IGA分子遗传学进展

IgA肾病分子遗传学研究新进展[摘要]IgA肾病(IgAnephropathy，IgAN)是最常见的原发性肾小球肾炎,也是引起终末期肾脏疾病(ESRD)的一个重要原因。其具体的发病机制尚不明确，许多研究证实其与遗传易感性有关，属于多基因病。有研究通过连锁分析发现IgAN与染色体6q22-23、2q36等连锁，通过关联研究发现多个候选基因，如血管紧张素转换酶基因、Fcα受体基因、人类白细胞抗原基因等与IgAN相关。近年来,随着分子遗传学和人类基因组计划的进展,遗传因素在IgAN中的致病作用越来越受到人们的关注。本文就IgAN分子遗传学研究新进展作一综述。[关键词]IgA肾病(IgAN)；发病机制；连锁分析；候选基因；全基因组关联分析(GWAS)AdvancesinmoleculargeneticsresearchofIgAnephropathyAbstract:IgAnephropathy(IgAN),whichcandevelopintoend-stagerenaldisease,isthemostcommonprimaryglomerulonephritis.ThepathogenesisofIgANisnotclear,manystudieshaveconfirmedthatgeneticsusceptibilityisassociatedwithIgAN,anditbelongstopolygenicdisease.SomestudieshavefoundthatIgANwasassociatedwithchromosome6q22-23,2q36bylinkageanalysis,andseveralcandidategeneswereconfirmedbyassociationstudytobeassociatedwithIgAN,suchasACE、FCAR、HLA.Inrecentyears,astheprogressionofmoleculargeneticsandtheHumanGenomeProject,moreattentionwaspaidtotheroleofgeneticfactorsinthepathogenesisofIgAN.Inthispaper,thelatestprogressofmoleculargeneticsresearchofIgANwillbereviewed.Keywords:IgAnephropathy(IgAN);pathogenesis;linkageanalysis;candidategene;genome-wideassociationstudy(GWAS)原发性IgA肾病(IgAnephropathy,IgAN)首先是由Berge在1968年报道的,以肾小球系膜区IgA或IgA免疫复合物沉积为主要病理特征。目前认为与感染、炎症介质、免疫反应、遗传等因素有关。越来越多的证据表明不同地域、不同种族IgAN具有明显不同的发病率，并且具有家族聚集性，提示遗传因素在IgAN的发病机制中有重要影响。目前对于IgAN的遗传学研究主要为以IgAN家系为研究对象的连锁分析研究和以散发性IgAN为研究对象的相关性研究。1连锁分析(Linkageanalysis)连锁分析是基因定位中的主要策略之一，它是利用家系遗传信息中基因间的重组率计算出两基因之间的染色体图距，探讨特定基因座与疾病的关系。通常以LOD比值来估计一个基因位点与一个疾病性状的连锁程度，LOD≥3表示遗传标记与疾病致病基因连锁关系显著。至今，已有3个关于家族性IgAN的全基因连锁研究报道。Gharavi等[1]第一次利用全基因组扫描方法对IgAN家系(至少有2名家庭成员通过肾活检确诊为IgAN，其他诊断为患IgAN的家庭成员具有血尿，蛋白尿或肾功能衰竭等IgAN的临床表现)易感基因进行研究并定位,他们收集了24个来自意大利和6个来自美国的IgAN家系,通过全基因组连锁分析证明6q22-23上命名为IGAN1的基因座与IgAN连锁,LOD值达到5.6,有60%的IgAN患者与之连锁。