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编号:10278500
系统性红斑狼疮患者白细胞介素-1受体拮抗剂基因多态性的功能研究*
http://www.100md.com 《肾脏病与透析肾移植杂志》 1999年第1期
     作者:刘 红 刘志红 杨俊伟 陈朝红 黎磊石

    单位:南京军区南京总医院 解放军肾脏病研究所 南京,210002

    关键词:IL-1受体拮抗剂;基因多态性;系统性红斑狼疮

    肾脏病与透析肾移植杂志990102 摘 要 目的:阐明IL-1受体拮抗剂(IL-1ra)基因多态性对其功能的影响,论证IL-1ra基因与系统性红斑狼疮(SLE)之间联系的机制。 方法:用PCR方法对SLE患者IL-1ra基因型进行分析,从IL-1ra不同基因型患者获取外周血单核细胞,观察单核细胞经GM-CSF刺激后IL-1ra、IL-1α和IL-1β的产生能力。 结果:携带IL-1ra基因IL1RN*2等位基因的SLE患者其单核细胞IL-1ra的产生能力明显低于不携带该等位基因的个体,而IL-1α和IL-1β的产生能力与是否携带IL1RN*2等位基因无关 结论:IL-1ra基因多态性能对其功能产生影响。携带IL1RN*2等位基因者其体内IL-1ra的产生能力存在缺陷。该结果为临床上根据IL-1ra基因型有针对地采取干预治疗奠定了基础。
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    FUNCTIONAL SIGNIFICANCE OF IL-1 RECEPTOR ANTAGONIST GENE POLYMORPHISM IN SYSTEMIC LUPUS ERYTHEMATOSUS

    Liu Hong,Liu Zhihong,Yang Junwei,Chen Zhaohong,Li Leishi

    Research Institute of Nephrology, Jinling Hospital,Nanjing, 210002

    OBJECTIVE To further explore the underlying mechanism of the association between IL-1 receptor antagonist(IL-lra)gene polymorphism and disease phenotypes,the functional significance of IL-1ra gene polymorphism in systemic lupus erythematosus(SLE)patients was studied.
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    METHODOLOGY This study included 13 SLE patients among whom 6 were of IL1RN2(-) genotype and 7 of IL1RN2(+) genotype.The control group consisted of 4 healthy adults of IL1RN2(-) and 4 of IL1RN2(+) who were matched in age and sex.The genotype was determined with PCR assay.Peripheral monocytes were collected and cultured with or without the stimulation of GM-CSF.Production of IL-1ra,IL-1α and IL-1β were measured with ELISA in the supernatant.
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    RESULTS Under static condition,no difference in the production of IL-1ra was found neither between the IL1RN2(+) and IL1RN2(-)SLE patients(5.24±1.4 μg/L vs 6.01±1.19 μg/L,P>0.05) nor between IL1RN2(+) and IL1RN2(-) controls (6.39±1.80 μg/L vs 5.91±0.88 μg/L,P>0.05).But with the stimulation of GM-CSF,enhanced production of IL-1ra in peripheral monocytes was found in both IL1RN2(-)SLE patients and controls as compared to the IL1RN2(+)SLE patients(24.00±3.30 μg/L vs 13.7±1.73 μg/L,P<0.001)and controls(19.80±2.21 μg/L vs 9.01±1.52 μg/L,P<0.001).Enhanced production of IL-1α and IL-1β was observed in both IL1RN2(+) and IL1RN2(-) SLE patients and controls.But no difference in LI-1α and IL-1β production was found among IL1RN2(+)and IL1RN2(-)SLE patients and controls,neither in the static nor stimulated conditions.
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    CONCLUSION Carriers of IL1RN2(both SLE patient and healthy control)tend to have a lower capacity of producing IL-1ra with the stimulation of inflammatory factors than the non-carriers.These results add a functional link to the association of IL1RN2 allele to the server clinical inflammatory manifestations in SLE patients.

    Key words IL-1-receptor antagonist gene polymorphism systemic lupus erythematosus

, http://www.100md.com     白细胞介素-1(IL-1)受体拮抗剂(IL-1ra)不仅是一个急性期反应蛋白,而且在IL-1功能调节方面起重要作用。IL-1ra能竞争性地与IL-1受体结合,进而抑制IL-1的活性[1,2]因此,体内IL-1活性在很大程度上取决于IL-1ra对其的调控。IL-1ra基因第2号内含子中存在数目可变串联重复(VNTR)多态性。我们已往的研究证实,携带IL1RN*2等位基因的SLE患者病情重,临床上光敏感、贫血、浆膜腔积液及血尿的发生率高,组织病理上新月体、血栓的出现也更为常见[3]。为进一步揭示IL-1ra基因多态性与其表型之间联系的本质,在本研究中我们对IL-1ra不同基因型SLE患者外周血单核细胞在炎症因子刺激下IL-1ra的产生能力进行了研究,以期阐明基因多态性对其功能的影响。

