中国当代儿科杂志  2014, Vol. 16 Issue (8): 846-850   PDF    
广州地区汉族儿童白细胞介素-6 基因174 位点及肿瘤坏死因子β 基因NcoI 位点多态性分析
韦艳丹1, 曾华松2     
1. 广州市花都区妇幼保健院儿童急重症科, 广东 广州 510800;
2. 广州市妇女儿童治疗中心免疫风湿科, 广东 广州 510000
摘要目的 探讨白细胞介素-6(IL-6)基因(-174)位点及肿瘤坏死因子β(TNFβ)NcoI 位点多态性在广州地区汉族儿童中的分布特征,为IL-6(-174) 及TNFβNcoI 位点多态性与全身炎症反应综合征(SIRS)的相关性研究提供基础资料。方法 选取481 名广州汉族儿童,采用等位基因特异性扩增多聚酶链(ASPCR)和聚合酶链反应- 限制性片段长度多态性法(PCR-RFLP)对IL-6(-174) 及TNFβNcoI 位点进行基因水平多态性分析,并结合文献进行了不同种族间的分析比较。结果 广州地区汉族儿童群体IL-6(-174)位点基因型均为G/G,广州地区汉族人群该位点变异不属常见变异或不存在变异;TNFβNcoI 位点有TNFβ1*1、TNFβ1*2、TNFβ2*2 3 种基因型,频率分别为24.7%、49.7% 和25.6%,样本分布符合Hardy-Weinberg 平衡,TNFβ1 等位基因分布频率较欧美白种人高,差异有统计学意义(P<0.05)。结论 广州地区汉族人群TNFβNcoI 位点多态性普遍存在,基因型分布特征与白种人存在差异。样本为Hardy-Weinberg 平衡群体,可进一步用于广州地区汉族儿童SIRS 的关联性分析。广州地区汉族人群IL-6(-174)位点多态性罕见或不存在,不宜选取该基因位点单核苷酸多态性作疾病的关联性分析。
关键词肿瘤坏死因子β     白细胞介素6     单核苷酸多态性     全身炎症反应综合征     儿童    
Analysis of single nucleotide polymorphisms at IL-6-174 and TNF-β NcoI in Chinese Han children in Guangzhou, China
WEI Yan-Dan1, ZENG Hua-Song2    
Department of Pediatric Emergency, Huadu District Maternity and Child Health Care Hospital, Guangzhou 510800, China
Abstract: Objective To investigate the single nucleotide polymorphisms (SNPs) at interleukin 6 (IL-6)-174 and TNF-β NcoI in Chinese Han children in Guangzhou, China and to provide basic information for study on the association between IL-6-174 and TNF-β NcoI polymorphisms and systemic inflammatory response syndrome (SIRS). Methods Allele-specific polymerase chain reaction and polymerase chain reaction-restriction fragment length polymorphism were used to determine the SNPs at IL-6-174 and TNF-β NcoI in 481 children selected from the Han population in Guangzhou in 2012. Genotype analysis and comparison with other populations were made with reference to relevant literature. Results Chinese Han children in Guangzhou had only GG genotype at IL-6-174, and the SNP at this locus was rare or not seen in the Han population in Guangzhou. At TNF-β NcoI, the frequencies of TNF-β 1*1, TNF-β 1*2, and TNF-β 2*2 genotypes were 24.7%, 49.7%, and 25.6%, respectively. The sample distribution was in accordance with Hardy- Weinberg equilibrium. The TNF-β 1 allele frequency was significantly higher in Guangzhou Han population than in European and American white population (P<0.05). Conclusions TNF-β NcoI SNP is prevalent in the Han population in Guangzhou, and the distribution of alleles is significantly different from that in the white population. The sample from an Hardy-Weinberg equilibrium population can be further used for study on the association between TNF-β NcoI SNP and SIRS in Chinese Han children in Guangzhou. IL-6-174 SNP is rare or not seen in the Han population in Guangzhou, so SNP at this locus cannot be selected for disease association analysis.
Key words: Tumor necrosis factor-β     Interleukin-6     Single nucleotide polymorphism     Systemic inflammatory response syndrome     Child    

