早产儿视网膜病基因多态性研究进展中华医学会围产医学分会

文章导读：

1、ROP是一种多因素疾病，发病机制复杂，其确切病因仍未完全明确。基因易感性等遗传因素可能占重要地位。

2、VEGF作为视网膜血管调控的核心因子，其基因多态性与ROP存在关联，但争议仍较多，尚缺乏VEGF基因和ROP有直接因果关系的证据。

3、家族性渗出性玻璃体视网膜病已确认的3个致病基因：ND、Fzd-4和LRP5基因多态性在ROP中所占比例为10%~12%，虽然并不是导致ROP发生的主要因素，但其在ROP中的作用机制值得进一步探讨。

4、功能性eNOS 27-bp重复基因多态性与严重ROP发生风险相关，而eNOS T-786C基因与ROP发病机制无关。

5、目前GSTP1和TNF-α基因多态性与ROP的相关性尚有待进一步研究证实。

6、目前已有研究证实IGF-1R在视网膜发育中的不可或缺的地位，但尚无IGF-1R基因多态性与ROP关联的证据。

本文引用格式：唐洪怡，李秋平.早产儿视网膜病基因多态性研究进展[J]. 中华围产医学杂志, 2017,20(2):135-138. DOI：10.3760/cma.j.issn.1007-9408.2017.02.014

早产儿视网膜病（retinopathy of prematurity，ROP）是一种多因素引起的视网膜血管增殖性疾病，严重者可导致视网膜剥脱、视力缺失，是全球儿童盲的主要原因之一[1]。ROP多见于小胎龄、低体重的早产儿。统计显示，ROP在出生体重＜1 251 g的早产儿中的发生率为68%，在出生体重＜750 g早产儿中的发生率为98%[2]。ROP与多种因素相关，其中胎龄、体重的影响尤为重要。多项研究发现，胎龄、体重与ROP的发生呈负相关[3-4]。但相同胎龄、体重的早产儿是否发生ROP，以及发生ROP后的病变进展程度也不相同。部分ROP患儿后期病变逐渐消退，而另一部分却进展至需手术治疗。这种发病基础类似，但病程进展迥异的现象提示，遗传背景在ROP发病中具有重要作用[2,5]。不同种族ROP发生率和严重程度也存在差异，在单卵双胎中进行的研究也证实了ROP存在遗传相关性[6]。

近年来，遗传因素在ROP的发生和发展中的重要作用逐渐受到关注。研究证实，ROP基因多态性的作用机制主要是通过改变控制视网膜血管化的基因功能，产生不同的病变结局[7-8]。目前已发现血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）基因、卷曲蛋白4 （frizzled-4，Fzd-4）基因、内皮型一氧化氮合酶（endothelial nitric oxide synthase，eNOS）基因、肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor-alpha，TNF-α）基因、谷胱甘肽S转移酶P1（glutathione-S-transferase P1，GSTP1）基因、胰岛素样生长因子1受体（insulin-like growth factor 1 receptor，IGF-1R）基因、诺里病（Norrie disease，ND）基因和低密度脂蛋白受体相关蛋白5（low-density lipoprotein receptor-related protein 5，LRP5）基因等多种基因的表达差异与ROP的发生和发展有关。现就近年来在ROP基因多态性方面的有关进展综述如下。

一、VEGF基因与ROP

VEGF是最核心的促血管生成因子，在视网膜血管化中至关重要。VEGF可促进新生血管生成，使血管通透性增强，导致渗出、血管增殖、出血，甚至伴随玻璃体积血及牵拉性视网膜脱离[2,8]。因VEGF在ROP发生发展中的重要性，VEGF已被作为治疗的重要目标因子。近年来，VEGF基因多态性与ROP的关联也有广泛研究，但VEGF基因和ROP是否存在明确因果关系，尚缺乏证据。

目前已经发现VEGF基因中许多单核苷酸多态性与视网膜中的蛋白表达相关，其中ROP患者VEGF165b相关蛋白表达水平明显降低[7]。VEGF主要通过VEGF受体-2（VEGF receptor-2，VEGFR-2）发挥其生物活性，两者在血管发生中的表达具有高度一致性，且VEGF及VEGFR-2的表达受肝细胞生长因子（hepatocyte growth factor，HGF）及其c-Met 受体调节，因此有学者通过聚合酶链式反应-限制性片段长度多态性技术、直接聚合酶链式反应测序技术分别测定VEGF及VEGFR-2、HGF和c-Met的DNA序列，以分析这些基因与ROP发病风险之间的关系。结果发现，VEGF-634C和VEGF-460C、VEGFR-2 G+32A的基因频率在所有研究组中均相似，分布与严重ROP发生并无明显相关性，也未发现HGF及c-Met启动子基因与ROP发生存在相关性[8]。有研究发现，在ROP患儿中，VEGF-634CG的发生频率显著增高，携带VEGF-634CG基因型可作为预测ROP发生风险的标志[9-10]，但一项meta分析发现，VEGF-634G/C与ROP发生也无直接相关[11]，因此还有待更多大样本临床研究，以进一步证实其相关性。还有研究发现，VEGF基因多态性与ROP预后相关。该研究用焦磷酸测序法检测发现，VEGF-A+405和VEGF-A936基因多态性的表型在ROP治疗组与ROP非治疗组存在差异，认为携带VEGF-A+405和VEGF-A936等位基因可能增加ROP进展的风险[12]。

