甲状腺相关眼病基因多态性

甲状腺相关眼病基因多态性

李星辰，辛 论，徐海燕，胡芷柔，李 辉

中国医学科学院 北京协和医学院 北京协和医院眼科，北京100730

【关键词】甲状腺相关眼病;格雷夫斯病;基因多态性

甲状腺相关眼病 (thyroid-associated ophthalmopathy，TAO)，原称Graves眼病 (Graves'ophthalmopathy，GO，格雷夫斯眼病)，是 Graves病 (Graves'disease，GD，格雷夫斯病，又称毒性弥漫性甲状腺肿)最常见的甲状腺外表现，发生于约50%的格雷夫斯病患者［1］。近年研究显示，甲状腺功能减退、亚急性甲状腺炎及甲状腺癌患者，也可同时发生TAO［2］。另有10%TAO患者，甲状腺功能正常，此类患者中25%会在一年内出现甲状腺功能异常，5年后出现甲状腺功能异常者达50%［3］。

TAO临床表现多种多样，根据美国甲状腺协会(American Thyroid Association，ATA)NOSPECS分级，TAO可表现为眼睑退缩 (N1)、软组织受累 (N2)、眼球突出 (N3)、眼外肌受累 (N4)、角膜受累(N5)和失明 (N6)［4］。TAO病程发展难以预测且病情可随时突然恶化，由于目前的治疗手段尚不能控制疾病发展，故对TAO致病因子研究并创建一套快速灵敏的检测手段对 TAO早期发现、早期治疗十分重要［5］。TAO致病因子的研究发现，TAO病情严重程度及发生发展受内源性因素 (遗传、年龄、性别)和外源性因素 (吸烟、甲状腺功能异常、放射性碘治疗)共同影响［3-4］。

甲状腺相关眼病的发病机制

目前研究表明，TAO是一种器官特异性自身免疫性疾病，广泛公认的发病机制是甲状腺和眼眶组织中存在共抗原学说。共抗原研究发现TAO患者体内存在多种针对自身抗原的自身抗体，如甲状腺球蛋白抗体(thyroglobulin antibody，TGAb)、甲状腺过氧化物酶抗体 (thyroid peroxidase antibody，TPOA)和促甲状腺素受体抗体 (thyrotrophin receptor antibody，TRAb)［6］，其中TRAb最为重要。研究者已经在眼眶成纤维细胞(orbital fibroblast，OF)中发现了功能性促甲状腺素受体 (thyroid-stimulating hormone receptor，TSHR)，并证明TRAb与TAO的产生及严重程度有关［7-8］。

在TAO发病中，B细胞、T细胞及OF起主要作用。在TAO发病早期，抗原呈递细胞 (antigen presentation cell，APC)内化处理TSHR-MHCⅡ复合体并向CD4+T细胞呈递，CD4+T细胞通过表面的T细胞受体 (T cell receptor，TCR)与APC结合［9］，T细胞表面的CD28分子与APC表面的CD80/86分子结合以稳固细胞间连接。在此过程中，细胞毒T淋巴细胞相关抗原4(cytotoxic T lymphocyte-associated antigen-4，CTLA-4)分子可结合CD80/86分子而实现对此过程的抑制作用，被激活的T细胞进而通过与CD40-CD154结合作用募集B细胞，被募集的B细胞在γ干扰素 (interferon-γ，IFN-γ)和白细胞介素-2(interleukin-2，IL-2)作用下分化成浆细胞产生抗自身抗体，被激活的T细胞同时识别OF表面的TSHR并引起局部免疫反应。其中，T细胞刺激OF增生并大量分泌包括玻璃质酸在内的糖胺聚糖，引起眼眶中眼外肌肿胀;此外，T细胞刺激前脂肪细胞成熟，引起眼眶脂肪及结缔组织增生，造成突眼。激活后的T细胞可分化为T辅助 (T helper，Th)1细胞和Th2细胞，并分别分泌Th1型和Th2型细胞因子。Th1型细胞因子，包括由免疫白细胞分泌的 IFN-γ、IL-1α、转化生长因子(transforming growth factor-β，TGF-β)和白细胞调节素被认为在活动期TAO糖胺聚糖产生中起重要作用。相比之下，Th2型细胞因子，如IL-4和IL-10可能在静止期TAO中扮演指导眼外肌纤维化的作用［6，9-11］。