另一个全基因连锁分析纳入了22个来自意大利的家系，同样发现与6q22-23连锁，并同时发现了两个新位点,4q26-31(LOD1.83)和17q12-22(LOD2.56)[2]，进一步证明了IgAN的遗传异质性。近期一项关于一个少见的包括14名有病变的亲属的大家系连锁分析(其中2人经活检确诊，其他12人尿检有血尿或蛋白尿)[3]。检测结果提示与2q36连锁，其最大的多位点LOD值为3.47。这些研究结果表明提示IgAN符合常染色体显性遗传规律,伴不完全外显性。但目前尚无研究确定这三个位点上与IgAN易感性相关的致病基因。2关联研究(Associationstudy)2.1候选基因关联研究(candidategeneassociationstudy)候选基因关联研究是以疾病的已知发病机制或者之前由连锁分析确定的疾病相关区间为基础进行特定基因的多态性研究的分析方法。目前已有大量关于IgAN候选基因的研究。2.1.1选择素(selectin)基因白细胞在肾小球和肾间质的聚集是多种肾炎的主要发病机制，选择素(selectin)是白细胞聚集的主要粘附分子之一。选择素分为E选择素、P选择素和L选择素。Takei等人[4]研究发现1q24-25上的E-selectin基因的2个SNPs(SELE8和SELE13)和L-selectin基因的6个SNPs(SELL1、4、5、6、10、11)与日本IgAN患者有显著相关性。2.1.2转化生长因子β1(TGFβ1)基因TGFβ1是一种多功能生长因子，也是多种器官和组织纤维化的关键因子。TGFβ1信号是B淋巴细胞中IgA类别转换的必要机制，并且可以上调IgA的产生[5]。TGFβ1在多种肾脏疾病中可促进纤维化，导致肾脏损伤和肾功能恶化。MaiTuyetVuong等人[6]对来自瑞典的212例经肾活检确诊的IgAN患者和477例健康对照组的TGFB1基因进行关联分析，发现TGFB1基因多态性与IgAN相关。2.1.3T细胞受体基因(TRAC)T细胞受体主要是负责识别主要组织相容性复合物(MHC)上结合的抗原，激活T细胞，促进IgA的产生。TRAC是编码T细胞受体α链的恒定区的基因，位于染色体14q11-12上。有研究对704例来自中国的IgAN患者和704例健康对照进行关联研究(其中有310例IgAN患者以其亲属为对照行家系内关联研究)，结果提示TRAC基因与中国人IgAN易感性相关[7]。2.1.4血管紧张素转换酶和糜蛋白酶基因(ACE,CMA)目前认为，肾脏局部肾素-血管紧张素系统的激活与系膜区病理性IgA的沉积有关,并且在IgAN进展中起关键作用[8]。血管紧张素Ⅱ(ATⅡ)的生成主要来源于血管紧张素转换酶(ACE)和糜蛋白酶(CMA)两条途径。在人类肾脏中，至少有40%是由CMA通路介导的[9]。EunSookJung等人[10]对来自韩国的261例经肾活检确诊的IgAN患者和300例健康对照进行ACE和CMA基因型多态性分析，发现CMA上的rs1800875基因多态性与IgAN的发展进程相关，而CMA基因和ACE基因的插入/缺失(I/D)多态性与IgAN的发生无明显关联相关性，基因型分布与等位基因频率在患者和正常对照中相似。2.1.5Fcα受体基因(FCAR)FcαR(CD89)是IgA的特异性受体，主要与IgA1和IgA2结合，调节血清IgA水平，使其达到动态平衡。FCAR为其编码基因，位于染色体19q13上。有研究[11]通过对来自中国汉族的606例IgAN患者和606例健康对照进行关联分析，证实FCAR基因启动子区域上的-27C等位基因和它的单体型与IgAN密切相关，提示-27C可能是造成中国汉族人IgAN易感性增加的原因之一。