的大樣本研究17,18，選取670例IgAN患者和494例健康對照，對編碼1,3-半乳糖轉(zhuǎn)移酶的

14、C1GalT1基因和編碼2,6-唾液酸轉(zhuǎn)移酶的ST6GALNAC2基因進行基于單體型分析的關(guān)聯(lián)研究，發(fā)現(xiàn)與健康對照組比較，IgAN患者C1GalT1基因上的單體型YATIG的頻率降低，單體型YAGDA和YATDG的頻率增高，ST6GALNAC2基因啟動子區(qū)域的單體型ADG頻率增高，并且發(fā)現(xiàn)單體型ADG與IgA1分子上2,6-唾液酸含量不足有關(guān)，提示C1GalT1和ST6GALNAC2基因變異與IgAN遺傳易感性相關(guān)。另外，他們對C1GalT1和ST6GALNAC2基因在IgAN中的相互作用做了進一步研究，證明了C1GalT1和ST6GALNAC2基因變異的相互作用與IgAN的易感性和嚴重性有關(guān)

15、19。2.2 全基因組關(guān)聯(lián)研究(genome-wide association study, GWAS)全基因組關(guān)聯(lián)研究是在一定人群中選擇病例組和對照組,比較全基因組范圍內(nèi)所有單核苷酸多態(tài)性(Single nucleotide polymorphism, SNP)位點等位基因的頻率在病例組與對照組之間的差異。如果某個SNP位點的等位基因在病例組中出現(xiàn)的頻率明顯高于或低于對照組,則認為該位點與疾病間存在關(guān)聯(lián)性。與以往的候選基因相關(guān)性研究不同,GWAS不需要在研究之前依據(jù)那些尚未充分闡明的生物學(xué)基礎(chǔ)來假設(shè)某些特定的基因或位點與疾病相關(guān)聯(lián)。目前已有多項關(guān)于IgAN的全基因組關(guān)聯(lián)研究，發(fā)現(xiàn)聚合免疫球蛋

16、白受體基因(PIGR)、免疫球蛋白-結(jié)合蛋白2基因(IGHMBP2)、人類白細胞抗原基因(HLA)與IgAN易感性相關(guān)。2.2.1聚合免疫球蛋白受體基因(PIGR)聚合免疫球蛋白受體是表達在腺上皮細胞基底側(cè)的跨膜蛋白，通過胞轉(zhuǎn)作用介導(dǎo)聚合免疫球蛋白的轉(zhuǎn)運。Obara W20等人對來自日本的389例IgAN患者和465例健康對照組進行了全基因組關(guān)聯(lián)分析，檢測了將近80000個SNPs，發(fā)現(xiàn)位于1q31-q41的PIGR基因上有6個SNPs與IgAN有明顯關(guān)聯(lián)。PIGR基因變異可能引起IgA聚合體與局和免疫球蛋白受體結(jié)合障礙，導(dǎo)致IgA在腎小球系膜區(qū)沉積。因此，提示在染色體1q的PIGR基因上或者

17、PIGR基因附近存在與IgAN易感性相關(guān)的基因。2.2.2免疫球蛋白-結(jié)合蛋白2基因(IGHMBP2)Ohtsubo S21等對來自日本的465例IgAN患者和634例健康對照組進行了全基因組關(guān)聯(lián)分析，發(fā)現(xiàn)定位于11q13.2q13.4的編碼免疫球蛋白-結(jié)合蛋白2(IGHMBP2)的基因上的一個SNP(G34448A)與IgAN有顯著相關(guān)性。IGHMBP2可能與IgA的類別轉(zhuǎn)換有關(guān)，此SNP的多態(tài)性引起基因產(chǎn)物上的谷氨酸被賴氨酸替換。研究發(fā)現(xiàn)帶有G34448A的患者血清IgA水平增高。因此，提示IGHMBP2與IgAN易感性相關(guān)。但是，另一項基于英國人和中國漢族人的研究發(fā)現(xiàn)IGHMBP2與Ig

18、AN間的關(guān)聯(lián)并不明顯22。2.2.3人類白細胞抗原基因(HLA)John Feehally等23對來自歐洲的IgAN患者及其親屬共914人進行了家系內(nèi)關(guān)聯(lián)研究，共檢測了318,127個SNPs。并挑選244 例IgAN患者與4980正常對照進行病例-對照關(guān)聯(lián)研究。檢測得到的286,200個SNPs數(shù)據(jù)應(yīng)答率在95%以上能用于關(guān)聯(lián)分析。GWAS結(jié)果提示在染色體6p上的MHC(P=1×109)區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)強相關(guān)信號。這兩個強相關(guān)SNPs位點在基于家系的和病例-對照的關(guān)聯(lián)研究中均提示與IgAN相關(guān)。這些結(jié)果提示在HLA區(qū)域內(nèi)包含有一個IgAN易感等位基因。 3. 展望目前，關(guān)于IgAN分子遺