全身炎症反应综合征(SIRS)是感染或非感 染病因作用于机体而引起机体失控的自我持续放 大和自我破坏的全身性炎症反应,其进行性加重 的最终结果是脓毒症[1];而在这一病理过程中众多 细胞因子如肿瘤坏死因子(TNF)、白细胞介素6 (IL-6)等在介导初次免疫应答和炎症反应中发挥 多重作用[2-3]。其中IL-6 是促炎过程中功能最为广 泛的炎性细胞因子之一,其血清浓度与脓毒症的 严重程度及预后有关 [4];而TNFβ 作为前炎症因 子,在炎症性疾病的发生发展中具有重要意义。 研究IL-6 及TNFβ 多态性在我国人群中的分布特 征有助于了解全身性炎症反应的发病遗传背景, 为在分子水平研讨发病机制奠定基础。本研究以 广州汉族儿童为代表,抽样调查了IL-6(-174) 及TNFβNcoI 基因位点多态性在我国人群中的分 布状况,与不同国家、地区的人群分布特征进行 比较,为SIRS 的相关性研究提供资料。 1 资料与方法 1.1 研究对象

样本来自广州地区481 名学龄前健康儿童体 检血标本(其中300 份标本来自我院,181 例标本 来自广州市儿童医院),男性295 名,女性186 名。 年龄3~5.5 岁。 1.2 外周全血基因组DNA 的提取

抽取受试者空腹外周静脉血1.0 mL 加抗凝剂 EDTA 0.2~0.5 mL 混匀抗凝,按QIAamp DNA Blood Mini Kit(Qiagen,Hilden,Germany) 的操做指南进 行外周全血基因组DNA 提取;并将抽取的DNA 样本于-20℃冰箱保存。 1.3 IL-6(-174)等位基因测定

采用等位基因特异性聚合酶链式反应(ASPCR) 技术进行检测。(1) 合成IL-6-174 的 PCR 引物[5],G 特异性引物为5'-GCACTTTTC CCCCTAGTTGTGTCTTACG-3';C 特异性引物 为5'-ATGACGACCTAAGC TTTACTTTTCCCCC TAGTTGTGTCTTGAC-3'; 共同下游引物为: 5'-ATAAATCTTTGTTGGAGG GTGAGG-3'( 引物 均由上海生工生物技术有限责任公司合成) 。 (2)PCR 反应体系 Green Master Mix(2×) (Promega,Madison,USA)8.5 μL,G/C 特异性引 物及共同下游引物均为(0.8~1.0)μmol/L,模板 200~250 mg,最后加纯水补至25.0 μL; 按95 ℃ 预变性10 min ,然后94℃ 35 s,61℃ 45 s,72℃ 45 s,共30 个循环,72℃延伸5 min。(3)确定 基因型各取G、C 等位基因PCR 产物(10~15)μL 于20 g/L 琼脂糖凝胶(0.5 mg/ LEtBr)在EPS-300 电泳仪(稳压稳流电泳仪,上海天能科技有限公 司) 中电泳(80~90 V,30~45 min),以DL2000 DNAMarker 为分子量标准。将凝胶放置Gel Doc EQ 凝胶成像系统(Bio-RAD Gel Doc XR,USA)进行摄 像分析。根据电泳图上相应等位基因泳道是否出现 条带来判断结果:G/G 基因型在 G 等位基因泳道上 产生 121 bp 条带,而C/C 基因型在C 等位基因泳 道上产生一个136 bp 条带;G/C 基因型在G 及C 两等位基因泳道均产生121 bp 和136 bp 两种长度 的条带(图 1)。

图 1 IL-6(-174)G/C 位点AS-PCR 电泳图谱 M:DNA 分子质量标准;1、2 泳道代表为样本1;3、4 泳道代表 为样本2;5、6 泳道代表为样本3,3 样本均G 等位基因出现条带, 均为G/G 基因型。
1.4 TNFβNcoI 位点基因型测定

