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慢性胰腺炎遺傳學研究進展

鄒文斌 廖專 陳建敏 李兆申

慢性胰腺炎(CP)是指各種病因引起的胰腺組織和功能不可逆的慢性炎癥性疾病，其病理特征為胰腺腺泡萎縮、破壞和間質纖維化[1]。胰腺炎的遺傳易感性以及遺傳和環(huán)境相互作用進行的修飾過程，在胰腺疾病的發(fā)生、發(fā)展、嚴重性和結局中起到主要作用。遺傳學檢測與常用的臨床診斷手段(如生物標志物、淀粉酶檢測或腹部影像學等)相比較，后者常能反映胰腺結構改變、病理變化以及對治療的藥理學反應[2]，而前者無論其是在正?；虍惓l件下均能提供決定細胞分子組成的信息和功能特點。

隨著評估復雜胰腺疾病的新概念和新方法的出現(xiàn)，經(jīng)濟和社會因素正在調整復雜疾病的評估和處理方法。反復采用腹部影像學檢查和功能檢測診斷胰腺疾病的費用是昂貴的，同時存在潛在風險(如穿刺出血、穿孔、放射暴露等)，且其敏感性低，不能提供病因和預后相關信息。隨著與胰腺炎相關的基因不斷被發(fā)現(xiàn)，早期胰腺疾病的基因評估將變得越來越重要。但是，遺傳學檢測的推廣應用仍受諸多因素限制，如臨床醫(yī)師工作繁忙，無法全面察覺復雜的各種病因及其相互作用；基因檢測的費用昂貴，醫(yī)療保險尚未覆蓋；獲取基因數(shù)據(jù)和解讀信息的方法尚未得到充分證實。本文就目前CP的遺傳學研究現(xiàn)狀和進展做一綜述。

一、CP遺傳學及其作用

與其他器官相比，胰腺的解剖學和功能相對簡單，且受環(huán)境因素影響小，因而使得胰腺成為分析復雜疾病的最佳模型之一[3]。首先，CP的主要臨床特征為炎癥的癥狀和體征，而非病因學。防治該疾病須明確其潛在的病因學和個體化特異因素。由于胰腺并不直接暴露于外界環(huán)境中，其主要功能是合成消化酶和激素而非清除代謝性產(chǎn)物或外源性化學物質，損傷和炎癥的原因與基因突變相關。其次，不同胰腺炎易感性和并發(fā)癥的基因方面危險因素會出現(xiàn)不同的結果，因此需要個體化的診療方式，“精準醫(yī)療”成為全球醫(yī)學界的關注熱點。常染色體顯性遺傳的PRSS1相關遺傳性CP為解讀、咨詢和處理孟德爾疾病的先證者和家族提供模型[4]。相似的是，囊性纖維化，一種重型CFTR突變的退行性疾病，為多系統(tǒng)遺傳綜合征提供了參考模型[5]。解讀基因和突變對于早期發(fā)現(xiàn)胰腺炎易感性和復發(fā)的內在原因至關重要，可以阻止進一步昂貴和侵入性的診斷或治療操作。此外，發(fā)現(xiàn)一系列表觀上與單基因胰腺疾病相似的復雜基因型病例，有利于促進復雜疾病遺傳咨詢模型的研究[6]。

二、新發(fā)現(xiàn)的胰腺炎相關基因和突變

近年來，新發(fā)現(xiàn)與CP易感或保護性突變相關的基因不斷增多。主要的易感基因包括PRSS1、CFTR、SPINK1和CTRC。PRSS1編碼陽離子胰蛋白酶原，是人體胰液中最為常見的胰蛋白酶原亞型[7]。多項研究證實，多數(shù)PRSS1錯義突變可導致胰蛋白酶原自身激活或胰蛋白酶穩(wěn)定性增加，如D19A、D22G、K23R、N29I、N29T、R122H和R122C[8]。SPINK1基因編碼胰腺分泌的胰蛋白酶抑制劑(PSTI)，是防止胰酶在胰腺腺泡細胞內提前激活的重要防御機制之一[9]。多項實驗研究表明，CP患者可發(fā)生SPINK1基因的功能缺失性突變。CTRC編碼糜蛋白酶C，可特異性降解所有人胰蛋白酶和胰蛋白酶原亞型，是防止胰酶自身激活的第二道防線[10]。目前在歐洲和亞洲人群中，已發(fā)現(xiàn)多個與CP相關的CTRC罕見突變[11-13]。CFTR編碼囊性纖維化跨膜傳導調節(jié)子，與前3個基因不同的是，其在導管和中心腺泡細胞中表達，主要功能是稀釋和堿化富含蛋白的腺泡分泌物，從而阻止蛋白栓形成[14]。

