補體受體1基因多態(tài)性與疾病相關(guān)性研究進展

唐 夢，朱明明綜述，羅 偉審校

0 引 言

補體受體1(complement receptor 1,CR1)是血漿蛋白補體系統(tǒng)激活的主要調(diào)節(jié)因子。它是一種I型膜結(jié)合糖蛋白，分為胞外、跨膜、胞內(nèi)三部分，缺乏胞內(nèi)和跨膜部分的稱為可溶性CR1，基因序列位于染色體1q32上。CR1表達于紅細胞、中性粒細胞、巨噬細胞、嗜酸粒細胞、T和B淋巴細胞以及樹突狀細胞表面。單個紅細胞膜上的CR1受體密度僅為白細胞上的1/(10～50)，由于紅細胞數(shù)量巨大，因此體內(nèi)約90%的CR1受體存在于紅細胞膜上[1]。CR1的基因多態(tài)性包括3中，現(xiàn)已有較多研究證實其通過不同的基因多態(tài)性參與各種疾病的發(fā)生、發(fā)展及預(yù)后，如阿爾茲海默病、帕金森氏病、瘧疾、麻風(fēng)、心血管疾病及腫瘤等。本文就CR1的基因多態(tài)性及參與疾病發(fā)生發(fā)展作一綜述。

1 CR1及其多態(tài)性

CR1又稱CD35，即I型跨膜糖蛋白，屬于補體活性調(diào)節(jié)因子家族成員之一[1]，在多種細胞上均有表達。其基因多態(tài)性包括：①導(dǎo)致CR1長度不同的基因多態(tài)性，②導(dǎo)致紅細胞CR1密度差異的單核苷酸多態(tài)性，③產(chǎn)生Knops血型抗原的單核苷酸多態(tài)性[2]。

1.1 CR1長度多態(tài)性CR1的編碼基因位于1q32，該基因存在4個不同大小的共顯性等位基因，其變異是由遺傳重復(fù)和缺失造成[3]。該等位基因編碼不同的CR1亞型，其分子量大小從160 kda到250 kda不等，從小到大為CR1-C(F′)、CR1-A(F)、CR1-B(S)、CR1-D，其中以CR1-A(F等位基因型)和CR1-B(S等位基因型)最為常見。大量研究表明CR1-B(S)會增加AD的風(fēng)險性[4]。

1.2 CR1密度多態(tài)性細胞膜上CR1的密度與常染色體共顯性雙等位基因系統(tǒng)遺傳相關(guān)。單核苷酸多態(tài)性(single nucleotide polymorphism，SNP)也會改變細胞膜上CR1的表達量，其中Hind Ⅲ限制性片段長度多態(tài)性(restriction fragment length polymorphism,RFLP)與CR1基因內(nèi)含子27中的單核苷酸多態(tài)性相對應(yīng)，與細胞CR1表達相關(guān)。不同長度片段對應(yīng)不同的基因，其中6.9 kb Hind Ⅲ基因組片段與低表達等位基因的純合子相對應(yīng)，表達200 kb以下的CR1，而7.4 kb Hind Ⅲ基因組片段對應(yīng)高表達等位基因的純合子，表達量則明顯增高，而雜合子介于兩者之間[3]。除Hind Ⅲ多態(tài)性外，細胞膜上CR1密度還與CR1基因中多種單核苷酸多態(tài)性相關(guān)，其中與疾病研究最多的有外顯子33的Pro1827Arg多態(tài)性(C5507G)、外顯子22的His1208Arg多態(tài)性(A3650G)。在白種人中，以上CR1多態(tài)性中的C、A等位基因都對應(yīng)Hind Ⅲ RFLP的高表達等位基因，都與細胞膜上CR1的高表達相關(guān)[5]。由于85%的CR1表達在紅細胞上，紅細胞上的CR1通過與C3b、C4b結(jié)合，介導(dǎo)其調(diào)理的免疫復(fù)合物的清除。因此CR1基因的單核苷酸多態(tài)性大部分都是通過改變紅細胞CR1密度來影響疾病發(fā)展。

