不同類型自身免疫性甲狀腺疾病與人類白細胞抗原基因的關(guān)系及機制研究進展

胡默然, 沈 捷

(1. 南京醫(yī)科大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院, 江蘇 南京, 210029;2. 南京醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院移植免疫與HLA檢測中心 內(nèi)分泌科, 江蘇 南京, 210029)

自身免疫性甲狀腺疾病(AITD)屬于器官特異性自身免疫性疾病，最常見的2種類型為格雷夫斯病(GD)和橋本氏甲狀腺炎(HT)[1]。AITD發(fā)病機制尚不清楚，但其發(fā)生受遺傳和環(huán)境因素共同影響，當遺傳易感個體暴露于環(huán)境調(diào)節(jié)觸發(fā)因素如吸煙，病毒/細菌感染，不適當?shù)牡鈹z入和面臨壓力應(yīng)激時，可能會發(fā)生AITD[2-3]。已知的AITD易感基因分為3組: 人類白細胞抗原(HLA)基因，非HLA免疫調(diào)節(jié)基因(如CTLA-4、PTPN22和CD40)和甲狀腺特異性基因(如TSHR和Tg)。作者主要闡述基于AITD與HLA基因之間的關(guān)系及其對相關(guān)疾病發(fā)生發(fā)展的影響，同時對2者間關(guān)聯(lián)性的研究進展及機制作綜述。

1 HLA特定位點與AITD的關(guān)聯(lián)

1.1 與GD有關(guān)的HLA基因及單倍體型

GD是一種伴甲狀腺素合成異常的器官特異性自身免疫性疾病，約占甲亢患者的85%以上，在40～60歲高發(fā)，多見于女性。亞洲人群比高加索人群發(fā)病率更高。GD發(fā)生與遺傳有關(guān)，已發(fā)現(xiàn)很多GD的HLA易感基因[2], 此前研究多與HLA分型相關(guān)，盡管各種研究結(jié)果不一致，但都表明HLA基因多態(tài)性在GD的發(fā)生中起重要作用。

在高加索人群中: 研究[4-5]發(fā)現(xiàn)等位基因HLA-DR3、DQB1*02、DQA1*0501和DRB1*03-DQA1*0501-DQB1*02(DR3)單倍體型與GD發(fā)生的高風(fēng)險相關(guān)，其中HLA-DR3(HLA-DRB1*03)被認為是GD最主要的易感等位基因[6], 而HLA-DRB1*07可以降低GD發(fā)生的風(fēng)險率。此外, VITA R等[7]發(fā)現(xiàn)DR4也與GD的發(fā)生有相關(guān)性。

有關(guān)HLA I類基因與GD間的關(guān)聯(lián)研究: SIMMONDS M J等[8]研究了806例來自英國的GD患者和487例對照受試者中HLA-B和HLA-C位點對GD的影響，發(fā)現(xiàn)在HLA-C位點中, HLA-C*07(OR=1.63)具有最強易感性, HLA-C*03(OR=0.54)和HLA-C*16(OR=0.36)對GD具有保護性; 在HLA-B位點中, B*08(OR=1.62)具有強易感性, B*44(OR=0.64)則具有保護作用。此項研究首次為HLA-C與GD的主要關(guān)聯(lián)提供了證據(jù)支持。

研究[9-11]報道GD與HLA-DQA1*0501和HLA-DQA1*0301等位基因呈正相關(guān)，這與之前得出的DQA1*0501與亞洲人無關(guān)的結(jié)論相悖。尹鳳媛[10]對山東青島地區(qū)194例GD患者研究后證實，攜帶DQA1*0201(P<0.01,OR<1)等位基因的個體分布頻率顯著低于正常對照組，這與趙文娟等[12]對山東沿海地區(qū)的研究結(jié)果相同。而王長青等[9]對福州地區(qū)100 例GD 患者與100 例健康對照研究后發(fā)現(xiàn)，HLA-DQA1* 0201的頻率與對照組無統(tǒng)計學(xué)差異，表明與GD 沒有相關(guān)性。由此可見，在同一種族不同地區(qū)間，與GD相關(guān)的HLA等位基因也有一定的差異性，可能是因為HLA等位基因的頻率分布和研究例數(shù)不同所導(dǎo)致。此外, CHEN P L等[13]進行了1項病例對照關(guān)聯(lián)研究，對6個經(jīng)典的HLA位點(HLA-A、HLA-B、HLA-C、HLA-DPB1、HLA-DQB1和HLA-DRB1)進行全面基因分型發(fā)現(xiàn): HLA-B*4601(PBc=1.17×10-2,OR=1.33)、DPB1*0501(PBC=2.58×10-10,OR=2.34)、DRB1*1501(PBC=1.22×10-2,OR=1.68)和DRB1*1602(PBC=1.46×10-5,OR=2.63)是GD的易感基因; DQB1*0302(PBC=1.97×10-2,OR=0.62)、DRB1*1202(P=5.6×10-4,OR=0.53)是保護基因。WU Y L等[14]通過對所有DRB1等位基因進行基于高分辨率序列分型的病例對照關(guān)聯(lián)研究，并于1個家庭數(shù)據(jù)集中進行確認，證實了DRB1*0901可能是GD的主要HLA易感基因，而DRB1*1202則是常見保護基因。

