《重要炎性细胞因子的基因多态性与EV71脑炎易感性和预后的关系》

肠道病毒71型(Enterovirus 71,EV71)具有高度嗜神经性,主要导致脑干组织弥漫性的损害,并可致神经源性肺水肿、全身多脏器功能衰竭等严重并发症,致残率及病死率较高。EV71感染在全球暴发流行,主要引起5岁以下儿童发病。课题组研究发现,病毒感染及感染后引起的免疫和炎性损害未能完全阐明EV71感染重症患者确切的发生、发展机制。通过对大样本重症EV71脑炎患儿的基因序列分析发现,EV71感染重症病例的发生与重要炎性细胞因子的基因多态性明显相关。该项目在国家自然科学基金的支撑下,以重要细胞因子的基因多态性为切入点,结合EV71感染的流行病学特征、病因及发病机制,探讨重要炎性细胞因子基因多态性与EV71脑炎的易感性和预后的关系。

课题组首先利用RT-PCR和病毒培养技术检测了山东、湖北、西安、北京及南京等地区5000多例手足口患儿的大便及血清标本中的肠道病毒RNA,脑炎患儿同时对脑脊液标本进行检测。结果显示,手足口病主要是由柯萨奇A6,16和EV71感染引起;近几年流行的EV71毒株属于C4型;危重病例主要有EV71感染引起,致死的原因主要是脑干脑炎和神经源性肺水肿;发生急性肺水肿和肺出血的患者一般既往心肺正常;脑组织中可分离出病毒,但肺组织病毒含量较低,心肌未分离出病毒、无明显炎性反应或只有轻微单核细胞浸润。

在国家自然基金资助下,课题组进一步对上述患儿的PBMC重要细胞因子全基因外显子进行测序,对3000余份标本进行基因多态性(SNP)分析,并对CPT2、IP-10、IL-18等突变基因进行实验和功能研究,同时分析不同细胞因子群体基因多态性与EV71脑炎患儿易感性、临床病情、预后和对同样治疗方案的反应的关系,发现IP-10、IRF-3、HLA-A33、TNF-α、MMP9、IL-18、CXCL10、IL-17F、OAS3、CPT2等细胞因子的基因中有些位点突变与EV71脑炎的易感性、多脏器功能衰竭等明显相关,说明基因突变加重了EV71感染的病情;而另一些位点突变与轻症患者和阴性感染者明显相关,说明是EV71感染的保护基因。进一步研究显示,肉毒碱棕榈酰基转移酶2(CPT2)第4外显子c.1055T>G/p.F352C突变是中国大陆、香港及台湾地区EV71感染并发重症脑炎的易感基因,推测该基因突变患儿EV71感染后伴发高热时脑组织线粒体结构及功能障碍、血脑屏障组织水肿通透性增加、神经性肺水肿和多脏器功能衰竭的发生明显增高,课题组将利用已构建的CPT2 F352C突变小鼠进一步验证。

近期,课题组关于CPT2 F352C突变对CPT2酶活性、线粒体结构和功能、血脑屏障结构及损害等机制进行系列研究,并结合临床资料进行分析,发现CPT2 F352C突变增加了EV71手足口病患重症脑炎的风险,CPT2 F352C和CPT2 F352C+c.1102G>A/p.Val368Ile突变者病情严重,而仅有c.1102G>A/p.Val368Ile突变者临床病情较轻,与无突变者比较差异不显著。CPT2 F352C突变的重症EV71脑炎患者高热期CPT2活性和ATP水平明显低于恢复期,说明病情的加重可能有基因突变和高热二种因素,课题组将利用已构建成功的动物模型进行深入研究。此现象揭示了一个非常有趣的问题,即病毒感染者往往高热不退,由此将造成CPT2 F352C突变者患重症脑炎和脑病的风险增高,是否能通过控制其突变者高热的发生来减少重症脑炎和脑病的发生,降低其致残率和死亡率,将是一件令人振奋的事情。

成果说明

在课题完成的过程中,我们及时将有关资料整理成文,曾在中华医学会儿科学会和全国小儿感染学术会议上大会交流,发表SCI收录论文22篇,影响因子均在2分以上。肠道病毒的致病性、病毒基因突变对神经元的损害研究均在国际、国内研究的前沿,EV71脑炎患者机体的免疫紊乱因病情而不同,轻症脑炎患者处于全身炎症反应状态,重症病例处于代偿性抗炎症反应或混合性拮抗反应状态。重要炎性细胞因子失衡及基因和氨基酸变异与EV71中枢神经系统感染时神经元的损害密切相关。CCL2(-2518A/G)、CXCL10(-201A/G)、IL8

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