1.3 Knops血型抗原的多態(tài)性Knops血型基因型，由CR1第29外顯子中的單核苷酸多態(tài)性產(chǎn)生。其血型抗原系統(tǒng)包括Knops抗原a和b(Kna和Knb)、Swain-Langley 1和2(Sl1和Sl2)、Sl3、Sl4、Sl5、McCoy a和b(McCa和McCb)、KAM+/KAM-以及Yka (York)抗原[6]。目前，該系統(tǒng)與瘧疾等疾病的關(guān)系是研究的熱點。

2 CR1與疾病

2.1 CR1與神經(jīng)系統(tǒng)疾病

2.1.1 CR1與ADAD是一種神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病，臨床表現(xiàn)主要是進行性認知功能障礙和行為損害。其病理特征包括老年斑塊和神經(jīng)纖維纏結(jié)的形成，而老年斑塊主要是由淀粉樣蛋白β(amyloid-β, Aβ)聚集形成[7]。Lambert等[8]首次發(fā)現(xiàn)CR1基因位點的2個snp(rs6656401、rs3818361)與遲發(fā)性AD(late-onset Alzheimer’s disease，LOAD)的發(fā)病風(fēng)險相關(guān)，并確定了編碼CR1的基因是AD的易感基因。世界各地的全基因組關(guān)聯(lián)研究確定了CR1基因與不同種族的AD均相關(guān)，包括歐洲、中國、美國等[9-11]。研究已經(jīng)總結(jié)了CR1的多種單核苷酸多態(tài)性與AD相關(guān)，并且提示這種相關(guān)性具有地域差異[12]。在包含不同種族的人群中進行的meta分析發(fā)現(xiàn)CR1的rs6656401的A等位基因與所有樣本中的LOAD的風(fēng)險相關(guān)[13]。CR1在外周和大腦中均有表達，在美國的研究發(fā)現(xiàn)降低外周紅細胞CR1和Aβ清除率的CR1多態(tài)性增加AD風(fēng)險，而增加外周紅細胞CR1(rs10127904)和Aβ清除率的CR1多態(tài)性降低AD風(fēng)險[14]。上述研究表明CR1多態(tài)性對外周紅細胞CR1表達的影響可能是CR1多態(tài)性與AD風(fēng)險相關(guān)的基礎(chǔ)。但也有研究發(fā)現(xiàn)小膠質(zhì)細胞中高表達的CR1 rs3818361通過調(diào)節(jié)Aβ代謝和在白質(zhì)中小膠質(zhì)細胞活動來作為AD的調(diào)節(jié)劑[15]。不同風(fēng)險位點與AD神經(jīng)病理學(xué)特征的相關(guān)性不同，在芬蘭老年人群的研究中發(fā)現(xiàn)，CR1 rs185310342與AD的腦淀粉樣血管病具有較強的關(guān)聯(lián)性[16]。幾乎所有50歲以上的成年人都有神經(jīng)纖維纏結(jié),但并非所有人都會發(fā)展為AD,在美國的研究發(fā)現(xiàn)CR1 rs6656401的次等位基因純合子頻率增高，可增加Aβ的沉積，導(dǎo)致認知能力下降，從而向AD進展[17]。既往也有研究提出CR1 rs4844609增加不同腦區(qū)Aβ沉積導(dǎo)致情節(jié)記憶下降[18],因此評估這些CR1基因多態(tài)性對輕度障礙發(fā)展到AD具有預(yù)測作用[19]。在中國，Zhu等[20]在青島進行的研究發(fā)現(xiàn)CR1-SNP(rs12034383、rs3737002和rs6691117)與AD患者中顳葉體積的變化顯著相關(guān)。同時他們還提出CR1-rs10779339的變異通過降低腦葡萄糖代謝率而增加AD的風(fēng)險?？傊瓹R1基因多態(tài)性從不同方面影響AD相關(guān)的特征，如記憶力下降、Aβ的清除以及大腦結(jié)構(gòu)等。與AD發(fā)病相關(guān)的易感基因的多態(tài)性不僅影響疾病本身，還會影響患者對其他病原體的易感性，Harris等人[21]提出CR1基因多態(tài)性可能影響大腦對HSV-1的易感性。

