综述
新生儿呼吸窘迫综合征的遗传学研究进展
中国小儿急救医学, 2016,23(4) : 259-262. DOI: 10.3760/cma.j.issn.1673-4912.2016.04.011
摘要

新生儿呼吸窘迫综合征(neonatal respiratory distress syndrome,NRDS)是新生儿期最常见的危重症,目前认为遗传因素在NRDS发病中起着重要作用。目前与NRDS相关的遗传性的蛋白、基因被越来越多的学者研究,本文主要综述肺表面活性物质蛋白、ATP结合盒转运蛋白A3基因(ABCA3)、甘露糖结合凝集素、甲状腺转录因子与NRDS的相关性。

引用本文: 张钰恒, 张亚昱, 梅花. 新生儿呼吸窘迫综合征的遗传学研究进展 [J] . 中国小儿急救医学, 2016, 23(4) : 259-262. DOI: 10.3760/cma.j.issn.1673-4912.2016.04.011.
参考文献导出:   Endnote    NoteExpress    RefWorks    NoteFirst    医学文献王
扫  描  看  全  文

正文
作者信息
基金 0  关键词  0
English Abstract
评论
阅读 0  评论  0
相关资源
引用 | 论文 | 视频

版权归中华医学会所有。

未经授权,不得转载、摘编本刊文章,不得使用本刊的版式设计。

除非特别声明,本刊刊出的所有文章不代表中华医学会和本刊编委会的观点。

新生儿呼吸窘迫综合征(neonatal respiratory distress syndrome,NRDS)是新生儿时期最常见的危重症。患儿的病史、肺部X线变化、肺成熟度测定是诊断NRDS的三个条件[1],目前肺脏超声检查是最新的非侵入性的床边诊断工具,被证明能有效地诊断NRDS,并减少了不必要的辐射暴露[2]。早在1959年学者们已经发现NRDS发生的主要原因是缺乏肺表面活性物质(pulmonary surfactant,PS)[3]。目前认为,低胎龄、多胎妊娠、糖尿病母亲、剖宫产等因素能增加患NRDS的风险,而民族差异、地域差异,即不同的遗传背景作为独立危险因素也影响着NRDS的发病率。目前针对NRDS遗传因素的研究主要集中在寻找特异性的基因和蛋白,本文主要综述近年与NRDS相关的热点基因和蛋白,并了解遗传决定的NRDS的发生、转归及预后。

1 肺表面活性物质蛋白(surfactant protein,SP)与NRDS

SP是从PS中分离出的表面活性物质蛋白,约占PS的8%~10%,包括SP-A、SP-B、SP-C和SP-D,其中SP-A又分为SP-A1和SP-A2。研究发现SP-B和SP-C能降低肺表面张力[4],SP-A和SP-D主要参与肺的防御和免疫反应。目前认为NRDS的发生与SP合成减少有很大关系,而编码SP的基因多态性是近年来研究热点之一,不同民族、不同地域SP基因多态性与NRDS相关性也不尽相同。

SP-A基因突变能激活转化生长因子(transforming growth factor-β,TGF-β),这暗示SP-A也可能参与肺泡相关的疾病[5],与未患NRDS的新生儿相比,NRDS患儿不论在其脐带血、血清还是在气管内,SP-A的浓度均低[6]。Abuelhamed等[7]在研究SP-A2 c.751G>A和SP-B c.8714G>C基因多态性时发现,SP-A2和SP-B的等位基因型能增加发生NRDS的风险,与NRDS呈正相关,而胎龄和Apgar评分(5 min)与NRDS呈负相关。SP-B突变系常染色体隐性遗传[8],SP-B遗传缺陷是NRDS发病的重要因素,具有家族特异性,且不同的种族、研究群体和疾病其基因突变的种类不同,黑种人发生率多于白种人。SP-B基因突变中最常见的是第4外显子的121ins2,约占SP-B突变的60%~70%,该突变会导致不成熟的SP-B生成[9]。另外,突变的SP-B基因可干扰SP-C前蛋白的合成[10]。SP-B遗传缺陷引起的NRDS病情危重,可发生不可逆转的呼吸衰竭,目前肺移植是治疗的唯一方法,基因治疗可能会成为未来的治疗方向。目前正在积极研究与SP-B和SP-C相似的多肽以用于治疗肺部疾病[11],而KL4,一种具有SP-B功能的多肽已被美国批准用于NRDS的治疗[12]。Lahti等[13]研究发现,小于28周的新生儿RDS的发生与SP-C基因多态性有关。梅花等[14]近年着重研究内蒙古地区蒙汉族NRDS,发现SP-C基因外显子4(T138N)、外显子5(S186N)基因多态性与内蒙古地区蒙古族NRDS不相关。最近研究证实SP-D基因多态性也可导致NRDS的发生,包括rs1923534、rs721917等位点[15];且SP-D中一些特殊的基因型与NRDS的严重程度相关[16]。尽管与NRDS直接关联的SP基因多态性迄今尚未得到明确证实,但有很多有意义的相关研究表明:这些突变是罕见的,但结果却是致命的。

