基因多态性与肠易激综合征

作者单位：汕头大学医学院, 广东 汕头 515041　汕头大学医学院第一附属医院， 广东 汕头 515041 【关键词】  多态性　　许多疾病的发生是多个遗传因素影响不同的易感基因或(和)同一易感基因的一个以上的相关位点以及与后天环境因素共同作用的结果。肠易激综合征（irritable bowel syndrome，IBS）是常见的胃肠道疾病，其病因及发病机制尚不完全清楚。有研究表明，IBS患者存在家族集聚现象［1］；同卵双生双胞胎中同时患IBS的患病率高于异卵双生双胞胎［2］；对同卵双生及异卵双生双胞胎的研究也显示功能性肠病存在加性遗传方差［3］ (additive genetic variance)。提示遗传因素在IBS发病中起了一定作用。证明IBS和基因多态性之间有关的证据存在于5-羟色胺代谢与相关基因多态性的研究上，此外，白细胞介素-10及α2-肾上腺素受体基因多态性也是近年来探索的热点。　　1  基因多态性  　　基因多态性（gene polymorphism）既来源于基因组重复序列拷贝数的不同，也来源于单拷贝序列的变异。通常分为三类:①人类限制性片段长度多态性：即由于单个碱基的缺失、重复和插入引起限制性内切酶的酶切位点变化，从而导致DNA片段长度的变化；②DNA重复序列的多态性：表现为重复序列拷贝数的变异，如小卫星DNA和微卫星DNA；③单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphisms，SNP)，是指染色体DNA序列的某个位点上存在的单个碱基变化，若在人群中发生的频率超过1%，即为SNP。包括单个碱基的缺失和插入，但更多的是单个碱基的置换。基因多态性可影响其编码的蛋白及蛋白功能,从而影响个体对环境暴露因素的易感性。

　　2   5-羟色胺代谢相关基因多态性与IBS

　　2.1  5-羟色胺与 IBS：5-羟色胺(serotonin, 5-HT)是参与调节胃肠道运动、分泌功能的重要神经递质和信号分子。人体5-HT95％来源于肠道粘膜层的嗜铬细胞，肠粘膜嗜铬细胞感受肠腔内刺激后释放大量的5-HT, 作用于粘膜下传入神经神经元上的5-HT受体, 激发蠕动反射, 调节肠道分泌功能。5-TH信号系统异常可导致胃肠道动力及分泌功能异常和内脏高敏感性［4］。     　　5-HT发挥生理作用后必须通过载体转运至胞内灭活，该过程主要依靠5-HT转运体（serotonin transporter, SERT）来完成。SERT约由630个氨基酸残基组成，广泛存在于肠道、脑等许多器官的细胞膜上，属于膜传递蛋白。大量证据表明SERT与IBS关系密切。5-HT再摄取能力降低和腹泻型IBS症状的严重性可能存在关联［5］。IBS患者肠粘膜SERT mRNA、蛋白及其免疫反应性均较健康对照组有所降低［6］。

　　2.2  5-羟色胺受体基因多态性与IBS：根据分子结构、作用机制及功能不同，5-HT受体家族包括7个成员(5-HT1～5-HT7), 共14个亚型。在胃肠道分布的主要有5-HT1、5-HT2、5-HT3、5-HT4、5-HT7  5种受体，参与胃肠道功能的调节。其中，5-HT2受体又可分为5-HT2A、5-HT2B、5-HT2C受体。5-TH2A受体参与疼痛信号转导和调控的多个环节［7］,并与伤害性神经递质相互调节,在IBS痛觉过敏的机制中起着关键作用。新近发现5-HT2A受体基因的静息多态性：①在102位点上发生了T到C的突变；②启动子区1438位点发生了G到A的突变。Pata等［8］研究了54例IBS患者和107位健康对照者，发现IBS患者中，102 T/C多态性等位基因为纯合子C的发生率高(22.2%，OR 7. 89，P =0.04)。1438 G/A启动子区域的等位基因为纯合子A发生率也高(37.0%，OR 11.14，P =0.01)。T/T基因型患者的躯体症状评分显著高于其他基因型患者(P1=0.02，P2=0. 001)。提示患者5-HT2A受体基因的102 T/C多态性等位基因为纯合子C时，易患IBS；102 T/C多态性的T/T基因型则可能和IBS患者剧烈腹痛的症状相关。