研究已經(jīng)明確指出AD與長CR1亞型相關(guān)[4]。在法國的研究發(fā)現(xiàn)CR1-B(S)中雖然存在額外的C3b/C4b結(jié)合位點，但其表達頻率卻明顯低于其他CR1亞型，而這可能是由于其附加片段中基因位點的甲基化增加造成的，從而增加AD的風(fēng)險性[22]。

2.1.2 CR1與帕金森氏病(Parkinson′s disease，PD)PD的癥狀包括運動癥狀及非運動癥狀，認知障礙就是非運動癥狀之一，而AD是認知障礙最常見的表現(xiàn)形式。相似的病理及臨床特征表明AD和PD可能有一些共同的遺傳發(fā)病因素。在非西班牙裔白人、巴西人的研究中，未發(fā)現(xiàn)CR1的rs6656401與PD存在聯(lián)系[23-24]。但最近在中國的研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)CR1的rs3818361基因型為AA時，具有APOE的ε4等位基因的人群PD風(fēng)險降低，而rs3818361基因型為GG時PD風(fēng)險增加[25]。表明PD和AD可能通過基因-基因相互作用導(dǎo)致其相似性。

CR1基因作為參與AD的免疫反應(yīng)的特異性基因，提示免疫炎癥過程可能是AD發(fā)病的驅(qū)動因素。同時也增加了對PD的認識，可能成為治療兩種疾病的靶點，因此未來還需要進一步研究。

2.2 CR1與瘧疾惡性瘧疾主要是瘧原蟲侵入紅細胞的一種傳染病，包括兩種致死性的并發(fā)癥，嚴(yán)重瘧疾貧血(severe malaria anemia，SMA)和腦瘧疾(cerebral malaria，CM)。CR1作為補體激活調(diào)節(jié)因子，存在于大多數(shù)血細胞表面(85%在紅細胞)，不管是感染惡性瘧原蟲的紅細胞與未感染瘧原蟲的紅細胞通過CR1形成玫瑰花環(huán)結(jié)，還是紅細胞上CR1可調(diào)節(jié)間日瘧原蟲對網(wǎng)織紅細胞的侵襲，均證明了這種分子在惡性瘧疾的發(fā)病機制中有重要作用[26]。紅細胞上CR1密度多態(tài)性對瘧疾感染有影響，也具有地域差異。Cockburn等[27]在巴布亞新幾內(nèi)亞發(fā)現(xiàn)CR1外顯子22 A3650G多態(tài)性的中等表達基因型(HL)與嚴(yán)重瘧疾的保護有關(guān)。在印度的研究發(fā)現(xiàn)CR1內(nèi)含子Hind III RFLP、CR1外顯子22 A3650G多態(tài)性以及外顯子33 C5507G多態(tài)性的高表達基因型與SMA、CM易感性增加相關(guān)[28]。這些研究提示高CR1的紅細胞有可能堵塞腦毛細血管，導(dǎo)致嚴(yán)重瘧疾。在泰國，Nagayasu等[29]發(fā)現(xiàn)Hind III RFLP的低表達基因型(LL)與CM易感性增加相關(guān)。在日本，CR1的rs9429942 高表達等位基因TT與CM的保護性相關(guān)聯(lián)[30]。這些研究表明由紅細胞上CR1(CR1/E)調(diào)節(jié)的循環(huán)免疫復(fù)合物的清除在腦瘧疾的發(fā)病機理中起著至關(guān)重要的作用。在巴西，研究發(fā)現(xiàn)knb等位基因以及該等位基因與KAM+等位基因的結(jié)合會增加瘧疾的易感性[31]。在非洲，Knops血型抗原系統(tǒng)多態(tài)性對瘧疾的易感性有重大影響，研究結(jié)論卻不統(tǒng)一。在西非研究發(fā)現(xiàn)McC血型抗原的McCa/b和McCb/b基因型可能分別與對嚴(yán)重瘧疾的易感性增加和對嚴(yán)重瘧疾的顯著保護有關(guān)[32]。而近年在肯尼亞的研究中發(fā)現(xiàn)Knops Sl2多態(tài)性與腦瘧疾和死亡顯著降低有關(guān)，而Knops McCb多態(tài)性與腦瘧疾發(fā)病幾率增加有關(guān)[33]。同時還有重要發(fā)現(xiàn)，即上述保護作用只在正常α-珠蛋白基因型個體中可見，因為觀察到Knops Sl2和α+地中海貧血基因型之間存在顯著的相互作用。而以上結(jié)果均表明CR1基因密度及Knop血型多態(tài)性都會影響瘧疾的易感性，但是具有地域差異，這種多態(tài)性可能是由于基因的選擇性保護。

