脊柱韧带骨化症相关基因单甘酸多态性研究进展

脊柱韧带骨化症相关基因单甘酸多态性研究进展

脊柱侧骨化是一种常见的临床疾病，具有后纵韧带骨化（opll）和黄韧带骨化（opll）引起的临床疾病。我不知道它的发病机制[1.4]。该病呈进展性,可导致脊髓压迫及神经功能障碍。随着分子生物学的发展及基因研究的深化,发现该病具有显著的遗传倾向,考虑为多基因单核甘酸多态性位点变异为特征的家族病。作者就其相关基因单核甘酸多态性方面的进展综述如下。1中国OPLL的分布具有显著的地域与种族特征,白种人发病率明显低于黄种人,欧美仅为0.01%~1.7%,日本为1.9%~4.3%,中国为0.44%~8.92%。OPLL被认为是弥漫性非典型性骨骼肥大症(diffuseidiopathicskeletalhyperostosis,DISH)的一种潜在性特异改变,基于骨代谢特征,DISH与OPLL较为类似[6~8],而DISH在欧美国家较常见,60岁以上的男性发病率为7.6%,女性为11.7%。2opll的发病机制和遗传背景70%OPLL发生于颈椎,胸椎仅占15%。OPLL分为4型:连续型、节段型、混合型和结节型。OPLL起源于后纵韧带内部,为膜内或软骨内骨化,后纵韧带骨化块和椎体后表面之间是一过渡区,影像学显示薄层的非钙化区,随着后纵韧带块状骨化组织的出现,导致脊髓受压,引起运动、感觉神经细胞损伤、坏死,脊髓白质侧索和后索出现脱髓鞘改变,若压迫加重则会出现脊髓坏死或脊髓软化[1、3、5]。迄今,OPLL发病机制尚未明确,病因较复杂,可能与局部应力刺激、糖代谢紊乱、肥胖及饮食习惯等因素有关。近年来,随着分子生物学与生物医学工程技术在脊柱外科领域的不断延伸及渗透,相关基础与临床研究发现OPLL具有显著的遗传背景,例如,Hamanishi等最初在1995年对OPLL患者进行家谱调查,有3个家系中同胞兄弟之间同时患有OPLL,1个家系父亲患有OPLL,而女儿不患病,另外2个家系父辈是表兄关系,认为OPLL可能为常染色体隐性遗传。随后,Isao等对323例OPLL患者的编码核苷酸焦磷酸酶基因进行分析,发现该基因有10个核苷酸发生突变,其中2个突变与OPLL的发生有统计学意义,OPLL患者NPPS基因20号内含子结合部上游第11个核苷酸位点上可见T丢失,Isao认为OPLL发生与候选基因的单核苷酸多态性(singlenucleotidepolymorphisms,SNPs)密切相关。3单链反应基因与单链多态性的关系3.1bmp-2基因型与opll的关系目前,在骨形态发生蛋白(bonemorphogeneticprotein,BMP)基因家族中主要涉及BMP-2与BMP-4。Wang等发现BMP-2基因中的Ser37Ala和Ser87SerSNP与中国人OPLL遗传易感相关。BMP-2基因的Exon3(-583)A/G的多态性与颈椎OPLL严重程度无关,中国汉族人群Exon3(-726)T/C的TC及CC基因亚型对OPLL具有遗传易感性。与BMP-2相比,BMP-4亦是一种潜在的异位骨化诱导因子,OPLL患者的韧带细胞中已检测出BMP-4蛋白及其mRNA。BMP-4基因中的6007C>T(rs17563)SNP能影响绝经后妇女的骨密度,为了揭示BMP-4基因多态性与OPLL发生的联系,Meng等发现6007C>TSNP的T等位基因是中国人颈椎OPLL的高危因素之一,其中,6007C>TSNP中的CT与TT等位基因与男性汉族颈椎OPLL的发生及严重程度相关,具有遗传易感性。3.2opll和olf检测胶原基因(Collagen,Col)主要有Col6A1、Col6A2、Col11A2及Col18A1等,其中以Col6A1、Col11A2基因研究较为集中。