基质金属蛋白酶2组织抑制剂基因多态性与慢性阻塞性肺病患者肺功能关系

作者               作者单位

王伟            湖北省鄂钢医院

徐敏            湖北省鄂钢医院

胡克         武汉大学人民医院呼吸科

慢性阻塞性肺病(COPD)是以气流受限为特征的肺部疾病，患者肺功能呈进行性减退，严重影响患者的生活质量。目前认为气道高反应性(AHR)与COPD有密切关系〔1〕。吸烟是导致COPD发生发展及肺功能损害的危险环境因素〔2〕，烟雾通过诱导气道炎症和气道平滑肌增殖等机制引起气道高反应性，并导致气道阻塞及黏膜纤毛功能障碍使患者肺功能出现异常〔3，4〕。但流行病学资料显示仅10%～20%吸烟者才发展成有症状的COPD〔5〕，而且肺功能损害程度各有不同，因此遗传因素可能在气道高反应性诱导COPD患者肺功能损害中起一定作用。研究发现〔6〕，基质金属蛋白酶2组织抑制剂(TIMP2)基因+853位点多态性与慢性阻塞性肺病易感性有关。本文通过研究吸烟COPD患者TIMP2基因+853位点多态性，进一步分析TIMP2基因+853位点多态性与吸烟COPD患者肺功能的关系。

1 对象与方法

1.1 对象

2007年12月至2008年9月期间咸宁学院附属第一医院呼吸科住院的COPD患者92例，男89例，女3例，平均年龄(67.3±7.8)岁，吸烟指数(702.1±122.4)年支。经病史、体检及X线胸片或胸部高分辨CT等证实，诊断符合中华医学会呼吸病学分会慢性阻塞性肺疾病学组2007年(修订版)制定的慢性阻塞性肺疾病诊治指南〔7〕，均无支气管哮喘、支气管扩张、肺结核、肺间质纤维化、胸部外伤、手术或畸形等呼吸系统病史，α1抗胰蛋白酶抗体阴性。

1.2 方法

1.2.1 基因组DNA提取

COPD患者清晨空腹采外周静脉血3 ml，用EDTAK2抗凝，采用血液白细胞基因组DNA快速提取试剂盒提取(美国Promega公司)。

1.2.2 聚合酶链反应

(PCR) PCR引物由北京博大泰克公司合成。上游：5′GCCCAGGGTGTTCTGGATGG 3′，下游：5′CTCCGGCTGATGGCCCCACT 3′。行PCR反应。

1.2.3 酶切反应

采用内切酶BsrI(NEB公司)对+853位点PCR产物进行酶切，酶切产物在2.5%琼脂糖凝胶电泳，染色，在凝胶成像系统分析结果确定基因型。

1.2.4 肺功能测定

采用德国m308817型号肺功能仪测定肺功能，患者在肺功能测定前24 h停止服用控释茶碱片，测定前12 h停止服用β2受体激动剂，测定前4 h停止吸β2受体激动剂和抗胆碱能药物。肺功能不全分级以FEV1/FVC(%)为标准〔8〕，轻度：70～61;中度：60～41;重度：≤40。

1.3 统计学处理

采用SPSS16.0统计学软件，用HardyWeinberg平衡检验样本的群体代表性;频率比较采用χ2检验;肺功能多组间比较用单因素方差分析，两组间比较用LSD和StudentNewmanKeuls检验。

2 结 果

2.1 TIMP2基因+853位点产物PCRRFLP结果

COPD患者基因型频率分布G/G型68例(73.9%)、G/A 型22例(23.9%)、A/A型2例(2.2%)。

2.2 COPD患者肺功能分级与TIMP2基因多态性关系

患者肺功能的损害程度与TIMP2基因+853位点基因型有关(χ2=11.854,P=0.006)，68例G/G 型患者中肺功能重度损害有37例(占54.4%)，COPD患者存在等位基因G时，肺功能损害更为严重(χ2=11.075,P=0.004)，见表1。

2.3 TIMP2基因多态性与COPD患者肺功能关系

G/G型COPD患者肺功能第1秒用力呼气容积(FEV1)及第1秒用力呼气容积占用力肺活量百分比(FEV1/FVC)明显低于G/A型和A/A型，差异有显著性(P<0.05)，见表2。表1 COPD患者肺功能分级与TIMP2基因多态性关系表2 TIMP2基因多态性与COPD患者肺功能关系