2.3 CR1與心血管病風(fēng)險冠狀動脈粥樣硬化性心臟病是一種進行性疾病，其病理特征是脂質(zhì)和纖維素在大動脈中積聚，也是一種多種基因相互作用的疾病[34-35]。CR1不僅參與動脈粥樣硬化的炎癥成分，還有研究表明其介導(dǎo)了動脈粥樣硬化中低密度脂蛋白的清除[36]。因此分析CR1基因的多態(tài)性有助于了解心血管疾病(冠心病)的風(fēng)險。首先是關(guān)于紅細胞上CR1密度多態(tài)性與心血管疾病的相關(guān)性研究。在意大利和波蘭人中均發(fā)現(xiàn)了CR1-Pro1827Arg多態(tài)性與冠心病相關(guān)。在意大利，研究發(fā)現(xiàn)伴有血脂異常的冠心病患者的CR1-Pro1827Arg多態(tài)性的低表達基因型(GG)明顯降低。在波蘭人中，有心血管病史的終末期腎病患者的CR1-C5507G基因多態(tài)性的低表達基因型(GG)明顯增高，而且該基因型也與心肌梗死相關(guān)[37]?，F(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了多種CR1-snps參與心血管病的發(fā)病。de Vries等[38]通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)有12個CR1-snps與冠心病相關(guān)，其中10個CR1-snp與冠心病風(fēng)險降低有關(guān)，有2個CR1-snp與風(fēng)險增加相關(guān)。而以上與冠心病風(fēng)險相關(guān)的多態(tài)性位點還與冠心病的炎癥指標(biāo)(如CRP)及死亡率相關(guān)。以上研究都表明了CR1基因多態(tài)性在在冠心病中有重要作用，未來我們還要著重研究這些CR1-snp在心血管病中的功能，以利用這種多態(tài)性協(xié)助治療。

2.4 CR1與麻風(fēng)麻風(fēng)是由麻風(fēng)分枝桿菌和麻風(fēng)支原體引起的一種慢性傳染病，不同地區(qū)不同種族的人對麻風(fēng)的易感性不同，研究者一直在尋找其中的原因。而眾所周知，補體系統(tǒng)在多種疾病的感染中都有重要作用，也包括麻風(fēng)。其中CR1可以表達在多種細胞上，當(dāng)表達在吞噬細胞上時，CR1主要介導(dǎo)補體調(diào)理的病原體的粘附和吞噬。而麻風(fēng)分枝桿菌就通過這一途徑進入巨噬細胞，因此推測CR1的多態(tài)性可能影響麻風(fēng)分枝桿菌病的易感性。但既往對于CR1基因多態(tài)性與麻風(fēng)的易感性之間的關(guān)系的研究卻很少。最早是Fitness等[39]報道了馬拉維農(nóng)村地區(qū)麻風(fēng)病與McCoyb等位基因的保護性關(guān)聯(lián)。后來在中國也進行了全基因組關(guān)聯(lián)研究，但未發(fā)現(xiàn)麻風(fēng)病與CR1多態(tài)性有關(guān)聯(lián)[40]。其中的原因可能是由于遺傳背景的不同。最近Kretzschmar等[41]調(diào)查了巴西麻風(fēng)患者的CR1多態(tài)性，并且利用SSP擴增得到的信息重建了18個單倍型，發(fā)現(xiàn)其中重組人*3B2B.3A2B.3B1單倍型會增加個體對麻風(fēng)的易感性，且與年齡、性別和種族無關(guān)，最古老的單倍型rs12034383的GG等位基因也增加麻風(fēng)的易感性。以上研究表明CR1多態(tài)性和單倍型可能通過增強寄生蟲吞噬和炎癥而增加麻風(fēng)的易感性。但還需要在更大的研究中驗證以上結(jié)論。