采用聚合酶链式反应限制性片段长度多态技 术(PCR-RFLP) 进行检测。(1) 扩增TNFβ 基因片段[6]:上游引物5'-CCG TGC TrC GTG CTT TGG ACT A-3',下游引物5'- AGA GCT GGT GGG GAC ATG TCT G-3';PCR 反应体系:Green Master Mix(2×)(Promega,Madison,USA)25 μL,上下 游引物均为1.0 μmol/L,模板300~400 mg,最后 加纯水补至50.0 μL;按95℃预变性5 min ,然后 94℃ 30 s ,50℃ 60 s,72℃ 2 min,共37 个循环, 72 ℃延伸5 min。扩增产物片段长度为782 bp。 (2)酶切反应:酶切体系包括PCR 产物5 μL, 10x 酶切缓冲液2 μL,NcoI 0.5 U,加水至 20 μL,37℃恒温水浴2 h,65℃ 15~20 min 终止反 应。(3)确定基因型:取10~15 μL 酶切产物于20 g/L 琼脂糖凝胶(0.5 mg/ LEtBr)在EPS-300 电 泳仪(稳压稳流电泳仪,上海天能科技有限公司) 中电泳(80~90 V)1 h,以 DL 2000DNAMarker 为分子量标准。将凝胶放置Gel Doc EQ 凝胶成 像系统(Bio-RAD Gel Doc XR,USA) 进行摄像 分析。依据电泳图上产生的条带确定基因型: TNFβ1 纯合子可被完全酶切为586 bp、196 bp 2 条带;TNFβ1/TNFβ2 杂合子不完全酶切,出现 782 bp、586 bp、196 bp 3 条带;TNFβ2 纯合子不 产生酶切,只出现782 bp 1 条带(图 2)。

图 2 TNF-βNcoI 位点PCR-RFLP 电泳图谱 M: DNA 分子质量标准;1、2 为TNFβ1 纯合子;3、5 为 TNFβ2 纯合子;4、6、7、8、9 为TNFβ1/TNFβ2 杂合子。
1.5 实验数据监测

为确保实验数据的准确,减少误差,基因型 的分型均由2 人判读,并随机抽取15% 重复,同 时随机抽取10% PCR 产物直接测序(上海英骏生 物技术有限公司),准确率均为100%。 1.6 统计学分析

数据应用Exce1 2000 软件进行统计分析,基 因型分布比较采用χ2 检验,P<0.05 为差异有统计 学意义。 2 结果 2.1 IL-6(-174)基因频率分析

481 例血标本等位基因检测仅发现G等位基 因,未测及C等位基因,基因型均为G/G;表明C 等位基因在广州汉族人群极罕见或不存在。对比 不同国家及我国不同地区正常人群IL-6(-174)位 点基因型及基因频率分布情况(表 1表 2)可看 出中国汉族人群IL-6(-174)位点基本为G/G 基因型,极少数G/C 基因型,罕见C/C 基因型或不存在, G 等位基因分布频率在97%~100% 间,C 等位基 因在0~3% 间。与韩国人群分布情况相似,而与英 国、德国、芬兰、巴西、伊朗人群的分布特征存 在明显差异,这些国家人群G、C 等位基因分布频 率均20% 以上,表明该位点多态性属常见变异, 在人群中普遍存在。

表 1 不同国家正常人群IL-6(-174)基因位点基因型及 基因频率分布比较

表 2 我国不同地区正常汉族人群IL-6(-174)位点基因 型及基因频率分布比较
2.2 TNFβNcoI 位点基因频率分析

广州地区汉族儿童人群TNFβNcoI 位点有 TNFβ1*1、TNFβ1*2、TNFβ2*2 3 种基因型, 频率分别为24.7%、49.7% 和25.6%,TNFβ1 等 位基因频率为49.6%,TNFβ2 等位基因频率为 50.4%,其分布特征与韩国、日本相似(P>0.05), 与美国、德国、意大利及土耳其人群差异有统计 学意义(P<0.05),见表 3