外周血VEGF水平高低与ROP发生直接相关。研究发现，3'端非编码区中VEGF基因C936T多态性中的CC基因型与外周血VEGF水平升高相关，这提示VEGF基因C936T多态性可能影响ROP的发生[2]。另一项研究发现，VEGF 936T等位基因可以阻止mRNA退化，使眼内VEGF持续存在，导致未成熟眼内非正常血管化发生。对同卵双胎中最终发生视网膜脱离的严重ROP患者研究发现，VEGF 936C>T多态性与严重ROP发生存在关联[13]。但另一项研究在研究单倍体VEGF基因型与增生性ROP的关系时发现，C702T、C936T和G1612A基因位于VEGF基因3'端非翻译区，通过检测基因型及等位基因频率发现，C702T、C936T和G1612A基因与进展性ROP无明显相关性[14]。以上研究显示，尽管VEGF作为视网膜血管调控的核心因子，其基因多态性与ROP存在关联，但争议仍较多，尚缺乏VEGF基因和ROP有直接因果关系的证据。

二、ND、Fzd-4、LRP5基因与ROP

关于家族性渗出性玻璃体视网膜病（familial exudative vitreoretinopathy，FEVR），已经确认的4个致病基因分别为ND、Fzd-4、LRP5和TSPAN12。这些基因均与控制视网膜血管发生的β连环素介导的Wnt信号通路关系密切[15]，而FEVR与ROP在发病基础及临床表现上均有部分相似之处。前述FEVR的4种致病基因中，至少有3种基因在严重ROP患者中也可发生突变，且3种基因与ROP发生之间关系部分已经被动物实验证实[15]。目前研究显示，ND、Fzd-4和LRP5基因多态性在ROP中所占比例为10%~12%，分布与种族差异相关[2]。虽然这些基因并不是导致ROP发生的主要因素，但这些基因在ROP发生中的作用值得进一步探讨。

1. ND基因：作为FEVR的致病基因，ND基因在ROP发生过程中也发挥重要作用。ND基因主要通过Norrie蛋白表达。该蛋白可通过细胞间、细胞-表面受体、细胞-细胞外基质的相互作用，调控细胞迁移及增殖。如ND基因发生突变，异常的Norrie蛋白通过对血管内皮细胞的异常作用而干扰正常的视网膜血管化发育过程。早期研究发现，ROP患者中的ND基因可发生R121W及L108P突变，其中R121W突变导致Norrie蛋白的表达减少，从而影响视网膜血管发育。因ND基因突变在ROP中的比例较小，故ND基因突变与ROP的关联仍需进一步研究[13]。研究数据显示，约3%的ROP可能由ND基因顺序改变引起，其中外显子1中CT重复序列的插入或者删除可能与严重ROP相关[18]。一项包括了143例研究对象的研究中，54例严重ROP婴儿中，6例存在ND基因突变，其中5例存在核苷酸改变，1例位于外显子2的5'UTR区，4例位于外显子3的3'UTR区。虽然已有多个研究证明ND基因与ROP存在关联，但目前尚无法证实ND基因突变是ROP发生的主要原因[15-19]。

2. Fzd-4基因：ROP患儿基因组中含有可编码7个跨膜区域的受体蛋白，即Fzd-4蛋白。此蛋白与效应蛋白结合，可启动特异性信号通路。Fzd-4基因缺陷后，因无法诱导促使血管生长的因子分泌，导致视网膜血管无法正常生成，最终使视网膜血管发育不良。研究发现，Fzd-4基因外显子1区域存在205C/T基因多态性位点。存在或携带等位基因T均可使重度ROP发生和进展的风险增加，但并不增加轻度ROP的发生风险[20]。一项纳入421例的研究发现，Fzd-4基因p.[P33S(;)P168S] 突变在ROP及生长受限患儿中的分布相对较高，因此Fzd-4基因可能作为预测发生ROP及早产风险的因素[21]。在一项纳入53例患者的研究中，5例Fzd基因编码序列中，检出4个不同单碱基替代的基因突变，其中3个为非同义替换[205C>T (p.H69Y)，c.380G>A (p.R127H)和c.631T>C (p.Y211H)，另外1个为新发现的同义替换c.696C>T(p.I232I)。以上研究显示，Fzd-4基因可能与ROP存在关联，但尚无法证实直接因果关系[22]。

3. LRP5基因：LRP5是低密度脂蛋白受体家族成员之一。在Wnt信号通路中，LRP5与Fzd-4形成复合物，可功能性激活Wnt-β-连环蛋白通路。LRP5缺陷的小鼠玻璃体状血管退化延迟，说明LRP5功能障碍可能在视网膜发育时导致血管化异常。有研究发现，在LRP5编码区插入6个碱基（CTG CTG），可以增加信号区域中亮氨酸的重复频率；而在信号肽的多亮氨酸基因区中插入单个亮氨酸，可导致氨基酸处理过程中无法充分转位，从而影响视网膜发育[23]。LRP5基因多态性被认为是致病因素之一，但与ROP的关系仍需更大样本量的研究证实[22]。