3 讨 论

COPD患者肺功能呈进行性下降，其病理学改变包括气道阻塞、气道炎症、气道结构改变以及黏膜纤毛功能障碍。许多COPD患者伴有AHR，且随着病情发展AHR随之增高〔1〕。从某种程度上讲，AHR已成为COPD发病的一个风险指标，可导致肺功能进行性下降。

研究发现基质金属蛋白酶(MMP)能诱导炎症细胞在气道的聚集(特别是MMP2和MMP9)，随之诱发AHR〔9〕;TIMP是内源性的MMP组织特异性抑制剂，能调节及抑制MMP活性。研究表明，与肺部疾病(如肺气肿、肺纤维化、肺癌等)相关的TIMP主要为TIMP1和TIMP2，而TIMP2比TIMP1有更强的对MMP抑制作用〔10，11〕，其能抑制MMP诱导炎症细胞在气道的聚集从而阻止AHR的发生。有研究显示〔6〕，TIMP2基因+853位点多态性与COPD的易感性有关，特别是当吸烟者存在等位基因G时易患COPD，这种多态性的改变可能降低了TIMP2的活性，而TIMP2活性的降低可继发基质金属蛋白酶在机体的聚集，继之诱导炎症细胞诱发AHR的出现。

COPD是由多因素(包括环境以及遗传因素)引起的呼吸系统疾病，本结果表明TIMP2基因+853位点G/G型可能改变了机体内MMP/TIMP2平衡，在吸烟的基础上导致气道高反应性的发生并加重COPD患者肺功能损害。因此，TIMP2基因+853位点多态性的改变与吸烟COPD患者肺功能损害有关，其为临床上预防COPD患者肺功能进一步损害及临床治疗提供新的方向。

【参考文献】

1 Hospers JJ，Postma DS，Rijcken B,et al.Histamine airway hyperresponsiveness and mortality from chronic obstructive pulmonary disease：a cohort study〔J〕.Lancet，2000;356(9238):13137.

2 Jaén Díaz JI，de Castro Mesa C，Gontán GarcíaSalamanca MJ,et al.Prevalence of chronic obstructive pulmonary disease and risk factors in smokers and exsmokers〔J〕.Arch Bronconeumol，2003;39(12):5548.

3 Chiba Y，Murata M，Ushikubo H,et al.Effect of cigarette smoke exposure in vivo on bronchial smooth muscle contractility in vitro in rats〔J〕.Am J Respir Cell Mol Biol，2005;33(6):57481.

4 Koyama H，Nishimura K，Ikeda A,et al.Influence of baseline airway calibre and pulmonary emphysema on bronchial responsiveness in patients with chronic obstructive pulmonary disease〔J〕.Respir Med，1996;90(6):3238.

5 Mannino DM，Watt G，Hole D,et al.The natural history of chronic obstructive pulmonary disease〔J〕.Eur Respir J，2006;27(3):62743.

6 王 伟,徐 敏,胡 克.基质金属蛋白酶2组织抑制剂基因多态性与慢性阻塞性肺病易感性研究〔J〕.实用医学杂志,2009;25(22):38124.

7 中华医学会呼吸病学分会慢性阻塞性肺疾病学组.慢性阻塞性肺疾病诊治指南(2007年修订版) 〔J〕.中华结核和呼吸杂志,2007;30(1):817.

8 陈文彬,潘祥林.诊断学〔M〕.第7版.北京:人民卫生出版社,2008:52745.

9 Sands MF，Ohtake PJ，Mahajan SD,et al.Tissue inhibitor of metalloproteinase1 modulates allergic lung inflammation in murine asthma〔J〕.Clin Immunol，2009;130(2):18698.

10 SeguraValdez L,Pardo A,Gaxiola M,et al.Upregulation of gelatinases A and B，collagenases 1 and 2，and increased parenchymal cell death in COPD〔J〕.Chest，2000;1l7(3):68494.

11 Gualano RC,Vlahos R,Anderson GP.What is the contribution of respiratory viruses and lung proteases to airway remodelling in asthma and chronic obstructive pulmonary disease〔J〕? Pulm Pharmacol Ther，2006;19(1):1823.