摘要: 近年来, 肿瘤坏死因子- α(TNF- α) 在慢性阻塞性肺疾病(COPD) 发病机制中的作用受到重视。TNF- α是一个多功能的细胞因子, 它促进气道重构, 改变平滑肌细胞功能, 参与肺部炎症调节, 从而在COPD 发病过程中起重要作用。TNF- α基因启动子- 308 多态性被认为是COPD 的易感因素之一, 但相关报道不尽一致。就TNF- α基因启动子- 308 多态性在COPD 发生中的作用及其研究进展作一综述。

慢性阻塞性肺疾病(COPD) 是以气道不完全可逆性气流受限为特征的疾病, 气流受限呈进行性加重, 且多与肺部对有害颗粒和气体的异常炎症反应有关^〔1〕, 是当今第4 位死因^〔2〕。COPD的发病机制尚未完全明了, 目前普遍认为参与COPD 发生发展的炎性介质有白三烯B4、白介素8 ( IL- 8) 、肿瘤坏死因子- α( TNF- α) 、谷胱甘肽- S- 转移酶等基因。近年来, TNF- α在COPD发病机制中的作用受到重视^〔3〕。适量的TNF- α可调节机体的免疫及代谢功能, 对维持机体内部稳定及抵制各种疾病因子具有重要意义, 过量的TNF- α可导致多种病理改变。TNF- α基因多态性可影响TNF- α转录, 从而在COPD 发病中产生重要作用。

1 TNF- α的结构和生物学活性

TNF- α是主要由单核巨嗜细胞分泌的一种具有诱导炎症和调节免疫的细胞因子, 属多肽类家族。它定位于人染色体6p21.3 区域, 位于Ⅲ类主要组织相容性抗原复合物体(MHC- Ⅲ)内。人的TNF- α是一种相对分子质量为17×103 的亚单位构成的蛋白质, 由157 个氨基酸构成。TNF- α基因约长3.5 kb, mRNA的长度1.7 kb。依动物种属及分离方法不同, 可以二聚体或三聚体的形式存在。TNF- β亚单位相对分子质量为25×103, 由171个氨基酸构成, 它的稳定形式以二聚体形式存在。

TNF- α的多种生物学活性是通过两个不同的细胞表面特异受体介导的。两类受体蛋白质相对分子质量分别为55 000 和75 000, 称为p55R( TNFR 1) 和p75R( TNFR 2) ^〔4〕。它们分别含有455 和461 个氨基酸, 由信号肽、胞外结构域、跨膜区及胞内结构域4 部分组成。人类TNFR 1 和TNFR 2 的胞外结构域有28%同源性, 以富含半胱氨酸的4 个重复顺序为特征, 但两者细胞内结构域的一级结构氨基酸序列未见相似处, 因而提示两类受体与不同的蛋白质作用, 激活特异的信号传递途径不同, p55R( TNFR 1) 可以诱发内毒素休克和直接细胞毒作用, 而p75R( TNFR 2) 主要介导对微生物感染的细胞免疫^〔5〕。

2 TNF- α基因启动子- 308 多态性与转录

研究者已观察到人类的TNF- α基因中有多个单核苷酸多态性,Wilson 等^〔6〕首先报道了TNF- α基因启动子区域内转录起始位点上游308 位点的双等位基因多态性, 308 位点为腺嘌呤核苷酸G 时定义为TNF-α1, 为腺嘌呤核苷酸A 时定义为TNF-α2,TNF-α1 较常见。这一位点突变造成了限制性内切酶NcoI 识别位点的缺失, 使被A 替代的核苷酸序列不能被NcoI 识别并切断。除- 308 位点外, TNF- α基因多态性还表现在+498、- 238、- 376、- 163、+70 位点G 碱基的变化。Kroeger 等^〔7〕为了研究- 308 位点多态性对TNF- α基因启动子转录的影响, 把TNF-α2 和TNF-α1的上游993 位点到下游110 区域转入Jurkat 细胞或一种单核( 巨噬) 多活性的组织淋巴瘤细胞株(U937) 细胞中, 用荧光素酶作报告基因, 植物血凝素( PHA) 刺激后发现, 在3′UTR 存在的条件下, - 308 A 形式比- 308 G 形式的转录活性高2 倍。进一步用电泳泳动速度分析法对TNF 基因内- 323→- 285 区域进行检测, 发现TNF-α1 和TNF-α2 对转录因子的结合能力不同, 转录因子更易与TNF-α2 结合。这些研究证明了TNF- α基因- 308 多态性对转录的影响, 且显示TNF-α2 的转录活性高于TNF-α1。在没有3′UTR 的存在下, 用PHA 刺激Jurkat 细胞和脂多糖( LPS)诱导的巨噬细胞, 发现TNF-α1 和TNF-α2 的转录活性没有差异。而Brinkman 等^〔8〕利用Jurkat 细胞在3′UTR 存在的情况下对TNF-α1 和TNF-α2 的转录活性进行研究, 发现尽管TNF-α2 重组体的转录活性高于TNF-α1 重组体, 但差别并无统计学意义。

3 TNF- α基因多态性与COPD 易感性

一些研究表明, TNF- α能诱导COPD 发病过程中的炎症反应, 作为炎性细胞因子可使气道上皮细胞、巨噬细胞和肺组织的核因子- kB (NF- kB) 活性增强, 并诱导血管细胞黏附因子(VCAM- 1) 的表达^{〔9, 10〕}, 而VCAM- 1 参与炎症过程中淋巴细胞、单核细胞和中性粒细胞的黏附和浸润。吸入TNF- α能增加气道中性粒细胞的数量^〔11〕。在COPD 急性加重期, 通过一系列分子信号转导途径, 激活单核巨噬细胞使TNF- α的产生增多, TNF- α诱导炎症反应, 促进炎症细胞黏附、游走和浸润^〔12〕引起肺组织损伤。TNF- α导致的蛋白溶解活性增加也有助于COPD 的发生发展^〔13〕。近年来TNF- α- 308 基因多态性与COPD 的易感性研究结果不一, 台湾Huang 等^〔14〕在病例- 对照研究中发现, 慢性气管炎患者TNF- α基因A 等位基因频率高于对照组人群, OR 值为11.1( 95%CI: 2.89～42.57) 。这些研究结果在日本人群中也得到了证实^〔15〕。但是Caucasian 人群^〔16〕与意大利人群^〔17〕中未发现这种相关性。此外, TNF- α基因其他突变也能影响TNF- α表达, 如Kucukaycan 等^〔18〕分析TNF- α基因4 个多态性变异时发现,+169G/A 多态性与COPD 关联, 而等位基因- 308G/A、- 376G/A、- 238G/A 变异未参加到疾病发生中。