探讨广东地区支气管哮喘患儿ORMDL3基因单核苷酸多态性(SNP)对其发病的影响。
采用多中心、大样本、前瞻性病例对照研究的方法,选取598例广东籍儿童(哮喘组300例、对照组298例),采用单因素Logistic回归分析对ORMDL3基因在广东地区哮喘儿童中占据优势的rs12603332 CC基因型与年龄、性别、家族史、特应性体质、呼吸道病毒感染史、吸入致敏因素、食物致敏因素等危险因素进行相关性分析。并进一步采用多因素Logistic回归分析ORMDL3基因SNP rs12603332各基因型及与之有显著相关性的危险因素之间的相关作用。
ORMDL3基因SNP rs12603332 CC基因型与哮喘家族史(P=0.007,OR=1.845,95%CI 1.178~2.889)及呼吸道病毒感染史(P=0.007,OR=1.976,95%CI 1.206~3.235)有明显相关性,与其他危险因素未见明显相关性。SNP rs12603332 CC基因型、CT基因型、TT基因型均与哮喘家族史存在显著正相关作用,OR分别为22.644 (95%CI 9.390~54.606)、33.500(95%CI 7.839~143.157)、11.167(95%CI 1.319~94.559)。SNP rs12603332 CC基因型、CT基因型、TT基因型均与呼吸道病毒感染史存在显著正相关作用,OR分别为32.476 (95%CI 9.875~106.805)、12.667(95%CI 3.699~43.375)、7.917(95%CI 0.909~68.945)。
在有哮喘家族史的哮喘患儿中,ORMDL3基因SNP rs12603332 CC基因型出现频率更高;SNP rs12603332的CC基因型的哮喘患儿可能更容易受到呼吸道病毒的侵袭进而导致哮喘;与其他哮喘危险因素相比,SNP rs12603332与哮喘家族史及呼吸道病毒感染史更易共同作用,导致广东地区儿童哮喘的发生。
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支气管哮喘(简称哮喘)是一种复杂的慢性支气管炎性疾病,由基因、环境等因素共同影响发病。ORMDL3基因是迄今为止发现的与哮喘关联证据最充分的基因[1],多项研究结果显示ORMDL3基因与儿童期起病的哮喘相关,但对ORMDL3基因引发哮喘的发病机制尚不明确,普遍认为ORMDL3基因单核苷酸多态性(SNP)位点调控ORMDL3基因表达水平,从而影响哮喘发生。2009年全球哮喘防治创议(GINA)指出,影响儿童哮喘的主要因素有哮喘家族史、呼吸道病毒感染、特应性体质、母孕期吸烟史等,但由于生活环境因素的不同,各地儿童哮喘的发病率及高危因素亦不同[2]。目前国内外对哮喘基因与危险因素相关作用的研究甚少,广东地区尚无ORMDL3 SNP与哮喘危险因素的作用对儿童哮喘发病影响的研究。本研究选择了与哮喘密切相关的ORMDL3基因2个SNP位点rs12603332和rs4378650,进行多中心、大样本、前瞻性的病例对照研究,分析广东地区汉族儿童ORMDL3基因SNPs位点rs12603332、rs4378650与儿童哮喘的相关性。
选择2010年1月至2012年12月南方医科大学附属中山市博爱医院、南方医科大学附属中山市小榄人民医院、广州医学院第一附属医院3所三级甲等医院诊断为哮喘的300例广东籍患儿为哮喘组。男163例,女137例;年龄0~14岁[(6.2±2.7)岁]。诊断参照《儿童支气管哮喘诊断与防治指南(2008年版)》[3]。对照组选自南方医科大学附属中山市博爱医院小儿呼吸科就诊的普通上呼吸道感染患儿298例,广东籍,男154例,女144例;年龄0~14岁[(5.9±2.8)岁]。要求发育正常、无肺部症状、既往变应原检测结果阴性、无变应反应家族史及个人变应反应疾病史。哮喘组与对照组年龄、性别比较差异无统计学意义(P>0.05)。研究对象家长均签署知情同意书,本研究获医院伦理委员会批准同意。