表 3 不同种族间正常人群TNFβNcoI 位点基因多态性比较 [例(%)]
2.3 Hard-Weinberg 平衡吻合度检验

按Hard-Weinberg 定律作吻合度检验,各组平 衡吻合度之间差异无统计学意义(P>0.05),表明 样本符合Hard-Weinberg 平衡,见表 4

表 4 Hard-Weinberg 平衡吻合度检验
3 讨论

随着人类基因组学研究的深入,已认识到 疾病是由环境因素(病原微生物等)和遗传因素 共同作用的多基因征侯群,个体遗传学机制的差 异性是个体差异的内在物质基础[22]。促炎/抗炎 反应失控与炎症性疾病的发生发展密切相关,而 IL-6、TNFβ 是主要炎性细胞因子之一,对其进行 基因多态性研究,可为SIRS、脓毒症等易感人群 的早期识别、预后分析和免疫治疗提供新的理论 依据。

人类IL-6 基因的多态性主要为存在于启动子 区的-597G/A、-572C/G、-174G/C、-137AnTn[23]。 理论上IL-6 启动区的任何多态性都有可能改变基 因的结合序列,影响个体对IL-6 基因相关性疾病 的易感性。鉴于-597G/A 与-174G/C 处于连锁不平 衡[24],故本研究仅观察了-174G/C 多态性的分布 与作用。国内蒋建新等[25] 对我国10 个代表性民族 人群中的18 个脓毒症相关基因进行单核苷酸多态 性研究分析,结果显示,在我国人群中发生频率 >5% 的单核苷酸变异,与国外有88% 相符;发生 频率>10% 的变异,与国外有96% 相符。可见在 东西方人群大多数基因组多态性是相同的,尤其 是常见变异。IL-6(-174)多态性分布频率在国外 欧洲人群的发生率大于10%,属常见变异[5]。但本研究仅测及广州地区汉族儿童人群IL-6(-174G) 基因及G/G 基因型,与国外人群的研究报道有明 显差异;对比国内不同地区的汉族人群IL-6(-174) 多态性研究结果,表明在我国汉族人群中该位点 多态性罕见或不存在,不宜选取该基因位点单核 苷酸多态性作SIRS 的关联性分析。

TNFβ 作为前炎性细胞因子,具有多种生物 活性;其第1 内含子内,转录起始位点下游第 252 位点(即第1 069 位点)处存在鸟嘌呤(G) → 腺嘌呤(A) 的单核苷酸多态性变化(+252 G/A)。该位点因能被NcoI 限制性内切酶识别切断, 也叫NcoI 位点,G 存在的基因称为TNFβ*1, A 存在的基因称为TNFβ*2。本研究此多态性在 广州汉族中分布相当广泛,有3 种基因型,即 TNFβ1*1、TNFβ1*2、TNFβ2*2,频率分别为 24.7%、49.7% 和25.6%。基因频率分布与白种人 及西亚人群有明显的差异,TNFβ*1 等位基因频 率(49.6%)远高于欧美白种人(13.3%~28.6%), 低于西亚人群(76.0%),与东亚黄种人的分布特 征相似。国内研究报道表明TNFβ*2 等位基因与 我国汉族人群的系统性红斑狼疮(SLE)发病易感 性相关[26],这与韩国的相关研究结论一致,但与 德国对其国内SLE 患者的研究结果不同,其SLE 易感基因为TNFβ*1 等位基因[27]。因此,在对一 些致病基因多态性进行研究时,首先了解其在人 群中的分布特点,是正确分析和阐述基因多态性 研究结果的关键。国内报道中TNFβ 与SIRS 的关 联性研究不多,而本研究对TNFβNcoI 位点多态 性在人群中的分布特性的研究结果为从基因水平 上研究TNFβ 基因多态性与SIRS 的关系奠定了基 础。

本研究经过对广州地区健康汉族儿童群体进 行IL-6(-174) 及TNFβNcoI 位点多态性分析, 结果表明:IL-6(-174)位点多态性在汉族人群中 罕见或不存在,不应选取该基因位点单核苷酸多 态性作SIRS 的关联性分析;TNFβNcoI 位点多态 性在汉族中普遍存在,分布特征与白种人存在差 异。样本为Hardy-Weinberg 平衡群体,可进一步 用于广州地区汉族儿童的SIRS 关联性分析。

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