三、eNOS基因与ROP

NO作为自由基分子，在多种生理活动中发挥作用，包括血管调节、抑制血小板聚集和免疫反应等，在新生血管形成中发挥重要作用[15]。研究遗传因素对早产儿并发症的作用时发现，一氧化氮合酶（nitric oxide synthase，NOS）对新生儿呼吸窘迫综合征（neonatal respiratory distress syndrome，NRDS）、支气管肺发育不良（bronchopulmonary dysplasia，BPD）、ROP、颅内出血（intraventricular hemorrhage，IVH）等均可产生不同影响，其中，NOS对ROP可产生保护性作用，降低ROP的发生风险[24]。在ROP中，一氧化氮代谢产物与严重ROP发生相关，血液中一氧化氮含量减少可加剧ROP第一阶段视网膜血管闭塞。在经历高浓度氧刺激后，视网膜毛细血管更容易进展到ROP第二阶段，发生血管化[25]。eNOS作为内皮细胞中NOS的一个特异性亚型，在血管生成中具有突出的作用。eNOS的表达受到相应的基因影响，尤其是处于启动子区域的T-786C基因，即为可以使eNOS基因表达减少的内含子4区域的27-bp重复基因。研究发现，ROP治疗组与未治疗组eNOS27-bp基因分布明显不同，而eNOS T-786C基因分布在2组中未见明显差异。在同一种群中，等位基因“a”和“C”分布未有明显差异。Logistic回归分析发现，性别及eNOSaa基因型与需要治疗的严重ROP存在相关性。因此认为，功能性eNOS 27-bp重复基因多态性与严重ROP发生风险相关，而eNOS T-786C基因与ROP发病机制无关[26-27]。

四、TNF-α基因和GSTP1基因

谷胱甘肽-S转移酶（glutathione S-transferase，GST）主要由GST基因编码，对环境中的化学产物及合成的代谢产物有解毒作用，并且可以保护组织，防止被氧化，在糖尿病视网膜病的发生中发挥作用，且与肿瘤、慢性肺部疾病及早发型肾病的发病相关。TNF是主要的炎症免疫调节因子之一，研究发现，TNF-α启动子区域第308位密码子中腺嘌呤-鸟嘌呤基因多态性与溃疡性结肠炎、克罗恩病及某些感染性疾病相关[28]。近期研究发现，TNF-α基因中另一G238A基因与糖尿病视网膜病相关。有学者对62例患有ROP及58例未患ROP的早产儿基因型进行分析发现，TNF-α基因中的G308A基因在ROP患病及未患病儿童中的分布差异无统计学意义，GSTP1(Ile105Val)基因在ROP患病儿与未患病儿的对照中也无明显差异。尽管Ile/Ile基因在ROP患者中出现频率较少，但总体分析发现，2种基因在患及未患ROP的儿童中的频率差异无统计学意义。2种基因的等位基因频率也相似[28]。故目前GSTP1和TNF-α基因多态性与ROP的相关性尚有待进一步研究证实。

五、IGF-1R基因与ROP

IGF-1R是可以表达在视网膜细胞上的一种宫内体细胞生长因子[29]。目前已有研究证实其在视网膜发育中的不可或缺的地位[30]。针对早产儿的多项前瞻性研究发现，低水平IGF-1是ROP的危险因素，生后IGF-1水平高，早产儿血管正常发育，而IGF-1持续低下，则可导致血管发育停滞[19]。IGF-1发挥效应主要通过IGF-1R。激活的IGF-1R刺激血管组织细胞生长分化，并可以下调IGF-1的水平[30]。在 IGF-IGF-1R 系统中，研究最多的基因为IGF-1R G+3174A。通过检测IGF-1R G+3174A多态基因型、IGF-1R +3174A等位基因，了解足月儿GG、GA 及AA基因型在低出生体重组及ROP组中的分布情况，发现并无明显差异[29]。其中针对IGF-1R G+3174G>A序列在ROP患儿中并未见频繁出现[30]。故目前尚无IGF-1R基因多态性与ROP关联的证据。

六、小结

ROP是一种多因素疾病，发病机制复杂，其确切病因仍未完全明确。基因易感性等遗传因素可能占重要地位。除上述基因外，还有多种基因与ROP发生相关，包括BDNF、β-Ars和HIF-1等基因[25-31]，在此不再赘述。尽管目前关于基因多态性与ROP的研究较多，也发现两者间存在关联，但尚未发现单一基因突变与ROP发病之间的直接因果关系。这可能与目前研究仅就单基因对ROP影响进行研究有关。一般情况下，疾病发生发展为多基因协同作用的结果。故未来研究应进一步将相关基因进行综合评估，以明确基因多态性在ROP中的确切机制，为ROP有效防治提供有益参考。

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