对南方医科大学附属中山市博爱医院、南方医科大学附属中山市小榄人民医院、广州医学院第一附属医院3所三级甲等医院参与研究的人员进行统一培训,平衡多中心临床工作平台,由培训后的专业人员对患儿家属进行面对面访查并准确记录。调查问卷参考《国际儿童哮喘及过敏研究(ISSAC)问卷》[4]。主要内容包括年龄、性别、家族哮喘史、家族过敏史、特应性体质(患鼻炎、湿疹、荨麻疹)、呼吸道病毒感染史、吸入致敏因素、食物致敏因素、母孕期吸烟、母乳喂养等十大部分。
抽取对照组及哮喘组空腹静脉血3 mL,加入0.02 g/cm3乙二胺四乙酸(EDTA) 0.4 mL,低渗法分离白细胞,酚氯仿提取基因组DNA。ORMDL3 SNPs(rs12603332、rs4378650)通过TaqMan(Applied Biosystems)探针法进行SNP基因型分析,使用premiers 5.0引物设计软件进行引物设计(基因型的分析与引物设计均由上海靶向分子医学研究所完成)。rs4378650:上游引物序列:5'–GCATCATCCCATTGGGACAG–3';下游引物序列:5'–CACATTAGGCCTTCAG–TGAG–3'。rs12603332:上游引物序列:5'–GAGACTTTCGTGTGACTATG–3';下游引物序列:5'–GCAGGTTATGAAACCACATC–3'。PCR反应总体积10 μL,包括TaqMan® Genotyping Master Mix[内含2条荧光标志物(FAM、VIC)标记的探针和2条引物]5 μL、TaqMan® SNP Genotyping Assay Mix(内含DNA聚合酶、dNTP、Mg2+等)0.2 μL、灭菌蒸馏水2.8 μL、DNA 2 μL。PCR循环反应条件:50 ℃预变性2 min; 95 ℃变性10 min,95 ℃复性15 s,60 ℃延伸60 s,循环40次;72 ℃后延伸5 min。反应在ABI9700 PCR扩增仪(美国Life Technologies公司)中进行扩增,然后在ABI7900实时荧光定量PCR仪(美国Life Technologies公司)中进行终点读板。反应结果由ABI SDS 2.3软件判断得出基因型。
采用SPSS 13.0软件进行分析。连续性变量正态分布资料以±s表示,基因型和等位基因分布的差异采用χ2检验进行分析。采用单因素Logistic回归分析对ORMDL3基因在广东地区哮喘儿童中占据优势的rs12603332 CC基因型与各危险因素进行相关性分析。并进一步采用多因素Logistic回归方法分析ORMDL3基因SNP rs12603332与哮喘显著相关性的危险因素之间的相关作用对哮喘发病的影响。P<0.05为差异有统计学意义。
结果显示广东地区汉族儿童ORMDL3基因SNP rs12603332位点可能与广东地区儿童哮喘相关;SNP rs12603332的CC基因型为儿童哮喘发病的危险因素,结果见表1、表2。
组别 | 例数 | rs12603332 | rs4378650 | ||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
CT | CC | TT | AG | AA | GG | ||
对照组 | 298 | 137(0.460) | 138(0.463) | 23(0.077) | 110(0.369) | 26(0.087) | 162(0.544) |
哮喘组 | 300 | 108(0.360) | 171(0.570) | 21(0.070) | 109(0.363) | 20(0.067) | 171(0.570) |
χ2值 | 7.041 | 1.024 | |||||
P值 | 0.030 | 0.599 |
基因型 | β | P值 | OR | 95%CI |
---|---|---|---|---|
CC | 0.462 | 0.007 | 1.587 | 1.132~2.225 |
CT | – | 0.027 | 1.000 | – |
