中国当代儿科杂志  2015, Vol. 17 Issue (3): 241-244   PDF    
哮喘患儿ORMDL3基因多态性与溶血卵磷脂及载脂蛋白B的关系
王冰洁1, 王桂兰1 , 陈德晖2, 王文祥3, 黄娟1, 容嘉妍1, 刘翔腾1, 杨赛1    
1. 南方医科大学附属中山博爱医院小儿呼吸科, 广东 中山 528400;
2. 广州医科大学附属第一医院儿科, 广东 广州 510000;
3. 南方医科大学附属中山小榄人民医院儿科, 广东 中山 528400
摘要目的 探讨哮喘患儿ORMDL3 基因多态性与溶血卵磷脂(Lyso-PC)及载脂蛋白B(apoB)的关系。方法 选取2010 年1 月至2012 年12 月诊断为支气管哮喘的300 例患儿为哮喘组,另选取同期诊断为上呼吸道感染的298 例患儿为对照组。ELISA 法检测两组患儿血清中Lyso-PC 和apoB 水平;TaqMan 探针法进行基因型分析。结果 哮喘组Lyso-PC、apoB 水平明显高于对照组(P<0.01);哮喘组ORMDL3 基因rs12603332 位点不同基因型患儿Lyso-PC、apoB 水平亦显著高于对照组(P<0.01);CC 基因型哮喘患儿Lyso-PC、apoB 水平明显高于CT和TT 基因型患儿(P<0.01)。结论 Lyso-PC 及apoB 可能干预哮喘发生的病理过程;血清中高Lyso-PC、apoB水平可能与哮喘易感基因ORMDL3 多态性rs12603332 位点共同作用导致儿童哮喘的发生。
关键词ORMDL3 基因     基因多态性     溶血卵磷脂     载脂蛋白B     哮喘     儿童    
Association of ORMDL3 single nucleotide polymorphisms with lysophosphatidylcholine and apolipoprotein B levels in children with asthma
WANG Bing-Jie1, WANG Gui-Lan1 , CHEN De-Hui2, WANG Wen-Xiang3, HUANG Juan1, RONG Jia-Yan1, LIU Xiang-Teng1, YANG Sai1    
Department of Pediatric Respiratory Medicine, Zhongshan Boai Hospital of Southern Medical University, Zhongshan, Guangdong 528400, China
Abstract: Objective To study the association of ORMDL3 single nucleotide polymorphisms (SNP) with lysophosphatidylcholine (LysoPC) and apolipoprotein B (apoB) levels. Methods A total of 300 children diagnosed with bronchial asthma between January 2010 and December 2012 were selected for the asthma group, and 298 children diagnosed with upper respiratory tract infection in the same period were selected for the control group. Serum LysoPC and apoB levels were measured using enzyme-linked immunosorbent assay. Genotype analysis was performed using the TaqMan probe. Results LysoPC and apoB levels were significantly higher in the asthma group than in the control group (P<0.01). Among children with various genotypes of ORMDL3 gene at locus rs12603332, the asthma group had significantly higher LysoPC and apoB levels than the control group (P<0.01). Among the children with asthma, those with CC genotype had significantly higher LysoPC and apoB levels than those with CT and TT genotypes (P<0.01). Conclusions LysoPC and apoB may intervene in the pathological process of asthma. Pro-inflammatory gene ORMDL3 SNP rs12603332 may be associated with high LysoPC and apoB levels, which leads to the occurrence of childhood asthma.
Key words: ORMDL3 gene     Gene polymorphism     Lysophosphatidylcholine     Apolipoprotein B     Asthma     Child    

支气管哮喘是由多种细胞,包括炎性细胞、 气道结构细胞和细胞组分参与的气道慢性炎症性 疾病。脂质在哮喘相关病理过程中起到一定的作 用,有学者认为饮食中脂肪与哮喘发病有关联, 指出气道高反应性与饮食中反式脂肪酸、人造奶 油和ω-6 多聚不饱和脂肪酸有关[1];患特应性疾病婴儿其母乳中含较多的亚油酸和较少的多不饱 和脂肪酸[2];多不饱和脂肪酸含量丰富的食品引起 哮喘患者气道反应性增强[3];牛奶去脂后,引起患 者肺部的气体交换明显增强[4];哮喘患者血中溶血 卵磷脂(Lyso-PC)的含量与气道高反应性呈正相 关[5];Lyso-PC 可能会导致肺损伤,可增加毛细血 管通透性,改变肺表面活性剂性质,还可诱导肥 大细胞分泌和气道高反应[5, 6];国内有研究显示支 气管哮喘发作期血清载脂蛋白A(apoA)明显升高, 载脂蛋白B(apoB)下降,与对照组比较差异变化 显著[7];Gabriele 等[8] 证实了高水平的载脂蛋白AI (apoAI)与支气管哮喘及过敏性喘息有明显的相 关性,并揭示了apoB 水平升高与非过敏性喘息及 炎症有关。