2 ATP结合盒转运蛋白A3基因(ATP-binding cassette transporters A3,ABCA3)与NRDS

ABCA3是由Klugbauer和Hofmann从人甲状腺髓样癌细胞cDNA中克隆出来的[17],位于人常染色体16p13.3区。它由人体肺泡Ⅱ型细胞特异性表达,并定位于含PS的板层小体中[18]。ABCA3基因在人类约胎龄28周时开始表达[19],地塞米松可促进其合成[20]。ABCA3突变属于常染色体隐性遗传,突变率低,突变可能与人群种族、遗传背景和是否近亲婚配有关,突变类型包括移码突变、插入突变、错义突变、无义突变等[21],目前报道的ABCA3基因突变已超过150种[8,22]。ABCA3基因突变影响PS中磷脂的转运,进而导致PS合成障碍[23];同时还影响SP-B、SP-C的合成和转运[24]

ABCA3基因突变可导致严重的甚至是致死性的NRDS,常见于足月儿,对常规的治疗无效,除肺移植至今没有任何特异的治疗措施[25]。Garmany等[26]对420例NRDS患儿的ABCA3基因进行测序时发现其突变率为3.8%(P<0.001)。Shulenin等[27]对出生时即有严重呼吸窘迫、已排除SP-B缺失的21例婴儿进行ABCA3基因检测,其中16例存在ABCA3基因突变。有研究报道,生后诊断NRDS的4例足月婴儿,分别有ABCA3 del1203、E690K、L798P、P186T、M878Wfs36X杂合突变,均于生后4个月内死亡[28,29]。周熙惠等[30]对临床常规治疗效果不佳的NRDS患儿进行ABCA3基因检测,发现3个错义突变(M723I、V337G、S1658G)、1个剪切位点突变(外显子30+2T/G)和多个国内外尚未报道的单核苷酸多态性(F71F、Exon21+34C/T等),该研究同时证明ABCA3基因突变可能是导致汉族人群发生NRDS的原因之一。田文军等[31]在对ABCA3基因中rs17135889位点研究时发现,rs17135889位点可能与广西部分地区早产儿NRDS相关,其中等位基因A增加了NRDS的患病率。ABCA3的遗传性变异还增加了间质性肺病的易感性。因此,对于临床上常规检查无法解释、缺乏PS、使用PS及机械通气后效果差的NRDS患儿,尤其是胎龄较大的新生儿,应高度怀疑是否存在ABCA3基因突变。