近期發(fā)現(xiàn)與CP有關的基因還包括CLDN2、CPA1和CEL。Whitcomb等[15]發(fā)現(xiàn)CLDN2為存在致病風險的等位基因，與胰腺腺泡細胞中緊密連接蛋白的非典型定位相關，其純合子患病風險更高，且與飲酒相互作用增加患病風險。Witt等[16]研究證實CPA1增加發(fā)生胰腺炎風險，可能與錯誤折疊誘導的內質網(wǎng)應激相關，而不是胰酶活性升高。Fjeld等[17]和Chen等[14]研究發(fā)現(xiàn)CEL與鄰近CELP形成一個雜合等位基因，導致脂肪酶活性下降、分泌功能受損、胞內酶蓄積并引起自噬，這是第1個報道的直接與CP相關的脂肪酶基因。未充分證實的胰腺炎易感基因包括GGT1[18]、MYO9B[19]、MMP1[20]、MTHFR[21]、MCP1[22]、TNFA[23]和CTSB[24]。Mahurkar等[24]報道CTSB多態(tài)性與熱帶鈣化性胰腺炎相關。

上述基因的致病過程尚存在多種復雜因素參與，如人種差異、基因與基因以及基因與環(huán)境的相互作用等。迫切需要新的模式和方法來將遺傳因素整合入臨床實踐和精準醫(yī)療中。

三、基因檢測的應用與爭議

基因檢測是理解和處理復雜疾病的關鍵方法，也是精準醫(yī)學的基石，同時也是諸多疾病(如胰腺疾病)預測模型的核心內容。基因檢測盡管可揭示患者終身潛在的致病突變，但其也存在一定的風險，尚存爭議。如對患者自我管理和未來的健康問題產(chǎn)生難以預測的雙重影響，包括健康保險和職業(yè)等。例如，Huntington疾病基因中谷氨酰胺的三核苷酸串聯(lián)重復，部分患者的基因檢測結果可能預測其年輕時即死亡，預后差[25]；在胰腺疾病中，PRSS1基因的獲得性功能突變提示遺傳性胰腺炎[26]；出現(xiàn)2個CFTR重型基因突變暗示囊性纖維化的發(fā)生[27]。然而，其他易感基因突變(如CTRC或CLDN2)就難以進行準確預測，但產(chǎn)生的風險也相對較低[12]。目前對部分罕見簡單疾病的基因檢測取得了良好的應用效果[28]，其過程包括仔細的檢前問診、檢后觀察、專業(yè)醫(yī)師和遺傳咨詢家的指導等。隨著準確且價格低廉的SNP芯片檢測和下一代測序技術的廣泛應用，獲取大量基因信息變得更加便捷。但是這些復雜的數(shù)據(jù)如何規(guī)范使用尚存爭議。

23andMe是美國第一家直接為消費者(direct to consumer, DTC)服務的精準基因檢測公司，創(chuàng)建于2006年[29]，運營非常成功，目前已超過65 000例檢測個體。通過使用SNP芯片，費用明顯下降，可同時分析近60萬個核苷酸多態(tài)[30]。為避免涉及高影響、潛在嚴重的結果，如Lynch綜合征、FAP和其他家族性癌癥相關突變，芯片上去除此類關鍵性的SNPs。相反地是，芯片上主要是標簽SNPs，多與常見疾病相關(如心血管疾病、糖尿病和肥胖)。多數(shù)情況下，由于其提示的疾病本身的危險性低或者結果提示的表型明顯(如肥胖)，因此其應用風險相對較低。盡管23andMe公司定位的市場檢測，既能提供有醫(yī)學價值和潛在可操作的健康報告，但仍未能獲FDA批準。原因是該公司無法提供每個SNP的保真性和臨床價值。其他關于DTC基因檢測問題還包括消費者對報告不合理的解讀，采取不正確的防治措施等?；蛲蛔冃畔⒌姆轻t(yī)學性風險是其潛在的基因歧視[31]。美國醫(yī)學遺傳學院建議患者的醫(yī)學相關信息列表應盡可能少的暴露[32]。