由于TAO的遗传因素与格雷夫斯病有着密切的关系，国内外诸多关于TAO遗传基因的研究均从格雷夫斯病着手。TAO遗传因素的研究始于20世纪90年代，主要采用家族聚集性研究和双胞胎研究［3］，并集中在两类基因上，一类是包括人类白细胞抗原 (human leucocyte antigen，HLA)、CTLA-4和细胞因子 (cytokines)在内的免疫调节与免疫应答基因;另一类则是包括TSHR抗体和甲状腺球蛋白 (thyroglobulin，TG)等的甲状腺特异性基因［12］。

甲状腺相关眼病的免疫调节基因

人类白细胞抗原

HLA基因位于6号染色体上，总长约4000 kb，根据编码分子的不同特性分为HLA-Ⅰ和HLA-Ⅱ两型。HLA-Ⅰ型位于着丝点近端，包括HLA-A、B、C 3个位点;HLA-Ⅱ型位于着丝点远端，包括HLA-DP、DQ、DR 3个亚区，每个亚区又各自包含多个位点。HLA基因表达HLA复合体，而后者在抗原呈提及T细胞识别抗原过程中起重要作用，与多种自身免疫性疾病的发病有关。格雷夫斯病是一种器官特异性自身免疫病，其遗传易感性与HLA复合体某些等位基因密切相关［7］。对HLA基因的研究始于欧洲，早期研究者发现HLA-Ⅰ型中的HLA-B8基因与格雷夫斯病有明显相关性［13］。而另有研究显示HLA-Ⅱ型与格雷夫斯病发生的相关性较HLA-Ⅰ型更大，其中HLA-DR3与HLA-B8之间存在较强的连锁不平衡关系［14］。尽管如此，HLADR3并未被证实是TAO的遗传因子。一项德国研究发现HLA-DR7与TAO的发病间存在负相关关系［15］。在亚洲，日本科学家研究发现 HLA-A11、B5、DR14、Dw12与TAO发生呈正相关，而HLA-DPw2则与TAO发生呈负相关［16］。我国对HLA基因的研究主要关注其与格雷夫斯病之间的关系。

细胞毒T淋巴细胞相关抗原4

同为免疫调节因子的CTLA-4基因与TAO之间的关系近年来备受关注。CTLA-4是一种白细胞分化抗原，与CD28都是免疫球蛋白超家族成员，并共同享有B7分子配体，然而CTLA-4与CD28的功能相反，CD28起正向刺激作用，CTLA-4为负向刺激作用，两者间的拮抗作用对维持淋巴细胞平衡起重要作用［12，17］。CTLA-4蛋白被认为与多种自身免疫性疾病发病有关。CTLA-4外显子多态性同样与很多自身免疫性疾病的发病有关［12］。早期一项英国研究发现CTLA-4 (A49G)与TAO的发生高度关联，随后世界各国进行的多项研究均显示CTLA-4(A49G)与TAO发病之间具有高度相关性［13，17］。我国沈飞霞等［18］2005年报告CTLA-4(A49G)的GG基因型为TAO的遗传易感因素。2007年，陈光明和沈飞霞［19］验证了沈飞霞等2005年的研究结果并报告CTLA-4(A49G)等位基因G也为TAO的遗传易感因素。近年来，CTLA-4基因3'端非编码区CT60A/G单核苷酸多态性被发现是格雷夫斯病的易感因子。但目前的研究并未发现CTLA-4 (CT60 A/G)与TAO发病间的相关性［20］。

细胞因子

在TAO发病中起重要作用的细胞因子同样是TAO遗传易感因素研究的重点。细胞因子主要由侵入球后组织的白细胞释放并引发周边组织的自身免疫反应。由于细胞因子的合成及功能受相应基因的调控，细胞因子便成为TAO遗传易感因素的研究重点。近年来，各国科学家对包括肿瘤坏死因子-α (tumor necrosis factor-α，TNF-α)，IFN-γ，IL-1、5、12、13、18、23在内的多个基因的热点位点进行了研究［20-21］。