2.1.6其它其它研究报道的IgAN候选基因还包括：子宫球蛋白(UG)基因[12]、Megsin基因[13]、Toll样受体9(TLR9)基因[14]、IL5RA和TNFRSF6B基因[15]等。虽然，上述研究提示众多候选基因与IgAN相关，但是还存在以下几个问题：(1)大多数候选基因是与IgAN发展的严重程度和并发症相关，而非致病基因；(2)大多数研究着眼于影响肾小球肾炎发展的普遍过程，而非IgAN的发病机制；(3)许多研究只分析了一个候选基因的单个SNP，可能因其效应微弱而被忽略，造成假阴性结果；(4)大多数为小样本研究，未经重复验证。针对这些问题，有研究组采用年龄、性别、地理位置相匹配的大样本病例-对照分析，选取可能参与IgAN发病机制最初环节的候选基因进一步进行单体型相关性研究，并取得了一定的进展。在IgAN的发病机制中，已被广泛认同的是IgA1糖基化缺陷导致免疫复合物的形成。GharaviAG等[16]的研究提示，IgA1糖基化的缺陷是一种遗传特征，是IgAN的一个遗传危险因素。近期一项关于中国IgAN的大样本研究[17,18]，选取670例IgAN患者和494例健康对照，对编码β1,3-半乳糖转移酶的C1GalT1基因和编码2,6-唾液酸转移酶的ST6GALNAC2基因进行基于单体型分析的关联研究，发现与健康对照组比较，IgAN患者C1GalT1基因上的单体型YATIG的频率降低，单体型YAGDA和YATDG的频率增高，ST6GALNAC2基因启动子区域的单体型ADG频率增高，并且发现单体型ADG与IgA1分子上α2,6-唾液酸含量不足有关，提示C1GalT1和ST6GALNAC2基因变异与IgAN遗传易感性相关。另外，他们对C1GalT1和ST6GALNAC2基因在IgAN中的相互作用做了进一步研究，证明了C1GalT1和ST6GALNAC2基因变异的相互作用与IgAN的易感性和严重性有关[19]。2.2全基因组关联研究(genome-wideassociationstudy,GWAS)全基因组关联研究是在一定人群中选择病例组和对照组,比较全基因组范围内所有单核苷酸多态性(Singlenucleotidepolymorphism,SNP)位点等位基因的频率在病例组与对照组之间的差异。如果某个SNP位点的等位基因在病例组中出现的频率明显高于或低于对照组,则认为该位点与疾病间存在关联性。与以往的候选基因相关性研究不同,GWAS不需要在研究之前依据那些尚未充分阐明的生物学基础来假设某些特定的基因或位点与疾病相关联。目前已有多项关于IgAN的全基因组关联研究，发现聚合免疫球蛋白受体基因(PIGR)、免疫球蛋白μ-结合蛋白2基因(IGHMBP2)、人类白细胞抗原基因(HLA)与IgAN易感性相关。2.2.1聚合免疫球蛋白受体基因(PIGR)聚合免疫球蛋白受体是表达在腺上皮细胞基底侧的跨膜蛋白，通过胞转作用介导聚合免疫球蛋白的转运。ObaraW[20]等人对来自日本的389例IgAN患者和465例健康对照组进行了全基因组关联分析，检测了将近80000个SNPs，发现位于1q31-q41的PIGR基因上有6个SNPs与IgAN有明显关联。PIGR基因变异可能引起IgA聚合体与局和免疫球蛋白受体结合障碍，导致IgA在肾小球系膜区沉积。因此，提示在染色体1q的PIGR基因上或者PIGR基因附近存在与IgAN易感性相关的基因。2.2.2免疫球蛋白μ-结合蛋白2基因(IGHMBP2)OhtsuboS[21]等对来自日本的465例IgAN患者和634例健康对照组进行了全基因组关联分析，发现定位于11q13.2–q13.4的编码免疫球蛋白μ-结合蛋白2(IGHMBP2)的基因上的一个SNP(G34448A)与IgAN有显著相关性。IGHMBP2可能与IgA的类别转换有关，此SNP的多态性引起基因产物上的谷氨酸被赖氨酸替换。研究发现带有G34448A的患者血清IgA水平增高。因此，提示IGHMBP2与IgAN易感性相关。但是，另一项基于英国人和中国汉族人的研究发现IGHMB