全基因组关联研究报道显示,ORMDL3 基 因是迄今为止发现的与哮喘关联最有充分证据的 基因[9, 10],并且多项研究结果显示,ORMDL3 基 因仅与儿童期起病的哮喘相关[11]。在前期研究 中,本课题组已经发现ORMDL3 基因单核苷酸 多态性(single nucleotide polymorphisms,SNPs) 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[12]。本研究旨在探索广东地区儿童哮喘发 病显著相关的ORMDL3 基因SNP rs12603332 位点 与Lyso-PC 及apoB 之间的相关性,为脂质、基因 与哮喘的关系研究开拓新的思路。 1 资料与方法 1.1 一般资料

选取2010 年1 月至2012 年12 月于南方医科 大学附属中山博爱医院、南方医科大学附属中山 小榄人民医院、广州医科大学第一附属医院三所 三级甲等医院诊断为支气管哮喘的300 例0~14 岁 的广东籍患儿为研究对象,其中男163 例,女 137 例,平均年龄6.2±2.7 岁,均为既往已诊断明 确,处于非哮喘急性发作期,且为哮喘控制或部 分控制患儿,诊断方法及控制等级分级参照《儿 童支气管哮喘诊断与防治指南(2008 年版)》[13]。 另随机选取于南方医科大学附属中山博爱医院小 儿呼吸科就诊的0~14 岁患普通上呼吸道感染的广 东籍患儿298 例为对照组,其中男154 例,女144 例, 平均年龄5.9±2.8 岁;对照组患儿发育正常、无 肺部症状、既往过敏原检测结果阴性、无过敏反 应家族史及个人过敏反应疾病史。哮喘组与对照 组患儿在年龄、性别方面比较差异无统计学意义, 均排除了高血压、糖尿病及心脑血管疾病。本研 究经南方医科大学伦理委员会审查批准,并由家 长签署了知情同意书。 1.2 血清Lyso-PC 及apoB 水平检测

采集两组患儿空腹静脉血2 mL,以4 000 rpm 离心5 min,取血清,采用酶联免疫吸附试验 (ELISA)检测血清Lyso-PC 和apoB 水平,人溶 血磷脂酰胆碱酶联免疫分析试剂盒和人apoB 酶联 免疫分析试剂盒均购自行知生物有限公司。 1.3 TaqMan 探针法行基因分型

抽取对照组及哮喘组空腹静脉血3 mL,加 入0.02 g/mL 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 rs12603332 位点通过TaqMan (Applied Biosystems) 探针法进行SNP 基因型 分析,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。rs12603332 引物序列:上 游5'-GAGACTTTCGTGTGACTATG-3'; 下游5'- GCAGGTTATGAAACCACATC-3'。PCR 反应体系 (10 μL),包括TaqMan® Genotyping Master Mix(内 含FAM 和VIC 荧光标记物标记的探针和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 反应条件:95℃ 预变 性10 min;95℃ 变性15 s,60℃ 退火60 s,共 40 个循环。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)中 进行终点读板。反应结果由ABI SDS 2.3 软件判 断得出ORMDL3 基因SNP 位点 rs12603332 分为 CC、CT 及TT 三个基因型。 1.4 统计学分析

采用SPSS 13.0 统计软件对数据进行统计学分 析。正态分布的计量资料以均数± 标准差(x±s) 表示,两组间比较采用t 检验,多组间比较采用 方差分析,组间两两比较采用LSD-t 检验,P<0.05 为差异有统计学意义。 2 结果 2.1 两组血清Lyso-PC 及apoB 水平比较