3 甘露糖结合凝集素(mannose-binding lectin,MBL)与NRDS

MBL是由哺乳动物肝脏分泌的一种急性时相反应蛋白,系凝集素家族蛋白之一,SP-A、SP-D也属于该家族[32]。人类MBL基因位于10号染色体10q11.2-q23区,由9~18个相同的肽链组成,相对'分子质量约为270~700 kDa,包括MBL1和MBL2,其中MBL1是假基因,只有MBL2才具有编码功能,其由4个外显子组成。MBL在血浆中的浓度随着年龄而变化,且受基因多态性的影响[33]。早产儿血清中MBL浓度约为(1 225±701)ng/ml,而足月儿、儿童及成人的平均浓度约为1 525~1 998 ng/ml[34]。目前研究热点为MBL基因启动子的-550、-221位点和外显子1区+223、+230等位点。MBL基因多态性的发生及突变频率也与不同地域、不同人群相关,MBL基因缺陷的发生率约20%~30%,在欧洲、亚洲人群中其突变率约为5%~10%[35]。MBL基因可检测出4种等位基因:分别是A、B、C、D型等位基因,其中B型等位基因在欧洲人群和爱斯基摩人群中的分布频率为11%~25%,而在非洲和澳大利亚土族人群中极其罕见;C型等位基因在欧洲、亚洲人群和爱斯基摩人群中均较罕见,却在非洲人群中高达22%;D型等位基因最罕见[36]

国内外关于MBL与NRDS的相关性研究较少,Speletas等[37]对希腊134例早产儿和150例健康新生儿进行研究,应用PCR-RFLP方法,除外感染因素后得出MBL基因缺乏或MBL低水平可显著增加呼吸道疾病的发病率(P=0.039),特别是急性新生儿呼吸窘迫;NRDS与血清MBL浓度呈弱相关,血清中MBL水平增加100 ng/ml就会使NRDS的风险降低7%。在对成人进行的一项研究中已经确定MBL基因缺陷,尤其是B型等位基因缺陷与急性呼吸窘迫综合征存在正相关关系[38]。研究发现MBL的替代疗法是可用和安全的,而提高血清MBL水平可减少发生NRDS的风险并可起治疗作用[37]。然而,Koroglu等[39]发现,MBL基因多态性与NRDS、支气管肺发育不良没有显著的相关性。因此,对于MBL与新生儿肺部疾病的相关性值得在不同地域、不同民族之间进行进一步的研究。

4 甲状腺转录因子(thyroid transcription factor-1,TTF-1)与NRDS

TTF-1由NKX2-1基因编码,可编码2种TTF-1亚型,分别是371氨基酸同种型(NM_003317.3)和401氨基酸同种型(NM_001079668.2),前者多表达于肺,后者多表达于甲状腺及脑[40]。胎儿的肺脏从第10~11周时开始表达TTF-1,孔祥永等[41]发现,TTF-1是由Ⅱ型肺泡上皮细胞和肺泡前体细胞分泌的,它促进支气管树和肺泡的发育成熟,并可调控PS的分泌,可调节SP-A、SP-B、SP-C及ABCA3的表达,NKX2-1突变可导致NRDS和新生儿呼吸衰竭的发生[42]

Hamvas等[43]研究发现,TTF-1的缺失和突变属于常染色体显性遗传,且组织病理学和免疫组织化学结果也支持这一结论:TTF-1的缺失或突变可导致肺功能和结构的障碍及表面活性物质的失衡。TTF-1常见的突变位点包括p.R195W、p.L197P和p.F198L等。李敏才等[44]采用免疫组化方法检测TTF-1在NRDS中的表达时发现,NRDS患者中TTF-1表达减少,同时SP-B也呈低表达,因此认为SP-B与TTF-1密切相关,即TTF-1同样可以作为NRDS的一种监测指标[45]。TTF-1缺失或突变能造成脑-肺-甲状腺综合征,即表现为甲状腺功能障碍、神经系统异常和不同程度的肺疾病[46],在该综合征中TTF-1缺失或突变不可能只导致肺疾病,也可能无肺疾病而仅存在甲状腺和/或神经系统病变[43]。而Rezvani等[47]发现TTF-1与NRDS无明显相关性。基于以上研究结果,未来有望通过监测羊水中TTF-1的含量来预测新生儿肺脏成熟度及胎儿生后发生NRDS的机率,并通过促进TTF-1的表达而增强SP-B、SP-C及ABCA3表达,从而减少NRDS的发生。

近年仍有许多与NRDS相关的研究热点,如TGF-β1、骨形态发生蛋白-7、糖基化终产物受体(receptor for advanced glycation end products)、水通道蛋白5、基质金属蛋白酶、成纤维细胞生长因子、血清中维生素A浓度等,这些因子、基因都可能从分子遗传水平阐明NRDS的发病机制。因此,不同因子、不同基因与NRDS的相关性还有待于我们继续扩大样本量、丰富研究对象、延长随访时间来进一步研究,为探讨NRDS发病的遗传机制、早期诊断、早期干预、发展预后提供确凿依据。