2.3  5-羟色胺转运体基因（SLC6A4）多态性：人类5-羟色胺转运体（SERT）由基因SLC6A4编码，SLC6A4位于染色体17q11.12，跨度37.8kb，由14个外显子组成。其转录活性被5’端转录起始部位1.4kb上游处一个重复长度可变区调节，称为5-羟色胺转运体基因相关多态区(5-HTTLPR)，其他3个可变区均在非翻译区:①5-HTTLPR和转录起始区中间的一个380bp的插入/缺失序列；②内含子2可变串联重复区(VNTRs)；③3’UTR区推定的G->T转换的腺苷化位点。SERT基因多态性研究得较多的是5-HTTLPR和内含子2的VNTRs。5-HTTLPR由14-16个基本重复单元构成，每个重复单元包含22个碱基对，插入或缺失由44个碱基对组成的重复片断，可形成长型(L)和短型(S)2种等位基因，从而形成L/L、 L/S、S/S 3种基因型。内含子2VNTRs由9-12个由17个碱基对组成的重复单元串联结构，包括10(STin2.10)个 ,12 (STin2.12)个重复的常见序列和9(STin2.9)个重复的罕见序列。Yeo等［9］以北美女性腹泻型IBS患者与健康对照组为研究对象，发现S/S基因型与腹泻型IBS显著关联；Saito等［10］研究发现L/L基因型具有较高的转录活性，SERT转运能力增强，突触间的5-TH减少，削弱了肠道的蠕动功能而与便秘型IBS有关，S/S基因型则具有较低的转录活性，致肠蠕动加快而与腹泻型IBS有关；而Pata等［11］的研究则发现5-HTTLPR和内含子2的VNTRs多态性在IBS组和健康对照组分布相似，S/S基因型增加患便秘型IBS的危险，L/S基因型增加患腹泻型IBS的危险；Jarrett等［12］发现S/S或STin2.9基因型与IBS患者抑郁病史显著相关。以上研究结果并不完全一致，部分原因可能由种族遗传差异导致［13］，尚有待多中心、大样本的研究。

　　3  白细胞介素10（Interleukin 10，IL-10）基因多态性与IBS      　　研究表明，部分IBS患者存在小肠细菌过度增长现象［14］。一些肠道感染患者，在病原体已清除、粘膜炎症消退后，发生IBS样症状，称为感染后IBS，这类患者的肠粘膜中存在轻微炎症。目前对IBS患者持续存在肠粘膜炎症的原因了解并不多,近来研究显示部分患者可能存在促炎、抑炎因子失衡的遗传素质。IL-10作为体内重要的抑炎性细胞因子,对炎症反应的调控起着非常重要的作用。人IL-10 基因定位于第1号染色体q31-32,包括5个外显子、4个内含子。IL-10 基因在转录起始部位上游-1082 (G/A)，-819(C/T)，-592(C/A)处有3个单核苷酸多态性位点, 2个微卫星位点( IL-10G和IL-10R,位于上游1.2 kb和4kb处)［15］。启动子区多态性与IL-10表达水平关系密切, -1082G、-819C、-592C相对-1082A、-819T、-592A为高表达等位基因。Gonsalkorale等［16］发现IBS患者IL-10高表达基因型( -1082 G/G)频率较正常对照降低，腹泻型IBS患者IL-10 启动子-819位点T等位基因频率和-592位点A等位基因频率显著高于健康对照组, -819位点C等位基因频率和-592位点C等位基因频率在腹泻型IBS患者中显著低于健康对照组。腹泻型IBS患者IL-10低表达基因型增多可能表明腹泻型IBS患者IL-10生成量减少,亦表明IL-10生成量增高可能是罹患腹泻型IBS的保护因素。