    1 材料和方法

    1.1 IL-1ra基因多态性检测 IL-1ra基因多态性表现为数目可变的串联重复(Variable Number of Tandem Repeat,VNTR)其重复序列长86bp,在人类可有五种不同的重复组合等位基因,即2个重复体(IL1RN*2)、3个重复体(IL1RN*4)、4个重复体(IL1RN*1)、5个重复体(IL1RN*3)和6个重复体(IL1RN*5)。IL-1ra基因VNTR多态性PCR检测采用的引物为:正引物5’CTCAGCAACACTCCTAT3’。负引物5’TCCTGGTCTGCAGGAAA3’,不同重复组合的等位基因将产生相应大小不等的扩增片段。PCR反应体系为50μl,Taq酶和脱氧核糖核苷三磷酸(dNTP)为Promega产品。变性、退火和延伸条件分别为94℃,1min;60℃,1min;72℃,2min,共30个循环(Perkin-Elmer Cetus DNA扩增仪),20%琼脂糖溴乙锭电泳,紫外灯下判断结果。
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    分别对44名汉族健康成人(女性23名,男性21名),142名SLE患者(男性16例,女性126例)进行IL-1ra基因型分析。在不同人群中选出携带IL1RN*2等位基因者及其与之在年龄上相匹配的不携带IL1RN*2等位基因者做为对照。所有配对进行IL-1ra基因多态性功能研究的SLE患者近期均未使用大剂量激素、环磷酰胺等免疫抑制剂。

    1.2 单核细胞的分离与培养 肝素抗凝血18 ml,按文献方法分离出外周血中的粒细胞,加入单核细胞分离试剂(Lymphc-Kit MM,One Lambda,Inc,美国)37℃孵育5 min,离心去上清,加PBS洗涤3次,计数。以10%小牛血清的RPMI 1640培养液将分离出的单核细胞调至2×109/L,加入24孔培养板中,加或不加GM-CSF(10μg/L,MGI Megaa Gene Co,美国),37℃,5%CO2培养24h,分别收集培养上清,分装后-20℃保存,待用。
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    1.3 IL-1ra的测定 采用双抗体夹心ELISA方法检测标本中IL-1ra水平,方法简述如下:以单克隆兔抗人IL-1ra抗体(Genzyme,Code:80-2975-01)为一抗包被ELISA板,4℃过夜,洗涤后加待测细胞培养上清液,经孵育洗涤后,加入单克隆兔抗人IL-1ra抗体,孵育洗涤后再加入辣根过氧化酶标记的猪抗兔IgG二抗(Dako Co,稀释液1∶1000),经孵育洗涤后加入显色剂,在波长490 nm下读取A值。利用人重组IL-1ra(MGI Mega Gene Co,美国)为标准品,建立检测IL-1ra范围为1~80ng/L的ELISA方法,其批间误差小于10%,检测中均设立阴性对照。

    1.4 IL-1α和IL-1β的测定 单核细胞培养上清液中IL-1α和IL-1β的水平分别采用IL-1α和IL-1β检测试剂盒(Endogen,Inc)测定。方法简述如下:取50μl培养上清液分别加入经IL-1α和IL-1β包被的ELISA板中,室温孵育60min后,洗板,再依次分别加入生物素标记的抗IL-1α和IL-1β的单抗及显色液,中止反应后,在酶联免疫检测仪(DG3022,南京华电)在波长450nm及550nm下读取OD值,两者之差即为A值。以人重组IL-1α和IL-1β作为标准品,将检测结果换算成μg/L。
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    2 结 果

    2.1 IL-1ra不同基因型个体外周血单核细胞IL-1ra的产生能力 GM-CSF能够刺激正常人以及SLE患者外周血单核细胞IL-1ra的产生。无论是携带,还是不携带IL1RN*2等位基因者其单核细胞培养上清液中IL-1ra的含量均明显高于未刺激的静止状态(表1)。但是携带IL-1ra基因不同等位基因的个体对GM-CSF刺激的反应程度存在明显差异。在正常人、SLE患者均表现为携带IL1RN*2等位基因者的单核细胞在GM-CSF刺激后,其培养上清液中IL-1ra的增加幅度明显低于不携带IL1RN*2等位基因者(附图)。

    表1 IL-1ra不同基因型个体单核细胞IL-1ra产生能力

    (ng/L,±s)
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    IL1RN*2等位基因(-)

    IL1RN*2等位基因(+)

    n

    静止

    GM-CSF

    刺激

    n

    静止

    GM-CSF

    刺激

    正常对照

    4

    5.91±0.88
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    19.8±2.21

    4

    6.39±1.79

    9.01±1.52

    SLE

    6

    6.01±1.19

    24.0±3.30

    7

    5.24±1.40

    13.7±1.73

    *P<0.001 vs IN1RN*2(一)
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    2.2 IL-1ra不同基因型个体外周血单核细胞IL-1α和IL-1β的产生能力 观察IL-1ra不同基因型个体外周血单核细胞经GM-CSF刺激后IL-1α和IL-1β的产生能力,发现无论是正常人,还是SLE患者,单核细胞IL-1α和IL-1β的产生能力在IL-1ra不同基因型个体间没有明显的差异(表2)。