参考文献
[1]
邵肖梅叶鸿瑁丘小汕实用新生儿学[M].4版北京人民卫生出版社2011395-397.
ShaoXM, YeHM, QiuXS.Practical neonatology[M].4th edition.BeijingPeople's Medical Publishing House2011395-397.
[2]
SawiresHK, Abdel GhanyEA, HusseinNFet al.Use of lung ultrasound in detection of complications of respiratory distress syndrome[J].Ultrasound Med Biol,2015,41(9):2319-2325.DOI:10.1016/j.ultrasmedbio.2015.04.024.
[3]
CurstedtT, HallidayHL, SpeerCP.A unique story in neonatal research:the development of a porcine surfactant[J].Neonatology,2015,107(4):321-329.DOI:10.1159/000381117.
[4]
RamanathanRChoosing a right surfactant for respiratory distress syndrome treatment[J].Neonatology,2009,95(1):1-5.DOI:10.1159/000151749.
[5]
MaitraM, DeyM, YuanWCet al.Lung fibrosis-associated surfactant protein A1 and C variants induce latent transforming growth factor β1 secretion in lung epithelial cells[J].J Biol Chem,2013,288(38):27159-27171.DOI:10.1074/jbc.M113.475335.
[6]
KanekoK, ShimizuH, ArakawaHet al.Pulmonary surfactant protein A in sera for assessing neonatal lung maturation[J].Early Hum Dev,2001,62(1):11-21.
[7]
AbuelhamedWA, ZeidanN, ShahinWAet al.Human Surfactant Proteins A2(SP-A2)and B(SP-B)Genes as Determinants of Respiratory Distress Syndrome[J].Indian Pediatr,2015,52(5):391-394.
[8]
WertSE, WhitsettJA, NogeeLM.Genetic disorders of surfactant dysfunction[J].Pediatr Dev Pathol,2009,12(4):253-274.DOI:10.2350/09-01-0586.1.
[9]
HamvasA, TrusgnichM, BriceHet al.Population-based screening for rare mutations:high-throughput DNA extraction and molecular amplification from Guthrie cards[J].Pediatr Res,2001,50(5):666-668.
[10]
NogeeLM.Genetics of the hydrophobic surfactant proteins[J].Biochim Biophys Acta,1998,1408(2-3):323-333.
[11]
CochraneCG.Surfactant protein B and mimic peptides in the function of pulmonary surfactant[J].FEBS Lett,1998,430(3):424.
[12]
CochraneCG, RevakSD, MerrittTAet al.The efficacy and safety of KL4-surfactant in preterm infants with respiratory distress syndrome[J].Am J Respir Crit Care Med,1996,153(1):404-410.
[13]
LahtiM, MarttilaR, HallmanMSurfactant protein C gene variation in the Finnish population-association with perinatal respiratory disease[J].Eur J Hum Genet,2004,12(4):312-320.
[14]
梅花刘春枝张亚昱肺表面活性物质蛋白-C基因遗传多态性与内蒙古地区蒙古族新生儿呼吸窘迫综合征的相关性研究[J].中国小儿急救医学201522(2):108-112.DOI:10.3760/cma.j.issn.1673-4912.2015.02.009.
MeiH, LiuCZ, ZhangYYet al.Correlation analysis of surfactant protein-C genetic polymorphisms and neonatal respiratory distress syndrome of the Mongol nationality in Inner Mongolia[J].Chin Pediatr Emerg Med201522(2):108-112.
[15]
SorensenGL, DahlM, TanQet al.Surfactant protein-D-encoding gene yariant polymorphisms are linked to respiratory outcome in premature infants[J].J Pediatr Res,2014,165(4):683-689.DOI:10.1016/j.jpeds.2014.05.042.
[16]
HilgendorffA, HeidingerK, BohnertAet al.Association of polymorphisms in the human surfactant protein-D(SFTPD)gene and postnatal pulmonary adaptation in the preterm infant[J].Acta Paediatr,2009,98(1):112-117.DOI:10.1111/j.1651-2227.2008.01014.x.