Kong等对中国汉族90例OPLL、61例黄韧带骨化(ossificationofligamentumflavum,OLF)、32例共存患者(OPLL+OLF)及155例对照患者的Col6A1SNP实施研究,在该基因的4个已知SNPs位点中,启动子(-572T)的等位基因呈现频率在OPLL及OLF组明显高于对照组;内含子32(-29)、内含子33(+20)及启动子(-572)的总单体型频率在各组中存在显著差异,提示Col6A1是中国汉族OPLL及OLF发生的易感基因。除汉族人群外,Tsukahara等提取一组日本人群和一组捷克斯拉夫人群DNA样本,通过分析COL6A1基因多态性位点,发现日本人群研究组COL6A1基因内含子32(-29)位点上的SNPs与DISH的发生具有统计学意义,对该组DISH患者组内分层分析表明,COL6A1基因内含子32(-29)位点上的单核苷酸多态性与单纯发生DISH患者明显相关,而与伴发OPLL的DISH患者无相关性,表明DISH与OPLL作为类似的肥厚改变可能受多因素影响,就两者关系来说DISH也许是OPLL的一种潜在的特异性改变,当然此假设需要更大的样本支持。3.3岩脉内治疗前后ndv、sirna及血管自由基因子1的干扰,为促血管生成素-1angipoiemin-1的表达提供了依据Runx2属于Runt主要基因组的转录因子,即核心结合因子(corebindingfactor,CBF)ɑ1,其是骨髓间充质干细胞向成骨细胞分化的关键因子,能调控RANKL表达来调节破骨细胞活动。Runx2能结合包括碱性磷酸酶、Ⅰ型胶原,骨钙素等特异性成骨基因启动子区域的cis活性成分(OSE2)。为明确Runx2与OPLL之间的关系,Kishiya等采用DNA微阵列检测Runx2基因表达,结果发现骨化的后纵韧带细胞Runx2基因表达增强;而用siRNA干扰Runx2基因表达后,显示OPLL细胞的促血管生成素-1(angiopoietin-1)表达显著下调,但正常后纵韧带细胞(对照组)的表达无明显差异,同时发现,Runx2及促血管生成素-1RNAi干扰后能完全抑制集聚蛋白-1的表达,示促血管生成素-1在脊柱韧带异位骨化过程中可能也发挥着辅助作用。随后,Liu等对82例中国汉族OPLL及OLF患者与118例健康者(对照组)的Runx2、BMP-2、Col6A1及维生素D受体基因(VDR)的多态性进行了测序,结果显示,OPLL、OLF组与对照组的Runx2中RS1321075及RS12333172基因区域存在差异,这些区域位于6号染色体,呈现连接中断,其中一个阻断子为单型,而阻断连接与OPLL及OLF的发生相关。尽管这些基因SNPs的发生机制仍不明确,特别是针对Col6A1、BMP-2及VDR基因多态性与OPLL、OLF间确切联系仍不完全清楚,但该研究反映出Runx2是决定中国汉族脊柱韧带异位骨化的关键因素之一。3.4col11a2、nps以及tgf-1基因与opll的关系Horikoshi等针对OPLL患者中的35个候选基因的109个SNPs进行了分析,研究发现3个基因(即Col11A2、NPPs及TGF-β1基因)的5个SNPs与OPLL相关。TGF-β3基因的1个内含子SNP(IVS1-1284G>C)与颈椎病OPLL最为密切,但涉及性别、年龄、骨化椎体数量等方面尚未存在关联。该实验提示,TGF-β3基因位于与OPLL强相关的基因区域,有必要揭示其分子实质。3.5盘源慢性病的考虑Virtanen等报道了染色体21q的D21S1257基因与OPLL及椎间盘源性疾病(lumbardiscdisease,LDD)存在联系,即染色体21q区域的ADAMTS-1与ADAMTS-5区域存在与上述疾病重叠的联系,这说明染色体21q基因的候选区域可能是引发OPLL的环节之一。3.6双侧下肢骨折多态性的基因多态性研究OPLL病理特征是韧带组织被新生异位骨化所替代。由于异常骨代谢特征及明显遗传因素,骨质疏松症被认为与OPLL具有某种关联;染色体20p12基因3个SNPs与骨质疏松症及骨质疏松性骨折的风险有关;Rs96544(CT)“TT”及rs965291(G/A)“AA”等位基因是导致椎体及髋部骨折的高危因素,骨质疏松症是rs1116867(A)与D35548(T)两种基因多态性的单体形式。