花生四烯酸-5-脂加氧酶基因啟動(dòng)子SP-1結(jié)合位點(diǎn)基因多態(tài)性與哮喘相關(guān)性的Meta分析▲

鄭 晨 武 瓊 魏 兵 廖世峨 張 超 李婉瑩

(中國人民解放軍北部戰(zhàn)區(qū)總醫(yī)院新生兒科，遼寧省沈陽市 110016，電子郵箱：773529525@qq.com)

支氣管哮喘(簡稱哮喘)是一種以慢性氣道炎癥和氣道高反應(yīng)性為特征的異質(zhì)性疾病，據(jù)2017年世界衛(wèi)生組織報(bào)告，全世界約有3億人患有哮喘，由于缺乏緊急醫(yī)療護(hù)理，造成每年約25萬人死亡[1]。哮喘是一種復(fù)雜的多基因遺傳性疾病，對哮喘基因的探索是目前醫(yī)學(xué)研究中的熱點(diǎn)，不同個(gè)體的基因多態(tài)性可以影響哮喘的易感性[2]?；ㄉ南┧?5-脂加氧酶(arachidonate 5-lipoxygenase，ALOX5)基因位于染色體10q11.2，該基因的核心啟動(dòng)區(qū)位于ATG起始密碼子的上游200 bp處，由富含GC的序列(GGGCGG)組成，啟動(dòng)子區(qū)的SP-1結(jié)合位點(diǎn)與轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合，可影響啟動(dòng)子轉(zhuǎn)錄活性[3-4]。近年來，國內(nèi)外相繼報(bào)道了ALOX5基因啟動(dòng)子SP-1結(jié)合位點(diǎn)多態(tài)性與哮喘易感性的相關(guān)研究，對于哮喘易感人群的篩查、哮喘患者的臨床分型以及藥物基因組學(xué)的研究具有重要意義，但是由于單個(gè)研究的樣本量有限、研究人群不同，研究結(jié)果存在一定的差異。本研究對具有相同研究目的的多個(gè)獨(dú)立研究結(jié)果進(jìn)行綜合評價(jià)，以明確ALOX5基因啟動(dòng)子SP-1結(jié)合位點(diǎn)多態(tài)性與哮喘易感性的相關(guān)性。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)庫與檢索詞 在PubMed、Embase、Medline數(shù)據(jù)庫中檢索英文文獻(xiàn)，在維普醫(yī)藥、中國知網(wǎng)、萬方數(shù)據(jù)庫中檢索中文全文文獻(xiàn)，英文檢索詞為ALOX5、Lo-5、SP-1、repeat polymorphism、Asthma、5-Lipoxygenase Gene Promoter，中文檢索詞為哮喘、ALOX5基因啟動(dòng)子、基因多態(tài)性。檢索時(shí)間為1990年1月至2020年1月。

1.2 文獻(xiàn)的納入標(biāo)準(zhǔn)和排除標(biāo)準(zhǔn) 納入標(biāo)準(zhǔn)：(1)文獻(xiàn)內(nèi)容為關(guān)于ALOX5基因啟動(dòng)子SP-1結(jié)合位點(diǎn)基因多態(tài)性與哮喘關(guān)聯(lián)性的病例對照研究；(2)病例組為哮喘患者，對照組為非哮喘患者；(3)樣本含量說明清晰，可直接或間接獲得各等位基因的頻率；(4)有明確的哮喘診斷標(biāo)準(zhǔn)。排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)原始文獻(xiàn)未涉及ALOX5基因啟動(dòng)子SP-1結(jié)合位點(diǎn)基因多態(tài)性的基因頻率；(2)家系研究等非病例對照研究。

1.3 文獻(xiàn)篩選和質(zhì)量評價(jià) 所有文獻(xiàn)均由兩名研究者根據(jù)檢索策略和納入標(biāo)準(zhǔn)、排除標(biāo)準(zhǔn)獨(dú)立進(jìn)行篩選。有異議的文獻(xiàn)數(shù)據(jù)通過第三名研究者判斷，并最終達(dá)成一致方能入選。采用紐卡斯?fàn)?渥太華量表(Newcastle-Ottawa Scale,NOS)[5]的病例-對照研究評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對文獻(xiàn)進(jìn)行質(zhì)量評價(jià)，其中 NOS 評分≥6 分為文獻(xiàn)質(zhì)量較高。