19、傳學(xué)的研究很多，但是，由于IgAN發(fā)病機制復(fù)雜，臨床表現(xiàn)多樣，屬于受多基因影響的復(fù)雜性疾病，許多研究結(jié)果難以重復(fù)驗證。但是隨著人類基因組單體型圖(HapMap)計劃和人類基因組拷貝數(shù)變異(CNVs)圖譜的完善，高通量基因測序(high throughput sequencing)方法的應(yīng)用，以及統(tǒng)計學(xué)方法和統(tǒng)計分析軟件的不斷完善，IgAN易感基因的研究必將有新的突破，為更好的診斷IgAN和研究針對IgAN發(fā)病機制的治療方法提供新思路。參考文獻1Gharavi AG, Yan Y, Scolari F, et al. IgA nephropathy , the most common cause

20、 of glomerulonephritis, is linked to 6q2223J. Nat Gene，2000,26(3): 354357.2Bisceglia L, Cerullo G, Forabosco P, et al. Genetic heterogeneity in Italian families with IgA nephropathy: suggestive linkage for two novel IgA nephropathy lociJ. Am J Hum Genet，2006, 79(6): 11301134.3Paterson AD, Liu XQ, Wa

21、ng K, et al. Genome-wide linkage scan of a large family with IgA nephropathy localizes a novel susceptibility locus to chromosome 2q36J. J Am Soc Nephrol, 2007, 18(8): 24082415.4Takei T, Iida A, Nitta K, et al. Association between single-nucleotide polymorphisms in selectin genes and immunoglobulin

22、a nephropathyJ. Am J Hum Genet, 2002, 70(3): 781786.5Park SR, Lee JH, Kim PH. Smad3 and Smad4 mediate transforming growth factor-beta1-induced IgA expression in murine B lymphocytesJ. Eur J Immunol, 2001, 31(6): 17061715.6Vuong MT, Lundberg S, Gunnarsson I, et al. Genetic variation in the transformi

23、ng growth factor-1 gene is associated with susceptibility to IgA nephropathyJ. Nephrol Dial Transplant, 2009, 24(10): 30613067.7Li R, Xue C, Li C, et al. TRAC variants associate with IgA nephropathyJ. J Am Soc Nephrol, 2009, 20(6): 13591367. 8張慶娟,劉殿閣. IgA腎病與局部腎素-血管緊張素系統(tǒng)J. 臨床薈萃, 2008, 23(1): 69-71.9H

24、ollenberg NK, Fisher ND, Price DA. Pathways for angiotensin II generation in intact human tissue: evidence from comparative pharmacological interruption of the rennin systemJ. Hypertension, 1998, 32(2): 387392.10Jung ES, Kim SM, Cha RH, et al. Impact of polymorphisms of the genes encoding angiotensi

25、n II-forming enzymes on the progression of IgA nephropathyJ. Nephron Clin Pract, 2011, 118(2): c122c129.11Huang W, Gu H, Li R, et al. Association of -27T>C and its haplotype at the putative promoter for IgA-specific receptor gene with IgA nephropathy among the Chinese Han populationJ. Nephrol Dia

26、l Transplant, 2011 Jan 27.Epub ahead of print.12Yong D, QingQing W, Hua L, et al. Association of uteroglobin G38A polymorphism with IgA nephropathy: a meta-analysisJ. Am J Kidney Dis, 2006, 48(1): 17.13王朝暉，陳楠，潘曉霞，等。 Megsin基因單核苷酸多態(tài)性與IgA腎病相關(guān)性研究J。中華醫(yī)學(xué)雜志，2006，86(19): 1337-1341.14Suzuki H, Suzuki Y, Nari

27、ta I, et al. Toll-like receptor 9 affects severity of IgA nephropathyJ. J Am Soc Nephrol, 2008, 19(12): 23842395.15Liu XQ, Paterson AD, He N, et al. IL5RA and TNFRSF6B gene variants are associated with sporadic IgA nephropathyJ. J Am Soc Nephrol, 2008, 19(5): 10251033.16Gharavi AG, Moldoveanu Z, Wya

28、tt RJ, et al. Aberrant IgA1 glycosylation is inherited in familial and sporadic IgA nephropathyJ. J Am Soc Nephrol, 2008, 19(5): 10081014.17Li GS, Zhang H, Lv JC,et al.Variants of C1GALT1 gene are associated with the genetic susceptibility to IgA nephropathyJ. Kidney Int, 2007, 71(5): 448453.18Li GS , Zhu Li, Zhang H, et al. Variants of the ST6GALNAC2 promoter influence transcriptional activity and contribute to genetic susceptibility to IgA nephropathyJ. Hum Mutat, 2007,