JAK/STAT信号通路相关基因在系统性红斑狼疮发病中的作用研究

摘要

背景：系统性红斑狼疮（systemic lupus erythematosus，SLE）是一种典型的自身免疫性疾病，其临床特征是产生大量自身抗体和多系统、器官受累。SLE的病因和发病机制至今尚未完全阐明，一般认为在遗传因素、环境因素等多种因素共同作用下引起机体免疫功能紊乱，产生多种免疫异常，导致大量致病性自身抗体和免疫复合物沉积于组织器官，从而引发相应的病理损害。SLE的免疫异常与细胞因子密切相关，国内外研究显示细胞因子及其免疫信号通路异常在SLE发病中起重要作用。细胞因子是一类具有广泛生物学活性的小分子蛋白质，作为细胞信号传递分子，主要调节免疫应答、参与免疫细胞分化发育、介导炎症反应等。研究显示SLE患者体内存在多种细胞因子水平异常，其中干扰素（interferon，IFN），包括Ⅰ型IFN（α、β）及Ⅱ型IFN（γ）在SLE发病中的重要作用已经得到确认。干扰素及其他细胞因子的生物学作用主要通过Janus激酶-信号转导和转录激活因子信号通路[Janus kinase (JAK)-signal transducer and activator of transcription (STAT) signaling pathway，JAK/STAT信号通路]来实现。JAK/STAT信号通路是继Ras途径之后又一重要的细胞因子信号转导通路，在细胞因子介导的免疫反应和免疫调控中具有重要的作用。国内外有研究显示SLE患者JAK/STAT信号通路相关信号分子如JAK1、TYK2、STAT1和STAT3的基因表达异常，酪氨酸激酶2（Tyrosine kinase 2，TYK2）、干扰素调节因子5（Interferon regulatory factor 5，IRF5）和信号转导和转录激活因子4（STAT4）的基因多态性与SLE的遗传易感性有关。最近有研究推测这些与细胞因子应答和产生相关的基因变异可能会影响免疫应答的阈值，导致自身抗体的产生和免疫异常。上述研究提示JAK/STAT通路中相关信号分子的基因水平表达异常和/或基因位点多态性在SLE的发病中可能起重要作用。目前，关于JAK/STAT信号通路在SLE中的作用研究还很有限，而且多数研究仅限于单个基因或单个位点变异与SLE的关联性研究，缺乏针对免疫信号通路上所有功能相关基因的系统性研究。因此，系统地研究JAK/STAT信号通路相关信号分子表达水平与SLE的关联，将有助于进一步揭示SLE的发病机制、寻找潜在的诊断生物学标记和临床治疗靶点。鉴于此，我们借助已建立的SLE遗传资源库，采用病例对照研究结合基因芯片技术，筛查通路上的差异表达基因。同时结合临床特征，分析这些基因的表达水平与SLE疾病活动度及脏器损伤之间的关系。
　　 目的：比较SLE患者和正常对照外周血白细胞中JAK/STAT信号通路相关基因的Mrna表达水平，筛选差异表达基因。同时结合临床资料，分析这些基因表达水平与SLE疾病活动度、脏器损伤及临床特征之间的关系。
　　 方法：病例来自两所三甲医院的SLE新发病例，以健康个体为正常对照；参照SLE疾病活动指数、美国风湿病学会1997年修订的SLE分类标准，设计问卷，收集患者的一般流行病学情况及临床和实验室资料。收集研究对象的血样，提取总RNA，逆转录合成Cdna，采用Q-PCR基因芯片技术检测JAK/STAT信号通路相关基因的Mrna表达水平。P＜0.05且基因表达量上调或下调超过2倍标准判定为差异有统计学意义。
　　 结果：⑴共收集新发SLE患者25例，正常对照15例。SLE患者首发症状主要包括关节炎（60.0％）、颊部红斑或盘状红斑（56.0％）、肾脏损害（32.0％）等，多数人具有两个及以上首发症状。⑵SLE患者与正常对照相比，共有16个基因表达异常。其中有12个基因的表达量显著上调，分别是SH2B2（2.46倍，P=0.0033）、CDKN1A（2.61倍，P=0.0005）、CRK（15.19倍，P＜0.0001）、FAS（2.16倍，P=0.0005）、ISG15（11.49倍，P＜0.0001）、IFNGR1（2.31 倍，P=0.0006）、IRF9（2.06倍，P=0.0001）、JAK2（2.59倍，P＜0.0001）、OAS1（3.75倍，P=0.0001）、OSM（3.00倍，P=0.0005）、SOCS3（2.00倍，P=0.0058）、SPI1（2.26倍，P＜0.0001）；有4个基因表达量明显下调，分别是FCER1A（2.93倍，P=0.0172）、PDGFRA（2.08倍，P=0.0018）、SIT1（2.14倍，P=0.0001）、RPL13A（2.29倍，P＜0.0001）。⑶狼疮肾炎患者与无狼疮肾炎的SLE患者相比，两组JAK/STAT信号通路相关基因Mrna的表达无明显差异。⑷SLE活动性患者与非活动性患者相比，CDKN1A表达下调2.53倍（P=0.0146）。⑸SLE合并关节炎患者与无关节炎患者相比，SRC下调2.25倍（P=0.0230）。根据初步分析的这些基因生物学功能，主要包括：JAK/STAT蛋白分子（JAK2）；细胞因子信号传导的抑制因子（SOCS3）；细胞因子及其受体相关基因（IFNGR1）；凋亡相关基因（Fas）；干扰素相关基因（IRF9、ISG15和OAS1）、细胞周期、细胞生长增殖相关基因（CDNK1A、OSM和PDGFR）、免疫应答相关基因（FCER1A）及衔接蛋白基因（SH2B2、CRK、SIT1和SRC）等。
　　 结论：SLE患者JAK/STAT信号通路上多个环节的多个相关基因表达水平发生了改变。这些基因涉及信号转导、细胞凋亡、转录调节及免疫应答等多方面功能，提示JAK/STAT信号通路可能是SLE发病的重要免疫调控信号通路之一。表达水平异常的基因可能参与了SLE的病理过程且可能与疾病活动性及合并关节炎有关，可作为SLE候选易感基因。因此，深入、系统地研究JAK/STAT信号通路在SLE中的作用将为进一步阐明SLE的发病机制和开发分子诊断标志及药物靶标提供线索。