1.4 數(shù)據(jù)提取 對篩選出的文獻(xiàn)進(jìn)行數(shù)據(jù)提取，包括作者、發(fā)表年份、研究對象的描述和例數(shù)、研究對象的地域分布、診斷標(biāo)準(zhǔn)、等位基因頻率等。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用Review Manager 5.3軟件對提取的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。采用Q檢驗(yàn)和I2統(tǒng)計(jì)量進(jìn)行異質(zhì)性檢驗(yàn)，當(dāng)P>0.1或I2<50%時(shí)認(rèn)為研究間不存在異質(zhì)性，采用固定效應(yīng)模型，反之采用隨機(jī)效應(yīng)模型。選擇合適模型計(jì)算合并OR值及其95%CI。Meta分析以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 文獻(xiàn)檢索結(jié)果及基本特征 共檢索到文獻(xiàn)1 038篇，初步篩除后得到文獻(xiàn)13篇[6-18]，按納入標(biāo)準(zhǔn)和排除標(biāo)準(zhǔn)，篩除非病例對照研究5篇[12-16]、原始數(shù)據(jù)不詳?shù)难芯?篇[17]、家系研究1篇[18]，最終納入文獻(xiàn)6篇[6-11]，其中中文文獻(xiàn)2篇，英文文獻(xiàn)4篇，涉及722名哮喘患者和626名對照組研究對象。文獻(xiàn)篩選流程見圖1，文獻(xiàn)的基本特征見表1。

圖1 文獻(xiàn)篩選流程圖

表1 納入文獻(xiàn)的基本特征

2.2 Meta分析結(jié)果

2.2.1 ALOX5 基因啟動(dòng)子SP-1結(jié)合位點(diǎn)6R等位基因與哮喘發(fā)病相關(guān)性的Meta分析:6篇文獻(xiàn)[6-11]均分析了ALOX5 基因啟動(dòng)子SP-1結(jié)合位點(diǎn)6R等位基因與哮喘發(fā)病的相關(guān)性，各研究間不存在異質(zhì)性(P=0.12，I2=43%)，采用固定效應(yīng)模型進(jìn)行分析。結(jié)果顯示，病例組6R等位基因分布頻率大于對照組6R等位基因分布頻率(OR=1.53，95%CI：1.17,2.01；P=0.002)，提示6R等位基因與哮喘發(fā)病相關(guān)，6R等位基因在哮喘人群中分布頻率高于非哮喘人群。見圖2。

圖2 6R等位基因與哮喘發(fā)病相關(guān)性的森林圖

2.2.2 ALOX5基因啟動(dòng)子SP-1結(jié)合位點(diǎn)5R等位基因與哮喘發(fā)病相關(guān)性的Meta分析:6篇文獻(xiàn)[6-11]均分析了ALOX5 基因啟動(dòng)子SP-1結(jié)合位點(diǎn)5R等位基因與哮喘發(fā)病的相關(guān)性，各研究間不存在異質(zhì)性(P=0.20，I2=31%)，采用固定效應(yīng)模型進(jìn)行分析。結(jié)果顯示，病例組5R等位基因分布頻率小于對照組5R等位基因分布頻率(OR=0.85，95%CI：0.72,0.99；P=0.04)，提示5R等位基因與哮喘發(fā)病相關(guān)，5R等位基因在哮喘人群中分布頻率低于非哮喘人群。見圖3。

圖3 5R等位基因與哮喘發(fā)病相關(guān)性的森林圖

2.2.3 ALOX5基因啟動(dòng)子SP-1結(jié)合位點(diǎn)4R等位基因與哮喘發(fā)病相關(guān)性的Meta分析:6篇文獻(xiàn)[6-11]均分析了ALOX5 基因啟動(dòng)子SP-1結(jié)合位點(diǎn)4R等位基因與哮喘發(fā)病的相關(guān)性，各研究間不存在異質(zhì)性(P=0.23，I2=27%)，采用固定效應(yīng)模型進(jìn)行分析。結(jié)果顯示，病例組和對照組4R等位基因的分布頻率差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(OR=0.99，95%CI：0.83,1.18；P=0.93)，提示4R等位基因與哮喘發(fā)病無相關(guān)性。見圖4。