　　4  α2-肾上腺素受体基因多态性与IBS

　　4.1  α2-肾上腺素受体（alpha2 adrenoceptors，α2-AR）  肾上腺素受体是指与去甲肾上腺素和肾上腺素结合的受体总称。根据药理学特征, 分为α和β两类。随着选择性配基的出现，α-肾上腺素受体又分为α1和α2两种受体亚型。已从人血小板、肾脏中克隆出α2-肾上腺素受体（α2-ARs）三个高度同源的亚型，分别定位在10, 2和4号染色体上，基因命名［17］ 分别为α2C10、α2C2 和α2C4，其表达产物分别对应药理学分类上的α2A -AR、α2B-AR、α2C -AR。啮齿类动物GR20基因与人α2C10基因高度同源(84%),其编码α2D -AR的氨基酸序列与α2A -AR也高度同源(89%)，表明α2D-AR是α2A -AR的种属变体，故α2D -AR未被单独列为α2 -AR的一个亚型。有学者认为将α2A -AR和α2D-AR都归为α2A或α2A样肾上腺受体更为合适些。

　4.2  α2-肾上腺素受体基因多态性与IBS  Kim等［18］调查了90例便秘型IBS、128例腹泻型IBS、38例便秘腹泻交替型IBS和20例慢性腹痛的患者，并检测α2A-AR、α2C–AR、SERT的基因多态性与各型IBS之间的关系，结果提示α2A –1291(C->G)与IBS的关系不大 (OR 1.66；95%CI (0.94,2.92)；P=0.08)。α2C 322-325缺失型则可能增加便秘的风险（OR 2.48；95% CI（0.98，6.28）；P=0.05），也增加躯体化症状的严重性和发生频率（OR 2.2；95%CI（1.06，4.64）；P=0.03）。可能的原因有：①α2C–AR通过脊髓中间神经元调节下行性抑制性通路，下调背侧角神经元及外周神经元的感受性。这一调节作用减弱将增加背侧角神经元对伤害性刺激的感受性，部分导致了IBS腹痛症状形成机制之一的痛觉过敏。② α2C 322-325缺失型引起的α2C-AR正常功能的削弱可能减少了突触前受体的反馈，致去甲肾上腺素的过度释放，结肠内兴奋性胆碱能神经元受抑制， 最终导致结肠传输延搁，增加罹患便秘型IBS的危险。α2A-AR在脑中主要分布在蓝斑外侧、海马旁回等处。α2A-AR激动剂通过α2A-AR抑制Ca2+通道，激活K+通道，使蓝斑神经元兴奋性降低、膜超极化，减少了到达皮质的感觉信息的量及皮质接收的信息量，最终产生镇静效果。有研究表明α2A-AR在蓝斑的高密度表达将影响α2受体激动剂的镇静效果［19］。α2-AR激动剂的镇静作用可能会缓解IBS患者心理或躯体化症状，但其基因多态性与IBS关系尚不明确，目前报道也较少，是否与IBS无关还需进一步验证。

　　5   联合多态性现象     　　van der Veek等［20］研究了肿瘤坏死因子-α、IL-10基因多态性（-1082 (G/A)，-819(C/T)）与IBS的关系，发现与健康组相比，肿瘤坏死因子-α高表达的基因型-308(G/A)与IBS有关 (41% vs 26%, P =0.02)。IL-10基因多态性在两组间分布近似，而同时拥有高表达肿瘤坏死因子-α的基因型-308 (G/A)与低表达IL-10的基因型-1082A、-819T与IBS尤其是腹泻型IBS显著相关（健康组3%，IBS组9%；R 3.11；95%CI （1.03，9.36）；P =0.035)。Kim等［19］ 也发现α2C-AR与SERT的基因联合多态性现象与IBS躯体化症状有关(OR 2.2；95%CI (1.06, 4.64)；P =0.03)。

　　6  存在问题及展望     　　综上所述，基因多态性在IBS的发病中可能起了一定的作用，其研究在解析疾病的易感性及难治病例基因型分析、临床新药筛选、个体化治疗方案的制订等方面具有重要的意义。当前研究结果并不完全一致，易感基因的筛选检测以及多中心，大样本的试验将是未来研究的趋势。当然，除遗传素质外，IBS的发病还与更加复杂的环境因素有关。基因-环境的相互作用乃至确切的机制，尚待进一步研究。

【参考文献】  　　［1］ Kalantar JS, Locke GR 3rd, Zinsmeister AR，et al. Familial aggregation of irritable bowel syndrome: a prospective study［J］. Gut, 2003, 52(12): 1703-1707.

　　［2］ Bengtson MB, R?nning T, Vatn MH, et al. Irritable bowel syndrome in twins: genes and environment ［J］. Gut，2006，55(12): 1754-1759.