[17]
MadsenHO, GarredP, ThielSet al.Interpiay between promoter and structural gene variants control basal serum level of mannose-binding protein[J].J Immunol,1995,155(6):3013-3020.
[18]
MatsumuraY, BanN, UedaKet al.Characterization and classification of ATP-binding cassette transporter ABCA3 mutants in fatal surfactant deficiency[J].J Biol Chem,2006,281(45):34503-34514.
[19]
WambachJA, WeqnerDJ, HeinsHBet al.Synonymous ABCA3 variants do not increase risk for neonatal respiratory distress syndrome[J].J Pediatr,2014,164(6):1316-1321.e3.DOI:10.1016/j.jpeds.2014.02.021.
[20]
BoniottoM, CrovellaS, PirulliDet al.Polymorphisms in the MBL2 promoter correlated with risk of HIV-1 vertical transmission and AIDS progression[J].Genes Immum,2000,1(5):346-348.
[21]
GonçalvesJP, PinheiroL, CostaMet al.Novel ABCA3 mutations as a cause of respiratory distress in a term newborn[J].Gene,2014,534(2):417-420.DOI:10.1016/j.gene.2013.11.015.
[22]
TurcuS, AshtonE, JenkinsLet al.Genetic testing in children with surfactant dysfunction[J].Arch Dis Child,2013,98(7):490-495.DOI:10.1136/archdischild-2012-303166.
[23]
BanN, MatsumuraY, SakaiHet al.ABCA3 as a lipid transporter in pulmonary surfactant biogenesis[J].J Biol Chem,2007,282(13):9628-9634.
[24]
BraschF, SchimanskiS, MühlseldCet al.Alteration of the pulmonary surfactant system in full-term infants with hereditary ABCA3 deficiency[J].Am J Respir Crit Care Med,2006,174(5):571-580.
[25]
HamvasAEvaluation and management of inherited disorders of surfactant metabolism[J].Clin Med J(Engl),2010,123(20):2943-2947.
[26]
GarmanyTH, WambachJA, HeinsHBet al.Population and disease-based prevalence of the common mutations associated with surfactant deficiency[J].Pediatr Res,2008,63(6):645-649.DOI:10.1203/PDR.0b013e31816fdbeb.
[27]
ShuleninS, NogeeLM, AnniloTet al.ABCA3 gene mutations in newborns with fatal surfactant deficiency[J].N Engl J Med,2004,350(13):1296-1303.
[28]
UchidaDA, WertSE, NogeeLMet al.Pulmonary nodules in a newborns with ATP-binding casstette transporter A3(ABCA3)mutations[J].Pediatrics,2011,127(5):e1347-1351.DOI:10.1542/peds.2010-1477.
[29]
CiantelliM, GhirriP, PresiSet al.Fatal respiratory failure in a full-term newborn with two ABCA3 gene mutations:a case report[J].J Perinatol,2011,31(1):70-72.DOI:10.1038/jp.2010.122.
[30]
周熙惠惠智艳李媛新生儿呼吸窘迫综合征ABCA3基因遗传缺陷的研究[J].中华儿科杂志201250(2):111-116.DOI:10.3760/cma.j.issn.0578-1310.2012.02.007.
ZhouXH, HuiZY, LiYet al.Detection of genetic defect withinABCA3 from newborns with respiratory distress syndrome[J].Chin J Pediatr201250(2):111-116.
[31]
田文军陈秀奇韦秋芬ABCA3基因多态性与新生儿呼吸窘迫综合征易感性的研究[J].中国小儿急救医学201522(3):161-164.DOI:10.3760/cma.j.issn.1673-4912.2015.03.004.
TianWJ, ChenXQ, WeiQFet al.Relationship between ABCA3 gene polymorphisms and susceptibility with neonatal respiratory distress syndrome[J].Chin Pediatr Emerg Med201522(3):161-164.
[32]
TurnerMW.The role of mannose-binding lectin in health and disease[J].Mol Immunol,2003,40(7):423-429.
[33]