圖4 4R等位基因與哮喘發(fā)病相關(guān)性的森林圖

2.2.4 ALOX5基因啟動(dòng)子SP-1結(jié)合位點(diǎn)3R等位基因與哮喘發(fā)病相關(guān)性的Meta分析:2篇文獻(xiàn)[6,9]分析了ALOX5 基因啟動(dòng)子SP-1結(jié)合位點(diǎn)3R等位基因與哮喘發(fā)病的相關(guān)性，各研究間不存在異質(zhì)性(P=0.68，I2=0%)，采用固定效應(yīng)模型進(jìn)行分析。結(jié)果顯示，病例組和對照組3R等位基因的分布頻率差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(OR=2.12，95%CI：0.26,6.57；P=0.19)，提示3R等位基因與哮喘發(fā)病無相關(guān)性。見圖5。

圖5 3R等位基因與哮喘發(fā)病相關(guān)性的森林圖

3 討 論

ALOX5基因參與編碼5-脂氧合酶，是白三烯A4生物合成途徑中的限速酶[24-25]。白三烯A4可以通過白三烯A4水解酶催化轉(zhuǎn)化為白三烯B4，也可以通過白三烯C4合成酶轉(zhuǎn)化為白三烯C4。白三烯B4是一種對中性粒細(xì)胞、單核細(xì)胞和嗜酸性粒細(xì)胞有效的催化劑，而白三烯C4及其衍生物白三烯D4是強(qiáng)支氣管收縮劑，可增強(qiáng)血管通透性并誘導(dǎo)呼吸道黏液分泌[26-27]。當(dāng)哮喘反應(yīng)發(fā)生時(shí)，5-脂氧合酶的產(chǎn)物在氣道中合成并釋放，介導(dǎo)支氣管收縮和炎癥因子釋放，在哮喘的病理生理學(xué)中發(fā)揮重要作用。

ALOX5 基因啟動(dòng)子SP-1結(jié)合基序GGGCGG的拷貝數(shù)是可變的[28]。In等[6]于1997年首次發(fā)現(xiàn)在非阿司匹林敏感型哮喘患者的ALOX5基因中存在轉(zhuǎn)錄因子SP-1/Egr-1結(jié)合位點(diǎn)減少(-1,-2)或增加(+1)的現(xiàn)象，即該位點(diǎn)為重復(fù)序列多態(tài)性，此序列可出現(xiàn)3～6次的重復(fù)(3R～6R)，而5個(gè)SP-1重復(fù)是各種人群中的主要等位基因，因此其純合子(5/5)被稱為野生型，其他基因型(5/x、x/x)被稱為變異型，且變異型人群的轉(zhuǎn)錄基因活性明顯低于野生型人群，提示該變異現(xiàn)象可能會(huì)抑制ALOX5基因的轉(zhuǎn)錄，從而使哮喘患者的臨床表現(xiàn)有所不同。2005年Kim等[8]發(fā)現(xiàn)變異型人群的氣道高反應(yīng)性較野生型人群更重。2006年Kalayci等[12]的一項(xiàng)臨床試驗(yàn)也證實(shí)，變異型哮喘患兒中、重度哮喘發(fā)生率高于野生型哮喘患兒，ALOX5啟動(dòng)子基因型是疾病嚴(yán)重程度的重要預(yù)測因子。2013年Mougey等[14]發(fā)現(xiàn)ALOX5基因變異型與白三烯產(chǎn)生增加和肺功能降低有關(guān)。2018年廖世峨等[11]發(fā)現(xiàn)變異型等位基因在中重度哮喘患兒中的分布頻率高于輕度哮喘患兒，提示ALOX5基因啟動(dòng)子SP-1結(jié)合位點(diǎn)變異可能會(huì)影響哮喘患者的病情嚴(yán)重程度。但是Kawagishi等[7]及Torres-Galván等[9]的研究均提示ALOX5基因啟動(dòng)子SP-1結(jié)合位點(diǎn)基因多態(tài)性與哮喘無關(guān)。