一項關(guān)于日本人群HLA與GD關(guān)聯(lián)研究[15]顯示: HLA-B*4601、HLA-DPB1*0501、HLA-B*3501和HLA-DRB1*1403與GD正相關(guān)?？梢奌LA-B*4601、HLA-DPB1*0501是中國和日本人群對GD的共同易感基因。此項研究還發(fā)現(xiàn)其中最具代表性的保護性等位基因HLA-DR13 (HLA-DRB1*1302)是對GD易感的HLA-DP5等位基因的上位基因，即部分保護性HLA等位基因?qū)σ赘蠬LA等位基因具有上位效應(yīng)。在韓國人群中, GD與HLA-DRB1*0803(Pc=0.03,OR=2.27)和DRB1*1602(Pc=0.03,OR=22.34)的相關(guān)性已被報道[16], 此外在泰國的GD患者中也觀察到HLA-DRB1*1602的頻率增加(P=0.006 3,OR=2.91)[17]。HLA-DRB1*1602可能是亞洲人群共有的GD易感基因。

GD的遺傳基因在亞洲人群和高加索人群中具有較大差異性。相關(guān)研究[18-19]報道白種人中最顯著的易感性等位基因DRB1*0301在亞洲人群中頻率較低，在中國人中約占4%～9%。HLA-B*46的等位基因頻率在亞洲人群中為3.9%～8.6%, 在歐洲人群中幾乎為零[20], 可能是HLA基因型在人種、地域的高度異質(zhì)性及研究樣本量的差異所致。其他非HLA 基因，如TSH 受體基因、細胞因子基因、補體基因等也與GD 發(fā)病有關(guān)[9], 這些因素共同相互作用，也會引起臨床表型的顯現(xiàn)，最終導(dǎo)致了結(jié)果的差異性。

1.2 與橋本氏甲狀腺炎有關(guān)的HLA基因及單倍體型

橋本氏甲狀腺炎(HT)又稱慢性淋巴細胞性甲狀腺炎，是甲狀腺最常見的器官特異性自身免疫性疾病，大約占甲狀腺疾病的22.5%[21]。流行病學(xué)資料[22]確證了HT有遺傳傾向，HT具有多種臨床特征，可能有多種基因參與了甲狀腺自身免疫的過程，現(xiàn)將常見的發(fā)病基因綜述如下。

關(guān)于高加索人群的研究[23-25]發(fā)現(xiàn), HT與HLA-DRB1*03、DRB1*04、DQB1*0201、DQB1*0301及DQA1*0301易感性密切相關(guān); 而對HT起保護作用的基因位點為HLA-DRB1*07、DQB1*06、DQA1*0102和DQA1*0201。ZEITLIN A A等[23]對英國625例HT患者和619例對照志愿者研究后發(fā)現(xiàn)，與HT關(guān)聯(lián)性最強的單倍體型為DR4單倍體型(P=6.79×10-7,OR=1.98), 具有強易感性; 此外, DR3被證實與HT相關(guān)，但是檢測到DR3單倍體型與HT相關(guān)性較低(P=0.050), 這與HEWARD J M等[26]對于GD的研究結(jié)果相反, DR3與GD有強相關(guān)性，而與DR4的關(guān)聯(lián)性則較弱。這為GD和HT之間的遺傳因果關(guān)系存在不同的理論提供了一定的依據(jù)。

