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研究背景和目的;支气管哮喘是由嗜酸性粒细胞、肥大细胞、T淋巴细胞等多种炎症细胞参与的慢性炎症,以气道壁重建和非特异性气道高反应性为特征。虽然环境因素在哮喘的发生、发展中有重要作用,但是大量受累同胞和家系研究己证实哮喘具家族聚集性,表明哮喘有明显的遗传倾向。通过基因组扫描、候选基因技术,确认哮喘是一种复杂的多基因遗传病,但哪些基因参与了哮喘的发生、发展尚未明确。
一氧化氮(nitricoxide,NO)作为一种可在细胞间自由扩散的信使分子,是一种反应性极强的自由基,具有非常强烈的细胞毒性作用,在神经递质传递和血管舒张调节等生理与病理过程中起重要作用。NO以分子氧和L-精氨酸为底物,由一氧化氮合酶(NOsynthase,NOS)催化合成。在炎症细胞因子等诱导下,iNOS编码基因被激活,大量而持续合成NO,介导炎症、休克、哮喘等疾病的发生。目前在哺乳动物中已发现细胞来源、表达方式和活性调节不同的3种NOS同工酶,分别为神经元型NOS(neuronalNOS,nNOS)、诱导型NOS(inducibleNOS,iNOS)和内皮细胞型NOS(endothelialNOS,eNOS)。3种NOS由位于不同染色体上的基因所编码。人iNOS基因位于第17号染色体长臂(17q11.2-17q12),全长约37kb,含有26个外显子。iNOS可在多种类型的细胞中通过IL-1、IFN-α、TNF-γ等细胞因子和其他介质的刺激作用而诱导表达。iNOS基因5’-端调控区内存在一个CCTTT串联重复的多态性位点,这一多态性基因座已在北爱尔兰的糖尿病患者中证实与微血管病变有关。有实验表明CCTTT串联重复序列的变化对iNOS基因的转录将产生不同影响,但中国人群中有关iNOS基因CCTTT串联重复序列与哮喘的相关性目前尚未见报道。
本实验应用PCR-STR方法,对iNOS基因5’调控区短串联重复序列多态性进行检测和分析,旨在了解iNOS基因表达、调控与儿童哮喘的关联情况,为儿童哮喘疾病基因筛选和定位提供资料。
材料与方法;本实验分为哮喘组与健康对照组,来自郑州市儿童医院,哮喘组77例为本院哮喘门诊就诊和呼吸科住院病人,其中男43例,女34例,年龄2岁~12岁,按照全国儿科哮喘协作组1998年修订的哮喘诊断标准确诊为哮喘,并按标准划分为轻度、中度和重度三组;健康对照组102例为本院门诊和保健科健康体检儿童,男49例,女53例,年龄在2岁~10岁,均无哮喘史、哮喘家族史和典型过敏史。
抽取受检者外周静脉血,EDTA抗凝,采用经典的SDS-蛋白酶K-酚-氯仿等方法提取基因组DNA。PCR扩增iNOS基因5’调控区短串联重复序列,6%聚丙烯酰胺凝胶电泳,凝胶经过固定、染色、显色三步处理至带型清晰,判读扩增条带。
PCR检测iNOS基因5’调控区短串联重复序列基因片段可见176bp的条带,重复三次扩增未显带但其他STR位点扩增显带者视为缺失型,统计学分析采用直接计数法计算哮喘组和正常对照组的基因型,病例组和对照组间iNOS基因5’调控区短串联重复序列缺失的差异用X2检验。以α=0.05作为显著性水准,所有统计学分析都在SPSS11.0软件包中完成。
结果;(1)iNOS基因5’调控区短串联重复序列PCR检测结果:77例哮喘患儿中63例5’调控区短串联重复序列缺失,缺失率81.82%;对照组102例,25例缺失,缺失率24.51%,对照组与病例组基因缺失率经统计学检验差异有显著性(x2=57.66,P<0.05)。
(2)哮喘患儿病情与iNOS基因5’调控区短串联重复序列缺失的关系:77例哮喘患儿中,轻度患者19例,缺失型11例,缺失率57.89%;中型43例,缺失型38例,缺失率88.37%;重度15例,缺失型14例,缺失率93.33%。统计学分析组间差异,轻度、中度患儿之间差异无显著性(X21=0.295,P>0.05),中度与重度之间、轻度与重度之间比较,均有显著性差异(x22=7.386,P<0.05;X23=7.383,P<0.05)。轻度与中度+重度组比较差异有显著性(x24=9.705,P<0.05)。
(3)哮喘患儿年龄与5’调控区短串联重复序列缺失率关系:<3岁组34例,缺失型28例,缺失率82.35%,≥3岁~12岁组43例,缺失型35例,缺失率81.39%,两个年龄组间比较无显著性差异(X2=0.0117,P>0.05)。
结论;1.首次发现支气管哮喘患儿存在iNOS基因5’调控区短串联重复序列缺失,与正常儿童有显著性差异。
2.iNOS基因5’调控区短串联重复序列缺失与儿童支气管哮喘及病情严重程度相关。