本文Meta分析結(jié)果顯示，ALOX5基因啟動(dòng)子SP-1結(jié)合位點(diǎn)5R等位基因在哮喘人群中的分布頻率低于非哮喘人群，6R等位基因在哮喘人群中的分布頻率高于非哮喘人群(均P<0.05)，這提示ALOX5 基因啟動(dòng)子SP-1結(jié)合位點(diǎn)5R及6R變異為哮喘的易感因素。2013年Mougey等[14]研究發(fā)現(xiàn)，變異等位基因(非5型)在非洲裔美國人中的分布頻率較其他種族更大，特別是3R重復(fù)序列等位基因，在非洲裔美國人中最常見的基因型是3/5(24%)、5/5(24%)、4/5(21%)，而在白人中以5/5(64%)和4/5(31%)基因型最為常見。但本研究納入的6篇文獻(xiàn)中，僅發(fā)表于美國[6]及西班牙[9]的文獻(xiàn)檢測到3R等位基因，其余4篇[7-8,10-11]針對亞洲哮喘人群(日本、朝鮮及中國)的研究均未發(fā)現(xiàn)3R等位基因變異，這提示亞洲哮喘人群中3R等位基因的分布頻率可能較低，今后仍需大樣本的研究以進(jìn)一步證明3R等位基因變異與亞洲哮喘人群的關(guān)系。

Jo-Watanabe等[29]的研究指出，ALOX5 基因啟動(dòng)子SP-1結(jié)合位點(diǎn)變異可能會(huì)影響哮喘人群對白三烯藥物的反應(yīng)性，目前白三烯受體拮抗劑廣泛應(yīng)用于持續(xù)性哮喘的輔助治療，但患者個(gè)體療效差異較大，考慮可能與白三烯的合成和代謝途徑中某些基因變異有關(guān)。若ALOX5基因可以作為白三烯受體拮抗劑藥物遺傳學(xué)的生物標(biāo)志物，對篩選出更傾向于對白三烯受體拮抗劑治療產(chǎn)生積極反應(yīng)的個(gè)體具有重要意義。Drazen等[13]研究了ABT-761(一種有效的選擇性ALOX5抑制劑)對ALOX5基因多態(tài)性的反應(yīng)，結(jié)果提示野生型或雜合型患者對于抗白三烯治療的效果優(yōu)于變異型。Telleria等[17]對中度持續(xù)性哮喘患者采用孟魯司特進(jìn)行持續(xù)6個(gè)月的治療，結(jié)果顯示僅在具有(5/5)或(4/5)基因型的患者中觀察到哮喘加重次數(shù)的減少，第1秒用力呼氣量的改善和β2激動(dòng)劑的使用減少，而在(4/4)基因型的患者中未觀察到該現(xiàn)象。但是Fowler等[30]的研究則提示變異型人群及野生型人群對白三烯受體拮抗劑的治療效果無顯著差異。由于目前針對該問題的臨床試驗(yàn)較少且觀察指標(biāo)不一，無法進(jìn)一步進(jìn)行系統(tǒng)綜述，需待更多的相關(guān)研究發(fā)表后進(jìn)行更深層次的薈萃分析。

綜上所述，ALOX5 基因啟動(dòng)子SP-1結(jié)合位點(diǎn)基因多態(tài)性(6R等位基因和5R等位基因)與哮喘發(fā)病相關(guān)。哮喘的發(fā)生還與年齡、性別、環(huán)境因素等多種因素密切相關(guān)，由于本研究納入的文獻(xiàn)無法進(jìn)一步提取出研究對象的詳細(xì)數(shù)據(jù)，因此未能進(jìn)行更詳細(xì)的分層分析。此外，目前所能檢索到的關(guān)于ALOX5基因啟動(dòng)子SP-1結(jié)合位點(diǎn)基因多態(tài)性與哮喘關(guān)聯(lián)性的病例對照研究較少，無法進(jìn)行發(fā)表偏倚的分析。今后應(yīng)該利用大數(shù)據(jù)更深入地分析不同國家不同人種哮喘患者與ALOX5 基因啟動(dòng)子SP-1結(jié)合位點(diǎn)基因多態(tài)性的關(guān)聯(lián)性，以指導(dǎo)哮喘的早期預(yù)防及精準(zhǔn)化診治。