SallenbachS, ThielS, AebiCet al.Serum concentrations of lectin-pathway components in healthy neonates,children and adults:mannan-binding lectin(MBL),M-,L-,and H-ficolin,and MBL-associated serine protease-2(MASP-2)[J].Pediatr Allergy Immunol,2011,22(4):424-430.DOI:10.1111/j.1399-3038.2010.01104.x.
[34]
JiaTJ, LiP, ZhangSMet al.Correlation between point mutation frequency MBL coding gene exon 1 and MBL plasma concentration in health Mongolians[J].Chin J Cell Mol Immunol,2004,20(3):261-264.
[35]
JinZX, JiZL, HuJMannose-binding lectin gene site mutation and susceptibily of rheumatic heart diease[J].Natl Med J China,2001,81(21):1284-1286.
[36]
SomaschiniM, NogeeLM, SassiIet al.Unexplained neonatal respiratory distress due to congenital surfactant deficiency[J].J Pediatr,2007,150(6):649-653.
[37]
SpeletasM, GounarisA, SevdaliEet al.MBL2 genotypes and their associations with MBL levels and NICU morbidity in a cohort of Greek neonates[J].J Immunol Res,2015478412.DOI:10.1155/2015/478412.
[38]
GongMN, ZhouW, WilliamsPLet al.Polymorphisms in the mannose binding lectin-2 gene and acute respiratory distress syndrome[J].Crit Care Med,2007,35(1):48-56.
[39]
KorogluOA, OnayH, ErdemirGet al.Mannose-binding lectin gene polymorphism and early neonatal outcome in preterm infants[J].Neonatology,2010,98(4):305-312.DOI:10.1159/000291487.
[40]
KollaV, GonzalesLW, GonzalesJet al.Thyroid transcription factor in differentiating type II cells:regulation,isoforms,and target genes[J].Am J Respir Cell Mol Biol,2007,36(2):213-225.
[41]
孔祥永杜江封志纯甲状腺转录因子-1在人胎肺和新生儿肺上皮细胞中的时序表达[J].中国当代儿科杂志20068(1):30-32.DOI:10.3969/j.issn.1008-8830.2006.01.009.
KongXY, DuJ, FengZC.Temporal expression of thyroid transcription factor-1 in fetal and neonatal human lungs[J].Chin J Contemp Pediatr20068(1):30-32.
[42]
MartisPC, WhitsettJA, XuYet al.C/EBPalpha is required for lung maturation at birth[J].Development,2006,133(6):1155-1164.
[43]
HamvasA, DeterdingRR, WertSEet al.Heterogeneous pulmonary phenotypes associated with mutations in the thyroid transcription factor gene NKX2-1[J].Chest,2013,144(3):794-804.DOI:10.1378/chest.12-2502.
[44]
李敏才李娜萍王曦表面活性蛋白B、甲状腺转录因子在新生儿肺透明膜病中的表达及意义[J].临床儿科杂志200725(3):198-200.DOI:10.3969/j.issn.1000-3606.2007.03.010.
LiMC, LiNP, WangXExpression of surfactant protein B and thyroid transcription factor 1 in the neonates with hyaline membrane disease[J].J Clin Pediatr200725(3):198-200.
[45]
WertSE, DeyCR, BlairPAet al.Increased expression of thyroid transcription factor-1(TTF-1)in respiratory epithelial cells inhibits alveolarization and causes pulmonary inflammation[J].Dev Biol,2002,242(2):75-87.
[46]
ShettyVB, Kiraly-BorriC, LamontPet al.NKX2-1 mutations in brain-lung-thyroid syndrome:a case series of four patients[J].J Pediatr Endocrinol Metab,2014,27(3-4):373-378.DOI:10.1515/jpem-2013-0109.
[47]
RezvaniM, WildeJ, VittPet al.Association of a FGFR-4 gene polymorphism with bronchopulmonary dysplasia and neonatal respiratory distress[J].Dis Markers,2013,35(6):633-640.DOI:10.1155/2013/932356.
 
 
展开/关闭提纲
查看图表详情
回到顶部
放大字体
缩小字体