哮喘组血清Lyso-PC 和apoB 水平均明显高于 对照组(P<0.01),见表 1

表 1 两组血清Lyso-PC 及apoB 水平比较 (x±s)
2.2 两组不同基因型患儿血清Lyso-PC 及apoB水平比较

哮喘组ORMDL3 基因SNP rs12603332 位点不 同基因型患儿血清Lyso-PC 和apoB 水平均显著高 于对照组(P<0.01),见表 2

表 2 两组ORMDL3 基因rs12603332 位点不同基因型患儿血清Lyso-PC 及apoB 水平比较(x±s)
2.3 不同基因型哮喘患儿血清Lyso-PC 及apoB水平比较

rs12603332 位点不同基因型哮喘患儿的血清Lyso-PC 和apoB 水平差异均有统计学意义 (P<0.01)。其中CC 基因型的血清Lyso-PC 和 apoB 水平显著高于其余基因型(P<0.05),提示 携带CC 基因型的患儿血清Lyso-PC 和apoB 水平 显著升高。见表 3

表 3 rs12603332 位点不同基因型哮喘患儿血清Lyso-PC 和apoB 水平比较 (x±s)
3 讨论

1997 年,Black 等[14] 证实哮喘的发生和发展 与饮食中多元不饱和脂肪酸(PUFAs)的增加以及 饱和脂肪酸的消耗减少密切相关,提出ω-6 多聚 不饱和脂肪酸在调节免疫反应以及炎症反应中起 到重要的作用。随后,各国学者开始对脂质与哮 喘的关系作出了研究。国外研究显示,磷脂酶A2 (PLA2)在细胞膜上水解产生花生四烯酸(AA) 及Lyso-PC,AA 作为增强血管及支气管脂质形成的前炎性介质,在支气管哮喘的炎性反应过程中 起到重要的推动作用;Lyso-PC 除了会导致肺损 伤,增加毛细血管通透性,改变肺表面活性物质, 诱导肥大细胞分泌和增加气道高反应性以外,还 可降低支气管平滑肌上β 肾上腺素敏感度[15];另 外,Lyso-PC 可增强细胞因子诱导干扰素γ 在人 T 淋巴细胞中的表达以及生长因子基因在内皮细胞 中的表达[16, 17]。以上研究结果说明,Lyso-PC 可诱 发机体急性和慢性炎症并在支气管哮喘病理学改 变中起重要的作用。本研究表明,支气管哮喘患 儿血清Lyso-PC 水平明显较非支气管哮喘患儿高, 进一步证实了Lyso-PC 在哮喘的发生、发展中起着 重要调控作用。近期对心血管疾病的研究报道显 示,载脂蛋白在炎性疾病中的改变比血浆脂质指 标更为敏感[18]。脂质运输系统可分为两个子类: apoB 系统,包括极低密度脂蛋白(VLDL)、中间 密度脂蛋白以及低密度脂蛋白胆固醇;载脂蛋白 AI (apoAI)系统,包括高密度脂蛋白(HDL-C)。 apoB 通过抑制内生性纤维蛋白溶解以及刺激细胞 因子的产生和刺激炎症反应的发生从而增强纤维蛋白溶解系统作用,apoB 与非过敏性喘息及炎症 有关[8]。本研究结果显示,哮喘患儿血清apoB 水 平明显高于对照组,说明apoB 可能干预哮喘发生 的病理过程。哮喘发病与免疫球蛋白、补体、凝 血系统成分及细胞周围蛋白等因素有关,说明各 种蛋白在一定程度上参与发病过程中体液与细胞 相互作用的介导,这点可解释哮喘患儿apoB 水平 升高的原因。Lyso-PC 及apoB 对哮喘发病的具体 干预机制有待进一步研究。

哮喘基因也是近年来研究的热点,ORMDL3 基因是与儿童哮喘发生最有关联的基因[10],目前 国内外对ORMDL3 的具体功能及作用机制了解甚 少,有研究发现ORMDL 蛋白通过与鞘类脂质合成 的限速酶结合形成保守的SPOTS 复合物下调鞘类 脂质代谢,当病理或生理状态下鞘类脂质合成中 断时,可通过磷酸化ORMDL 蛋白减少SPOTS 复 合物的形成,从而下调ORMDL 对鞘类脂质合成 的抑制作用,使鞘类脂质代谢达到动态平衡[19], 提示ORMDL3 基因可能影响哮喘患儿脂质代谢水 平。本研究对与儿童哮喘显著相关的ORMDL3 基 因SNP rs12603332 位点 CC、CT、TT 基因型的患 儿进行血清Lyso-PC 和apoB 水平分析,发现哮喘 患儿CC 基因型血清Lyso-PC 和apoB 水平较对照 组明显增高,且携带CC 基因型的哮喘患儿血清 Lyso-PC 和apoB 水平较其他基因型患儿增高。提 示血清中高Lyso-PC 和apoB 水平可能与哮喘易感 基因ORMDL3 SNP rs12603332 位点共同作用导致 儿童哮喘的发生,ORMDL3 表达水平增高可能导 致脂质代谢的紊乱进而引发哮喘,具体病理机制 值得进一步研究。