　　［3］ Morris-Yates A, Talley NJ, Boyce PM, et al. Evidence of a genetic functional bowel disorder ［J］. Am J Gastroentrol, 1998, 93 (8): 1311-1317.

　　［4］ Mawe GM, Coates MD, Moses PL. Review article: intestinal serotonin signalling in irritable bowel syndrome ［J］. Aliment Pharmacol Ther, 2006, 23(8):1067-1076.

　　［5］ Bellini M, Rappelli L, Blandizzi C, et al. Platelet serotonin transporter in patients with diarrhea-predominant irritable bowel syndrome both before and after treatment with alosetron ［J］. Am J Gastroentero1, 2003, 98(12): 2705-2711.

［6］ Coates MD, Mahoney CR, Linden DR, et al. Molecular defects in mucosal serotonin content and decreased serotonin reuptake transporter in ulcerative colitis and irritable bowel syndrome ［J］. Gastroenterology, 2004, 126(7): 1657-1664.

　　［7］ Wei H, Chen Y, Hong Y. The contribution of peripheral 5-HT2A receptor to carrageenan-evoked hyperalgesia, inflammation and spinal Fos protein expression in the rat［J］. Neuroscience, 2005, 132 (4):1073-1082.

　　［8］ Pata C, Erdal E, Yazc K, et al. Association of the-1438 G/A and 102 T/C polymorphism of the 5-Ht2A receptor gene with irritable bowel syndrome 5-Ht2A gene polymorphism in irritable bowel syndrome ［J］. J Clin Gastroenterol, 2004, 38(7): 561-566.

　　［9］ Yeo A, Boyd P，Lumsden S, et al. Association between a functional polymorphism in the serotonin transporter gene and diarrhoea predominant irritable bowel syndrome in women ［J］. Gut, 2004, 53(10): 1452-1458.

　　［10］ SaitoYA, Petersen GM, Locke GR 3rd, et al. The genetics of irritable bowel syndrome ［J］. Clin Gastroenterol Hepatol, 2005, 3(11):1057–1065.

　　［11］ Pata C, Erdal ME, Derici E, et al. Serotonin transporter gene polymorphism in irritable bowel syndrome ［J］. Am J Gastroenterol, 2002, 97(7): 1780-1784.

　　［12］ Jarrett ME, Kohen R, Cain KC, et al. Relationship of SERT polymorphisms to depressive and anxiety symptoms in irritable bowel syndrome ［J］. 2007, 9(2): 161-169.

　　［13］ Park JM, Choi MG, Park JA, et al. Serotonin transporter gene polymorphism and irritable bowel syndrome［J］. Neurogastroenterol Motil, 2006, 18(11):995-1000.

　　［14］ Iris Posserud, Per-Ove Stotzer, Einar S Bj?rnsson, et al. Small intestinal bacterial overgrowth in patients with irritable bowel syndrome ［J］. Gut, 2007, 56: 802-808.

　　［15］ D′Alfonso S, Rampi M, Rolando V, et al. New polymorphisms in the IL10 promoter region ［J］. Genes Immun, 2000, 1(3): 231-233.

　　［16］ Gonsalkorale WM, Perrey C, Pravica V, et al. Interleukin 10 genotypes in irritable bowel syndrome: evidence for an inflammatory component［J］. Gut, 2003, 52(1): 91-93.

　　［17］ Xu J, He J, Castleberry AM, et al. Hall Heterodimerization of alpha 2A- and beta 1-Adrenergic Receptors ［J］. Biol. Chem, 2003, 278(12): 10770 – 10777.

　　［18］ Kim HJ, Camilleri M, Carlson PJ, et al. Association of distinct 2 adrenoceptor and serotonin transporter polymorphisms with constipation and somatic symptoms in functional gastrointestinal disorders ［J］. Gut, 2004, 53(6): 829-837.

　　［19］ Philipp M, Brede M, Hein L. Physiological significance of alpha (2)-adrenergic receptor subtype diversity: one receptor is not enough［J］. Am J Physiol, 2002, 283(2): 287–295.

　　［20］ van der Veek PP, van den Berg M, de Kroon YE, et al. Role of tumor necrosis factor-alpha and interleukin-10 gene polymorphisms in irritable bowel syndrome［J］. Am J Gastroenterol, 2005, 100(11): 2510-2516.