徐春等[27]關(guān)于30例漢族HT患者和24名正常對照人群的HLA基因的研究表明, HT的易感基因為HLA-DQA1*0301(P<0.02,RR=7.00), 而HLA-DQB1*0602(P<0.01,RR=0.095)為保護性位點。此外，有關(guān)中國漢族兒童HT患者的研究報道[28], HLA-B*4601與該病的易感性相關(guān)(Pc=9.99×10-5,OR=2.31), 但仍需擴大樣本進一步研究以明確HLA-B*4601在HT發(fā)展中的作用，這一發(fā)現(xiàn)表明HLA-B*46等位基因可能為亞洲特定的HT基因標記。研究[29-30]表明，中國人群的HLA-DR9等位基因也對HT有易感性。HLA-B、HLA-DR、HLA-DQ等位基因與中國人群HT之間密切關(guān)聯(lián)，但具體的致病機制仍有待深入研究。

TAMAI H等[31-32]對日本人群中進行HLA-DQ位點與HT的相關(guān)性研究時發(fā)現(xiàn), HLA-DQA1*0102和DQB1*0602與HT呈負相關(guān)。相關(guān)研究[33]報道，在日本人群中, HLA-DQA1*0301與DR4呈連鎖不平衡，同時DQA1*0301基因頻率也相應(yīng)有所升高，提示在日本人中DQA1*0301也與HT的易感性有關(guān)，而連鎖不平衡是導(dǎo)致位點在不同人種間頻率不一致的主要歸因。DQA1*0301基因很可能是不同地區(qū)人群對HT的一個共同易感基因，而DQB1*0602基因可能是共同保護基因。

UEDA S等[15]對444例HT患者和481例對照受試者的HLA等位基因進行基因分型，分析了易感和保護性HLA等位基因在HT發(fā)展過程中的相互作用。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，等位基因HLA-A*0207(PC=1.4×10-5,OR=3.42)和 HLA-DR4(PC=0.002 2,OR=1.84)與HT的易感性強相關(guān)。在有關(guān)HLA-B位點的研究[34]中, HLA-B*46(Pc<0.02,RR=3.66)及HLA-B*51(Pc<0.002,RR=3.42)基因頻率在日本HT患者中相對升高，證明與HT的易感性相關(guān)。此外，一項關(guān)于 DR-DQ單倍體型與HT關(guān)聯(lián)性的研究表明, DRB1*0901-DQB1*0303單倍型賦予日本人群對HT的易感性，這與HASHIMOTO K[35]研究結(jié)果相符。

一項有關(guān)韓國人群的研究[36]表明，與健康對照人群相比, HT患者的HLA-B*46 和HLA-Cw*01等位基因頻率較高，提示與HT的易感性相關(guān)，而HLA-B*46與HLA-Cw*01的共存可能是韓國人群早發(fā)性AITD的基因標記。HLA-B*46位點在中國、日本及韓國人群中均對HT具有易感性，可能為亞洲人群特定易感基因。

HLA等位基因的分布存在種族差異，但是不同種族、地域間也同時具有一定的相似性。了解HLA等位基因與不同人群中AITD的關(guān)聯(lián)性異同，有助于精確指導(dǎo)臨床診療。

2 GD與HT與HLA基因關(guān)聯(lián)性的異同

在AITD中，有關(guān)GD和HT的遺傳免疫機制的異同，有諸多研究爭論。相關(guān)研究[13, 28, 37]發(fā)現(xiàn)，攜帶HLA-B*4601、HLA-DQA1*0301、HLA-DQA1*0501等位基因的個體與GD 和HT 的易感性相關(guān)，而攜帶DQA1*0201 等位基因的個體則與GD 和HT的保護性相關(guān)。在高加索人群中, DR3與GD和HT的易感性均相關(guān)，DR7則與GD和HT的保護性皆相關(guān)。同一對等位基因，在不同的人群中，既可以與GD又可以與HT的易感或保護性相關(guān)，說明GD和HT在遺傳免疫機制上，可能有一定的共同基礎(chǔ)[37]。此外, WEETMAN A P[38]對AITD進行家族性研究時發(fā)現(xiàn), GD和HT聚集在同一個家族，而GD在單個患者中可發(fā)展為HT, 這表明GD和HT可能具有相同的遺傳因素。從抗體層面的研究也證實，有些患者既是GD患者，亦為HT患者。ZEITLIN A A等[23]在對HT發(fā)病機制的研究中對該現(xiàn)象進行了闡明，HT患者早期由于機體代償，反饋回路導(dǎo)致T3和T4的過量產(chǎn)生，引起甲狀腺功能短暫亢進，與甲狀腺功能減退癥的最終結(jié)果相反。這種短暫性甲狀腺毒癥與早期不正確的GD診斷相結(jié)合，也可能是一些理論假設(shè)GD可以轉(zhuǎn)化為HT的原因。