参考文献
[1] Wood LG, Garg ML, Gibson PG. A high-fat challenge increases airway inflammation and impairs bronchodilator recovery in asthma[J]. Allergy Clin Immunol, 2010, 127(5): 1133-1139.
[2] Soto-Ramírez N, Karmaus W, Zhang H, et al. Fatty acids in breast milk associated with asthma-like symptoms and atopy in infancy: a longitudinal study[J]. Asthma, 2012, 49(9): 926-934.
[3] Kim JH, Ellwood PE, Asher MI. Diet and asthma: looking back, moving forward[J]. Respir Res, 2009, 10: 49.
[4] Thiara G, Goldman RD. Milk consumption and mucus production in children with asthma[J]. Can Fam Physician, 2012, 58(2): 165-166.
[5] Chauffe RJ, Wilensky RL, Mohler ER 3rd. Recent developments with lipoprotein-associated phospholipase A2 inhibitors[J]. Curr Atheroscler Rep, 2010, 12(1): 43-47.
[6] Breslow DK, Collins SR, Bodenmiller B, et al. Orm family proteins mediate sphingolipid homeostasis[J]. Nature, 2010, 463(7284): 1048-1053.
[7] 李瑞慧, 陈斌, 林章树. 支气管哮喘发作对心脏的影响[J]. 心 血管康复医学杂志, 2002, 9(5): 26-28.
[8] Nagel G, Weiland SK, Rapp K, et al. Association of apolipoproteins with symptoms of asthma and atopy among school children[J]. Int Arch Allergy Immunol, 2009, 149(3): 259-266.
[9] Kang MJ, Yu HS, Seo JH, et al. GSDMB/ORMDL3 variants contribute to asthma susceptibility and eosinophil-mediated bronchial hyperresponsiveness[J]. Hum Immunol, 2012, 73(9): 954-959.
[10] Yang FF, Huang Y, Li QB, et al. Single nucleotide polymorphisms in the ORM1-like 3 gene associated with childhood asthma in a Chinese population[J]. Genet Mol Res, 2012, 11(4): 4646-4653.
[11] Moffatt MF, Kabesch M, Liang L, et al. Genetic variants regulating ORMDL3 expression contribute to the risk of childhood asthma[J]. Nature, 2007, 448(7152): 470-473.
[12] 王桂兰, 王冰洁, 陈德晖, 等. 支气管哮喘患儿ORMDL3 单 核苷酸多态性对其发病的影响[J]. 中华实用儿科临床杂志, 2015, 30(4): 26-29.
[13] 中华医学会儿科分会呼吸学组, 中华儿科杂志编辑委员会. 儿童支气管哮喘诊断与防治指南[J]. 中华儿科杂志, 2008, 46(10): 745-753.
[14] Black PN, Sharpe S. Dietary fat and asthma: is there a connection?[J]. Eur Respir, 1997, 10(1): 6-12.
[15] Kume H, Ito S, Ito Y, et al. Role of lysophosphatidylcholine in the desensitization of β-adrenergic receptors by Ca2+ sensitization in tracheal smooth muscle[J]. Am J Respir Cell Mol Biol, 2001, 25(3): 291-298.
[16] Nishi E, Kume N, Ueno YH, et al. Lyso-phosphatidylcholine enhances cytokine-induced interferon gamma expression in human T lymphocytes[J]. Circ Res, 1998, 83(5): 508-515.
[17] Kume N, Gimbrone MA Jr. Lysophosphatidylcholine transcriptionally induces growth factor gene expression in cultured human endothelial cells[J]. J Clin Invest, 1994, 93(2): 907-911.
[18] Thompson A, Danesh J. Associations between apolipoprotein B, apolipoprotein AI, the apolipoprotein B/AI ratio and coronary heart disease: a literature-based meta-analysis of prospective studies[J]. Intern Med, 2006, 259(5): 481-492.
[19] Jin R, Xu HG, Yuan WX, et al. Mechanisms elevating ORMDL3 expression in recurrent wheeze patients: role of Ets-1, p300 and CREB[J]. Int J Biochem Cell Biol, 2012, 44(7): 1174-1183.