TT | 0.259 | 0.418 | 1.295 | 0.693~2.423 |
注:–代表无效数据 –indicate unavailable data
单因素Logistic回归方法分析得到ORMDL3基因SNP rs12603332 CC基因型与哮喘家族史(OR=1.845,95%CI 1.178~2.889,P=0.007)及呼吸道病毒感染史(OR=1.976,95%CI 1.206~3.235,P=0.007)有明显相关性,与其他危险因素未见明显相关性,结果见表3。
危险因素 | β | Wald | P值 | OR | 95%CI |
---|---|---|---|---|---|
年龄 | –0.003 | 0.008 | 0.928 | 0.997 | 0.935~1.059 |
性别 | 0.137 | 0.650 | 0.420 | 1.146 | 0.823~1.598 |
鼻炎 | 0.285 | 1.688 | 0.194 | 1.330 | 0.865~2.043 |
湿疹 | –0.349 | 2.087 | 0.149 | 0.706 | 0.440~1.133 |
荨麻疹 | –0.392 | 2.600 | 0.107 | 0.676 | 0.419~1.088 |
哮喘家族史 | 0.612 | 7.157 | 0.007 | 1.845 | 1.178~2.889 |
食物致敏原 | 0.404 | 2.420 | 0.120 | 1.498 | 0.900~2.492 |
吸入致敏原 | –0.019 | 0.007 | 0.933 | 0.981 | 0.622~1.547 |
家族过敏史 | –0.054 | 0.048 | 0.827 | 0.947 | 0.583~1.539 |
母乳喂养史 | –0.449 | 2.387 | 0.122 | 0.639 | 0.354~1.112 |
母孕期吸烟史 | 0.333 | 0.651 | 0.420 | 1.396 | 0.361~1.128 |
呼吸道病毒感染史 | 0.681 | 7.320 | 0.007 | 1.976 | 1.206~3.235 |
ORMDL3基因SNP rs12603332 CC基因型、CT基因型、TT基因型均与儿童哮喘家族史存在显著正相关作用,结果见表4。SNP rs12603332 CC基因型、CT基因型、TT基因型均与呼吸道病毒感染史存在显著正相关作用,结果见表5。
组别 | 例数 | CC基因型 | CT基因型 | TT基因型 | |||
---|---|---|---|---|---|---|---|
有哮喘家族史 | 无哮喘家族史 | 有哮喘家族史 | 无哮喘家族史 | 有哮喘家族史 | 无哮喘家族史 | ||
对照组 | 298 | 6 | 132 | 2 | 134 | 1 | 23 |
哮喘组 | 300 | 73 | 98 | 36 | 72 | 6 | 15 |
P值 | 0.000 | 0.102 | 0.000 | – | 0.027 | 0.593 | |
OR | 22.644 | 1.382 | 33.500 | 1.000 | 11.167 | 1.214 | |
95%CI | 9.390~54.606 | 0.938~2.036 | 7.839~143.157 | – | 1.319~94.559 | 0.596~2.471 |
注:–代表无效数据 –indicate unavailable data
组别 | 例数 | CC基因型 | CT基因型 | TT基因型 | |||
---|---|---|---|---|---|---|---|
有呼吸道病毒感染史 | 无呼吸道病毒感染史 | 有呼吸道病毒感染史 | 无呼吸道病毒感染史 | 有呼吸道病毒感染史 | 无呼吸道病毒感染史 | ||
对照组 | 298 | 3 | 135 | 3 | 133 | 1 | 23 |