Yan等对420例颈椎OPLL患者与506例性别及年龄匹配的对照者进行了SNPs序列研究,结果显示rs996544(C/T)基因多态性与OPLL发生无显著关联,rs1116867(A/G)“AG”等位基因与OPLL发生有关,rs1116867(A/G)“G”等位基因与OPLL发生相关,但与OPLL严重程度无关,但Yan发现女性患者rs965291(G/A)基因的多态性与男性患者及对照组存在统计学差异(P<0.05),rs965291(G/A)SNP中的A等位基因与女性OPLL的发生密切相关,尤其在女性患者中,对于rs965291(G/A)SNP,A等位基因(“AG或AA”)出现数量显著高于非A等位基因(“GG”,P<0.05)。3.7opll的独立性危险因素为了对脊柱OPLL实施早期评估、预防及治疗,Kobashi等对OPLL患者的环境危险因素进行了分析,这包括既往体重指数、既往史、家族史、饮食及睡眠状况在内的生活方式,遗传变异(维生素D受体的Fokl变异基因)等因素,示伴随维生素D受体的Fokl基因变异的心肌梗塞家族病史、40岁的肥胖体重指数、疲劳工作及长期值夜班史是OPLL的独立性潜在危险因素。3.8opll与流行病以往研究发现肿瘤坏死因子在OPLL发生中起着重要作用,并推断Toll样受体5基因(Toll-likereceptor5gene,TLR5)可能启动转录核心因子-kB(NF-kB)来刺激肿瘤坏死因子生成[1、3]。为了验证TLR5是否通过介导NF-kB在OPLL发生中发挥着作用,Chung等对TLR5基因多态性与韩国人群OPLL易感性间关系进行了研究,结果显示TLR5基因并未增加OPLL的遗传易感性,他认为NF-kB或许依靠其它信号通路而非TLR5基因来发挥作用。OPLL的发生涉及基因-基因间与基因-环境间复杂的网络关系。而目前骨代谢基因SNPs在OPLL发生中的作用多选择单一基因。虽然对多基因间SNPs进行探索性研究,但针对基因-基因间SNPs在OPLL发生中相互关系仍不清楚。OPLL除与遗传因素相关外,还与非遗传因素等有关。目前,OPLL多因素致病的具体机制仍不明确。随着分子生物学技术的不断革新,例如RNAi技术,微小RNA(microRNA)技术、基因芯片及蛋白质组学技术等,将为深入研究OPLL机制提供技术平台。尽管流行病研究使多种OPLL危险因素逐一呈现,但各危险因素的意义有待明确。如何开展多中心、大样本的流行病学研究,仍为亟待解决的问题,这对于深入OPLL病理机制研究,并促进其预防、筛选、诊治模式的发展至关重要,这需要多学科协同攻关。4osgreg-amet模型1.InamasuJ,GuiotBH,SachsDC.Ossificationoftheposteriorlongitudinalligament:anupdateonitsbiology,epidemiology,andnaturalhistory[J].Neurosurgery,2006,58(6):1027-1039.2.IkegawaS.Updatesonossificationofposteriorlongitudinallig-ament.Geneticapproachtothesusceptibilitygenesforossificationofposteriorlongitudinalligamentofthespine(OPLL)andforitsmolecularpathogenesis[J].ClinCalcium,2009,19(10):1457-1461.3.MatsunagaS.Updatesonossificationofposteriorlongitudinalligament:epidemiologyandpathogenesisofOPLL[J].ClinCalcium,2009,19(10):14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