2.5 CR1與腫瘤腫瘤的發(fā)生發(fā)展涉及很多因素，有環(huán)境因素也有遺傳因素。而Zhang等[42]總結(jié)了補體系統(tǒng)在癌癥中有重要作用，包括調(diào)節(jié)基質(zhì)細胞免疫、誘導(dǎo)腫瘤細胞增殖、逃避凋亡和免疫監(jiān)視，促進腫瘤細胞遷移和增殖。而CR1作為補體級聯(lián)反應(yīng)的調(diào)節(jié)因子，其基因多態(tài)性在腫瘤的發(fā)病中也有重要作用。而臨床研究也已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了多種與CR1基因多態(tài)性相關(guān)的腫瘤。在膽囊癌中，Srivastava等[43]在北印度進行的研究，發(fā)現(xiàn)CR1外顯子22的 A3650G 多態(tài)性的低表達基因型(GG)與膽囊癌風(fēng)險增加相關(guān)。并且這種基因多態(tài)性現(xiàn)象在女性中更為突出。這可能是由于紅細胞CR1的低表達導(dǎo)致免疫清除功能受損所致，但是這種性別差異我們還需要在更大的實驗中驗證。在肝癌，首先是胡金川等[44]通過研究提出CR1基因SNP位點rs4844600 G>A 與肝癌相關(guān)，對應(yīng)的基因型GG、CC攜帶者肝癌的易感性也增加，而對應(yīng)的基因型GA、CT 攜帶者肝癌易感性降低。后來Luo等[45]研究了CR1基因多態(tài)性與廣西人群HBV相關(guān)性肝病的相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)CR1基因rs3811381、rs2274567多態(tài)性均與研究對象乙肝病毒相關(guān)性HCC易感性相關(guān)，特別是在男性、酗酒者和非吸煙者中。但前者主要在50歲以上老年人中，后者主要在50歲以下年輕人中。在胃癌中，胃癌是來自胃黏膜上皮的惡性腫瘤，目前其發(fā)生發(fā)展機制仍未明確，與多種因素有關(guān)[46]。Zhao等[47]調(diào)查了中國人群中13個CR1-snps與胃癌風(fēng)險的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)CR1 rs9429942 CT基因型及rs7525160 CG基因型與胃癌易感性降低相關(guān)，而且由于考慮到基因相互作用在復(fù)雜疾病發(fā)病機制中的普遍性，在他們的研究還發(fā)現(xiàn)rs75422544、rs10494885和rs7525160這些多態(tài)性位點在胃癌中存在相互作用。在肺癌中，肺癌是一種常見的惡性腫瘤，其中非小細胞肺癌(non-small cell lung cancer，NSCLC)占在肺癌中占比最高[48]。Yu等[49]在研究中發(fā)現(xiàn)rs7525160 G>C多態(tài)性與非小細胞肺癌易感性顯著相關(guān)，而且重要的是他們首次發(fā)現(xiàn)了這種多態(tài)性與吸煙狀態(tài)的潛在相互作用，提示基因-環(huán)境相互作用在肺癌易感性中起著重要作用。但是Chaszczewska-Markowska等[50]在波蘭人中卻未發(fā)現(xiàn)CR1的 rs7525160多態(tài)性與NSCLC的關(guān)系。以上研究表明CR1基因多樣態(tài)性影響著腫瘤的易感性。

3 結(jié)語與展望

綜上所述，CR1基因多態(tài)性具有地區(qū)和種族性差異。近年來，多數(shù)研究明確了CR1基因的單核苷多態(tài)性與不同疾病易感性的關(guān)系，但是這種多態(tài)性是否有助于疾病的治療，也為將來的研究指明了方向。因此未來我們還需要進行更多的研究探索CR1基因多態(tài)性在不同民族，不同疾病中明確的功能以及利用這種多態(tài)性協(xié)助疾病的治療。