GD與HT在遺傳機制上，既存在一定的共同性，也具有各自的特異性，兩者間相關(guān)性仍有待于臨床表型基礎(chǔ)上的分層研究。

3 HLA基因與AITD關(guān)聯(lián)的致病機制

HLA-Ⅱ類分子是AITD的主要易感基因，其α鏈與β鏈共同構(gòu)成一個抗原(肽)結(jié)合槽，外來抗原經(jīng)加工處理形成肽鏈并與HLA-Ⅱ類分子結(jié)合后，才可被T細胞識別，從而產(chǎn)生細胞因子，參與免疫反應(yīng)調(diào)節(jié)，此為T細胞激活的必需信號，并可激活B淋巴細胞，促使其產(chǎn)生大量自身抗體，引發(fā)AITD[27]。

HLA-DR是T細胞激活的第一信號，其表達程度反映了細胞的抗原提呈能力。LEE H J等[39]假設(shè)HLA-DR3中特定序列變體，產(chǎn)生可將致病性甲狀腺衍生肽呈遞給T細胞的獨特口袋結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致AITD發(fā)生。通過對大量AITD患者和對照組中的HLA-DR基因進行測序，發(fā)現(xiàn)HLA-DRβ鏈(HLA-DRβ1-Arg74)第74位精氨酸的存在對AITD的發(fā)展至關(guān)重要，而谷氨酰胺在該位置(Gln-74)則具有保護性，該發(fā)現(xiàn)與相關(guān)研究結(jié)論一致[40-41]。分子動力學(xué)模擬分析表明，與含有保護性Gln-74等位基因的口袋相比, HLA-DRβ1-Arg74等位基因產(chǎn)生了一個帶正電的窄P4口袋[41], 這種結(jié)構(gòu)變化可以影響AITD的發(fā)生風(fēng)險[42]。

研究[23]表明DR4單倍型可能是以細胞破壞為中心的自身免疫疾病。SCH?NLAND S O等[43]研究發(fā)現(xiàn)具有DRB1*04等位基因的個體生命早期表現(xiàn)出CD4+T細胞和粒細胞中端粒的縮短。在DRB1*04陽性個體中觀察到早發(fā)性端粒縮短可能導(dǎo)致CD4+T細胞和粒細胞的復(fù)制、衰老加速，導(dǎo)致細胞更新率降低[44]。T細胞群體性質(zhì)的變化可降低免疫系統(tǒng)應(yīng)對抗原刺激的功能，且進入衰老狀態(tài)的T細胞不能有效阻止自身反應(yīng)細胞擴增。此外，不排除該過程可能為控制刺激反應(yīng)較小的衰老T細胞主動攻擊宿主自身的細胞所造成[45]。HLA-Ⅱ類抗原的等位基因的多態(tài)性能夠改變HLA分子、抗原、T細胞受體之間的相互作用，并由此控制對外來抗原(或自身抗原)的免疫應(yīng)答。

HLA-I類抗原在有核細胞表面表達，主要參與內(nèi)源性抗原向CD8+淋巴細胞的呈遞, HLA-I類分子還可以結(jié)合與甲狀腺抗原交叉反應(yīng)的細菌/病毒抗原，并通過分子模擬產(chǎn)生甲狀腺自身免疫[5, 7, 46]。分子模擬是遺傳易感個體暴露于給定微生物以觸發(fā)AITD的一種重要機制[47], 該機制在亞急性甲狀腺炎中更為典型。HLA的致病機制較為復(fù)雜，仍需深入研究進一步明確其機制。

4 結(jié) 語

自身免疫相關(guān)性甲狀腺疾病的發(fā)生、發(fā)展與HLA基因均關(guān)聯(lián)，其直接表現(xiàn)于對疾病的易感性和保護性。分析這些疾病致病因素可能與特異性或非特異性炎癥相關(guān)，故而對其機制的研究應(yīng)以此為出發(fā)點，進而使HLA基因在疾病的預(yù)測和干預(yù)中發(fā)揮重要作用。目前相關(guān)研究結(jié)果存在差異，還須進一步進行不同地區(qū)、不同人群、不同分層和新技術(shù)層面的研究。