    表2 IL-1ra不同基因型个体单核细胞IL-1α和IL-β的产生能力(±s)

    IL1RN*2等位基因(-)

    IL1RN*2等位基因(+)

    n

    静止

    GM-CSF
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    刺激

    n

    静止

    GM-CSF

    刺激

    IL-α(pg/L)

    正常对照

    4

    5.16±4.2

    21.25±7.6

    4

    7.42±1.2

    21.68±5.7
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    SLE

    6

    9.15±1.2

    18.61±3.3

    7

    7.42±1.5

    16.65±4.2

    IL-1β(pg/L)

    正常对照

    4

    178.2±17.1

    283.5±82.1
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    4

    167.4±15.9

    313.56±59.4

    SLE

    6

    167.1±27.2

    344.5±46.2

    7

    164.0±18.0

    307.2±60.5

    附图 IL-1ra不同基因型个体单核细胞在GM-CSF刺激后IL-1ra增加程度的比较 3 讨 论
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    IL-1在机体炎症反应及肾小球局部损伤中起重要作用[4]。IL-1ra是一急性期反应蛋白,它能竞争性与IL-1受体结合,阻断IL-1的作用[1]。感染及一些理化因素的刺激均能使体内IL-1产生增加,继而触发一系列炎症及免疫反应,加重局部组织损伤。Sato[5]发现Kawsaki病患者皮肤血管病变周围有大量IL-1和TNF-α的存在,认为IL-1和TNF-α与一些血管炎患者的皮肤小血管病变以及皮疹的发生有关。Norris[6]证实不同个体培养的角质细胞产生细胞内IL-1ra数量不同,IL-1ra低者更易发生光敏感。动物实验也表明,IL-1ra能有效地拮抗肾小球炎性病变及新月体形成[7~9]。IL-1ra基因多态性表现为数目可变串联重复,其重复序列长 86bp,在人群中不同个体该重复序列出现的次数从2次到6次不等。由于在IL-1ra基因这段重复序列中含有三个蛋白结合位点,这种结构特点提示该基因多态性可能对其编码的蛋白质产生有所影响[10]。因此,我们选择了IL-1ra做为研究基因多态性与SLE表型联系的候选基因。研究发现,携带IL-1ra基因IL1RN*2等位基因的SLE患者病情重,光敏感、血尿[3]、浆膜腔积液发生率高,贫血更为严重(结果待发表)。肾组织病理上新月体、血栓的形成也更为常见[3,11]。其它一些自身免疫性疾病如溃疡性结肠炎,银屑病[12,13],干燥综合征[14]中也证实携带IL1RN2等位基因的患者发病早,病情重。IL-1ra基因多态性与临床表型之间的这种联系提示携带不同IL-1ra等位基因者其体内IL-1ra的产生能力可能存在着差异,正是这种差异导致了同一种疾病不同个体在临床症候表现上的多样性,推测携带IL1RN2等位基因的个体在炎症情况下,体内IL-1ra的产生量低,不能有效地拮抗IL-1的致炎作用,但是这一推论在SLE中尚未被证实。
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    本项研究对正常人、SLE患者不同基因型个体外周血单核细胞IL-1ra的产生能力进行了观察比较,发现不同个体外周血单核细胞IL-1ra的产生能力确实存在着差异,而这种差异与IL-1ra基因IL1RN*2等位基因密切相关。无论是正常人,还是SLE患者携带IL1RN*2等位基因者其单核细胞在GM-CSF刺激后IL-1ra的产生能力明显低于与之相配对的不携带该等位基因者。表明携带IL1RN*2等位基因者与不携带该等位基因者相比其体内IL-1ra的产生存在缺陷,由此导致携带IL1RN*2等位基因者病情更为严重。

    IL-1ra对IL-1作用的拮抗效应不单取决于IL-1ra水平的高低,同时还与IL-1的产生密切相关。在观察IL-1ra不同基因型个体单核细胞IL-1ra产生能力的同时,我们还对单核细胞IL-1α和IL-1β在不同IL-1ra基因型个体中的产生能力进行了研究,发现携带与不携带IN1RN*2等位基因个体其单核细胞IL-1α和IL-1β的产生能力没有明显差异,进一步证实了IL-1ra基因多态性对IL-1ra产生的影响有可能直接影响到体内IL-1的活性。
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    本研究在证实携带IL1RN*2等位基因的SLE患者临床表现及组织病理活动性损害较不携带IL1RN2等位基因的SLE患者更为严重的基础上,进一步证实携带IN1RN*2等位基因的SLE患者体内IL-1ra的产生能力存在缺陷。该结果从功能上阐明了IL-1ra基因多态性在SLE发病机制中的作用,为临床治疗SLE开辟了新的途径。

    *江苏青年科技基金资助项目(编号BQ96032)

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    收稿日期:1998-12-10

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