總的來說，普通人群難以完全理解復雜基因檢測結果的風險和影響。DTC基因檢測可能引發(fā)不合理和非必要的醫(yī)學防治措施，反而加重受試者的心理負擔和精神壓力。有學者提出，通過咨詢及整合DTC結果可能改善其應用[33]。而臨床應用的最大阻礙是大多數(shù)臨床醫(yī)師在忙碌的工作中無法且不可能通過充分培訓來解讀一系列復雜的遺傳數(shù)據(jù)，尤其是復雜的臨床和環(huán)境相互作用會出現(xiàn)不同的危險因素和結局。此外，個人是否有權利知道自身的詳細基因信息，仍然是一個涉及倫理、法律和社會的爭論問題。

四、遺傳學在治療中的應用

基因檢測可以發(fā)現(xiàn)部分疾病的病因和發(fā)病機制，一方面可降低進一步診斷費用，另一方面也可明確疾病的治療方式，實現(xiàn)早診早治。例如，發(fā)現(xiàn)遺傳綜合征，如囊性纖維化，可立即明確治療方式并可能及時阻止其他器官衰竭，并轉至囊性纖維化治療中心進行全面評估[5]。此外，使用氨氯地平治療PRSS1功能獲得性突變的遺傳性胰腺炎，該研究證實使用鈣離子通道阻滯劑是安全有效的[34]，但尚未見類似報道。未來仍需進一步前瞻性隨機雙盲臨床試驗來明確特定問題的最有效治療方法。

目前基因檢測研究的熱點是其對糖尿病治療的影響。胰腺外分泌疾病引起的繼發(fā)性糖尿病稱為胰源性糖尿病或3c型糖尿病，而CP繼發(fā)的糖尿病占到了該型的75%左右[35]，且所有糖尿病患者中3c型占9%[36]。從治療的角度來講， 3c型糖尿病存在以下幾個特點[37-38]：(1)3c型糖尿病是所有胰島細胞均減少，而不僅是β細胞；患者常缺少反調節(jié)機制，如胰高血糖素和胰多肽缺乏，從而容易發(fā)生低血糖和其他代謝功能紊亂；(2)由于胰腺外分泌功能不足和明顯的消化延遲，患者在就餐、外源性胰島素輸注和營養(yǎng)吸收之間可能出現(xiàn)不同步，從而影響胰島素治療效果；(3)使用腸促胰素(GLP-1拮抗劑，DPP-4抑制劑)對3c型無效，因其GLP-1水平可能已經(jīng)處于較高水平[39]；(4)CP患者中胰腺導管腺癌(PDAC)的發(fā)生風險升高，糖尿病患者發(fā)生PDAC可能與漏診的CP相關。因此，應該考慮使用基因檢測來評估糖尿病患者發(fā)生CP的風險和最終的治療方式。對于伴3c型糖尿病的嚴重或致殘型CP患者，在胰島數(shù)量完全消失前，可考慮行完全胰腺切除聯(lián)合胰島自體移植(TPIAT)早期移除胰腺，阻止糖尿病進展[40]。

五、小結

遺傳檢測的不斷降價和推廣為精準醫(yī)學的快速發(fā)展提供新的機遇。盡管現(xiàn)實難題是目前解讀遺傳檢測結果的能力遠遠不足，但是我們相信，基因檢測技術將為社會帶來更好和更為廣泛的醫(yī)療應用價值。隨著復雜疾病的特點在胰腺疾病中得到充分闡明，通過遺傳信息的解讀，胰腺的簡單性為復雜疾病的處理提供參考依據(jù)。對于特定的胰腺疾病和基因型，需依托進一步的臨床試驗來決定其最佳治療方式。

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(本文編輯：屠振興)

10.3760/cma.j.issn.1674-1935.2016.05.018

200433 上海，第二軍醫(yī)大學長海醫(yī)院消化內科，上海胰腺病研究所(鄒文斌、廖專、李兆申)；法國INSERM U1078(陳建敏)

李兆申，Email: zhaoshen-li@hotmail.com

2015-09-15)