哮喘组 | 300 | 62 | 109 | 24 | 84 | 5 | 16 |
P值 | 0.000 | 0.196 | 0.000 | – | 0.061 | 0.785 | |
OR | 32.476 | 1.278 | 12.667 | 1.000 | 7.917 | 1.101 | |
95%CI | 9.875~106.805 | 0.881~1.854 | 3.699~43.375 | – | 0.909~68.945 | 0.550~2.205 |
注:–代表无效数据 –indicate unavailable data
哮喘是由复杂的基因–基因及基因–环境引起的相关作用而发病的[5]。哮喘为遗传因素与环境因素共同作用起病已被大量文献证实,本研究试图寻找哮喘患儿易感基因与哮喘发病危险因素间的作用,结果提示在有哮喘家族史的哮喘患儿中ORMDL3基因SNP rs12603332的CC基因型出现频率更高,在许多研究中哮喘家族史为最主要的危险因素,父母均患哮喘,其子女患哮喘的概率是健康儿童的10倍,父母一方患有哮喘,其子女患病概率高出健康儿童2~5倍[6]。揭示哮喘易感基因相对于其他影响儿童哮喘发病的危险因素更易导致哮喘的发生。流行病学调查显示,哮喘病例中50%以上有过敏史,患变应性疾病使发生哮喘的危险增加30%[7],可见家族过敏史也是哮喘发病的主要危险因素之一。此外,父母过敏史会增加孩子发生呼吸道感染症状和哮喘的危险。研究显示,哮喘患儿伴家族特应性病史者占32.6%[8],提示鼻炎、湿疹等变应性疾病同样为哮喘的危险因素。但本研究并未发现家族过敏史与哮喘易感基因存在明显相关性。
母乳喂养对儿童是危险因素还是保护因素仍存在争议,Mandhane等[9]通过出生队列研究证实母乳喂养在有明显遗传家族史的哮喘儿童中有重要保护作用。Sears等[10]则认为母乳喂养可增加儿童后期患特应性哮喘的风险,母亲为特应性体质者这种影响尤为显著。母亲孕期吸烟是儿童哮喘发病的另一主要危险因素,胎儿期暴露于香烟烟雾环境可影响胎儿呼吸道的发育,使婴儿出生时呼吸道窄小,肺功能降低。某些食物变应原如牛奶、鸡蛋、鱼类等在胃肠道消化吸收,其变应原决定簇导致炎性介质释出、吸收而直接作用于支气管,诱发哮喘。本研究均未发现母乳喂养、母孕期吸烟、食物变应原与哮喘易感基因存在相关性。呼吸道病毒感染是1~3岁儿童哮喘最重要的诱因,呼吸道病毒感染破坏呼吸道上皮完整性、增加其通透性、导致对变应原敏感性增加,使呼吸道β2受体兴奋性下调,破坏M2胆碱能受体功能,使胆碱能神经反应性升高,通过影响呼吸道各种炎性细胞因子、各种细胞表面分子参与哮喘发病机制调节[11]。本研究结果提示携带SNP rs12603332的CC基因型的哮喘患儿可能更容易受到呼吸道病毒的侵袭进而导致哮喘。
Hirota等[12]研究报道,呼吸道病毒感染后ORMDL3基因在体内表达明显增高;近期研究结果显示,17号染色体基因多态性与鼻病毒诱发的儿童哮喘密切相关,且鼻病毒感染患儿ORMDL3基因表达水平在外周血单核细胞中显著升高[13],提示呼吸道病毒感染调控体内ORMDL3基因的表达水平。国外文献报道,ORMDL3能引起一系列炎性反应,从而导致哮喘的发生[14,15],进一步说明哮喘易感基因与呼吸道病毒感染共同作用促使哮喘的发生。这一结论为哮喘易感基因携带者日常护理及预防提供了理论依据。在此基础上,本研究探索了ORMDL3基因SNP rs12603332位点CC基因型、CT基因型及TT基因型与哮喘家族史、呼吸道病毒感染史之间的相关作用。结果显示,ORMDL3基因SNP rs12603332各基因型与哮喘家族史、呼吸道病毒感染史均存在显著的正相关作用,说明ORMDL3基因SNP rs12603332与广东地区儿童哮喘的发生有关,而且相比其他的哮喘危险因素,SNP rs12603332与哮喘家族史及呼吸道病毒感染史更易共同作用导致广东地区儿童哮喘的发生。本研究不仅为儿童哮喘的发病机制研究提供了新的依据,而且为儿童哮喘早期诊断方法提供新的思路。