肿瘤坏死因子-α:TNF-α属于Th1型细胞因子并对活动期TAO炎症反应起重要作用。对TNF-α的研究显示，TNF-α基因5'端启动子区域内的T-1031C基因型和C-863A基因型与TAO发生高度相关［22］。C-863A位点为TAO易感因子的结论已被我国研究者证实［23］。2004年一项波兰研究同时发现TNFα(G-238A)基因型是TAO的遗传易感位点［24］。2010年一项伊朗研究证实了这一结论［25］。

γ干扰素:IFN-γ同TNF-α一样属于Th1型细胞因子并对活动期 TAO的炎症反应起重要作用。对IFN-γ的研究显示，位于一号内含子上的一组二核苷酸 (dinucleotide，CA)重复可以将IFN-γ分为8种等位基因 (IFN-γ*1到IFN-γ*8)。其中的IFN-γ*3和IFN-γ*5在TAO患者的表达频率明显高于其他格雷夫斯病患者［26］。2010年一项伊朗研究显示IFN非编码区5644T等位基因上的AT和TT基因型基因频率在TAO患者明显升高［25］。

白细胞介素:白细胞介素是一类由白细胞分泌的细胞因子，其中IL-1、IL-2和IL-12由Th1细胞分泌，并在TAO发病早期加强活动期TAO的免疫反应。而在TAO发病后期，Th2型细胞分泌的IL-4、IL-5和IL-10使TAO进入静止期［21］。首先被关注的是白细胞介素-1受体A(interleukin-1 receptor A，IL-1RA)，尽管相比于其他格雷夫斯病患者，TAO患者的IL-1RA基因表达和调控均有明显不同，但IL-1RA并未被反复证明是TAO遗传易感因子。同时，IL-1α和IL-1β的多个位点也未能被证实是TAO遗传易感因子。其他受到关注的白细胞介素，包括IL-6、IL-12、IL-13。2004年波兰一项IL-6-G174C研究未能证实该位点为TAO易感因子［24］。2010年伊朗研究报告IL-12-A1188C及IL-13-C1112T为TAO的遗传易感因子［25］，2003年波兰对 IL-13-C1112T的研究和2004年日本对 IL-12-A1188C的研究均未能证明这些位点与TAO的相关性。一项美国研究发现IL-23受体基因的多个单核苷酸多态性是TAO的遗传易感因子［27］。这些研究结果都有待反复试验验证。

其他免疫调节基因

其他一些免疫调节基因如CD40基因、细胞间黏附分子-1(intercellular adhesion molecule-1，ICAM-1)基因、非受体型蛋白酪氨酸磷酸酶22(protein tyrodine phosphatase non-receptor type 22，PTPN22)基因、磷酸化丝裂原活化蛋白激酶3K7(mitogen-activated protein kinase kinase kinase 7，MAP3K7)基因和Fc受体样基因3(Fc receptor-like 3，FcRL3)等也都在TAO遗传易感因子的候选名单中［6］。

甲状腺相关眼病的甲状腺特异性基因

对于甲状腺特异性基因，受到最多关注的是TSHR。这种关注来源于近期一些TSHR为格雷夫斯病发病特异性基因的研究报告以及一项早期英国研究在2例重度TAO患者中发现TSHR-P52H突变的报告。但后续研究均未能证实TSHR-P52H与TAO之间的相关性［6-7］。

综上，目前对于TAO遗传易感因子的研究尚处于初期阶段，医学界在此领域的绝大多数研究都存在对研究对象描述不完善，样本量小以及检验效能低的问题。虽然目前的研究还不完善，但对TAO遗传易感因素的研究仍然具有广泛的临床和科研意义。对TAO遗传易感因子的了解可以指导临床用药方向，为研究TAO分子发病机制提供基因学原理，并最终进入转化医学领域，催生新型生物药剂和分子检验手段。

在未来研究中，为提高研究水平，可采用多机构联合研究的方式实现更大的样本量，采用统一的临床分级方式实现不同研究之间的一致性。笔者相信在不远的未来，TAO的遗传因子研究将对临床治疗和药物开发产生深远的指导意义。

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【中图分类号】R771.3;R394.3 【

文献标志码：】A 【

文章编号：】1674-9081(2015)01-0052-04

DOI：10.3969/j.issn.1674-9081.2015.01.011

(收稿日期：2014-02-08)

通信作者：李 辉 电话:[phone]，E-mail:[e-mail]

基金项目：国家自然科学基金 (81271043)