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1、安徽医科大学 博士学位论文 JAK/STAT信号通路相关基因在系统性红斑狼疮发病中的作用研 究 姓名：袁慧 申请学位级别：博士 专业：流行病与卫生统计学 指导教师：叶冬青;李向培 20100501 安徽医科大学博士学位论文 2 JAK/STAT 信号通路相关基因在系统性红斑狼疮发病 中的作用研究 信号通路相关基因在系统性红斑狼疮发病 中的作用研究 中 文 摘 要 研究背景 系统性红斑狼疮（systemic lupus erythematosus, SLE）是一种典型的自 身免疫性疾病，其临床特征是产生大量自身抗体和多系统、器官受累。SLE 的病 因和发病机制至今尚未完全阐明，一般认为在遗传因素
2、、环境因素等多种因素共 同作用下引起机体免疫功能紊乱，产生多种免疫异常，导致大量致病性自身抗体 和免疫复合物沉积于组织器官，从而引发相应的病理损害。SLE 的免疫异常与细 胞因子密切相关，国内外研究显示细胞因子及其免疫信号通路异常在 SLE 发病中 起重要作用。 细胞因子是一类具有广泛生物学活性的小分子蛋白质，作为细胞信号传递分 子，主要调节免疫应答、参与免疫细胞分化发育、介导炎症反应等。研究显示 SLE 患者体内存在多种细胞因子水平异常， 其中干扰素 （interferon, IFN） ， 包括型 IFN （、）及型 IFN（）在 SLE 发病中的重要作用已经得到确认。 干扰素及其他细胞因子
3、的生物学作用主要通过 Janus 激酶-信号转导和转录激 活因子信号通路Janus kinase (JAK)-signal transducer and activator of transcription (STAT) signaling pathway，JAK/STAT 信号通路来实现。JAK/STAT 信号通路是继 Ras 途径之后又一重要的细胞因子信号转导通路， 在细胞因子介导的免疫反应和免 疫调控中具有重要的作用。国内外有研究显示 SLE 患者 JAK/STAT 信号通路相关 信号分子如JAK1、 TYK2、 STAT1和STAT3的基因表达异常， 酪氨酸激酶2 （Tyrosine
4、kinase 2，TYK2） 、干扰素调节因子 5（Interferon regulatory factor 5, IRF5）和信号 转导和转录激活因子 4（STAT4）的基因多态性与 SLE 的遗传易感性有关。最近有 研究推测这些与细胞因子应答和产生相关的基因变异可能会影响免疫应答的阈 值， 导致自身抗体的产生和免疫异常。 上述研究提示 JAK/STAT 通路中相关信号分 安徽医科大学博士学位论文 3 子的基因水平表达异常和/或基因位点多态性在 SLE 的发病中可能起重要作用。 目前，关于 JAK/STAT 信号通路在 SLE 中的作用研究还很有限，而且多数研 究仅限于单个基因或单个位点变异
5、与 SLE 的关联性研究，缺乏针对免疫信号通路 上所有功能相关基因的系统性研究。 因此， 系统地研究 JAK/STAT 信号通路相关信 号分子表达水平与 SLE 的关联，将有助于进一步揭示 SLE 的发病机制、寻找潜在 的诊断生物学标记和临床治疗靶点。 鉴于此，我们借助已建立的 SLE 遗传资源库，采用病例对照研究结合基因芯 片技术，筛查通路上的差异表达基因。同时结合临床特征，分析这些基因的表达 水平与 SLE 疾病活动度及脏器损伤之间的关系。 目的 比较 SLE 患者和正常对照外周血白细胞中 JAK/STAT 信号通路相关基因的 mRNA 表达水平，筛选差异表达基因。同时结合临床资料，分析这
6、些基因表达水 平与 SLE 疾病活动度、脏器损伤及临床特征之间的关系。 方法 病例来自两所三甲医院的 SLE 新发病例， 以健康个体为正常对照； 参照 SLE 疾病活动指数、美国风湿病学会 1997 年修订的 SLE 分类标准，设计问卷，收集患 者的一般流行病学情况及临床和实验室资料。 收集研究对象的血样， 提取总 RNA， 逆转录合成 cDNA，采用 Q-PCR 基因芯片技术检测 JAK/STAT 信号通路相关基因 的 mRNA 表达水平。P0.05 且基因表达量上调或下调超过 2 倍标准判定为差异 有统计学意义。 结果 （1）本研究共收集新发 SLE 患者 25 例，正常对照 15 例。S
7、LE 患者首发症状主要 包括关节炎（60.0%） 、颊部红斑或盘状红斑（56.0%） 、肾脏损害（32.0%）等，多 数人具有两个及以上首发症状。 （2）SLE 患者与正常对照相比，共有 16 个基因表达异常。其中有 12 个基因的表 达量显著上调， 分别是 SH2B2 （2.46 倍， P=0.0033） 、 CDKN1A （2.61 倍， P=0.0005） 、 安徽医科大学博士学位论文 4 CRK（15.19 倍，P0.0001） 、FAS（2.16 倍，P=0.0005） 、ISG15（11.49 倍，P 0.0001） 、IFNGR1（2.31 倍，P=0.0006） 、IRF9（2
8、.06 倍，P=0.0001） 、JAK2（2.59 倍，P0.0001） 、OAS1（3.75 倍，P=0.0001） 、OSM（3.00 倍，P=0.0005） 、SOCS3 （2.00 倍，P=0.0058） 、SPI1（2.26 倍，P0.0001） ；有 4 个基因表达量明显下调， 分别是 FCER1A（2.93 倍，P=0.0172） 、PDGFRA（2.08 倍，P=0.0018） 、SIT1（2.14 倍，P=0.0001） 、RPL13A（2.29 倍，P0.0001） 。 （3）狼疮肾炎患者与无狼疮肾炎的 SLE 患者相比，两组 JAK / STAT 信号通路相 关基因 m
9、RNA 的表达无明显差异。 （4） SLE 活动性患者与非活动性患者相比， CDKN1A 表达下调 2.53 倍 （P=0.0146） 。 （5）SLE 合并关节炎患者与无关节炎患者相比，SRC 下调 2.25 倍（P=0.0230） 。 根据初步分析的这些基因生物学功能，主要包括：JAK/STAT 蛋白分子（JAK2） ； 细胞因子信号传导的抑制因子 （SOCS3） ； 细胞因子及其受体相关基因 （IFNGR1） ； 凋亡相关基因（Fas） ；干扰素相关基因（IRF9、ISG15 和 OAS1） 、细胞周期、细 胞生长增殖相关基因 （CDNK1A、 OSM 和 PDGFR） 、 免疫应答相关
10、基因 （FCER1A） 及衔接蛋白基因（SH2B2、CRK、SIT1 和 SRC）等。 结论 综上所述，本研究发现 SLE 患者 JAK/STAT 信号通路上多个环节的多个相 关基因表达水平发生了改变。这些基因涉及信号转导、细胞凋亡、转录调节及免 疫应答等多方面功能，提示 JAK/STAT 信号通路可能是 SLE 发病的重要免疫调控 信号通路之一。表达水平异常的基因可能参与了 SLE 的病理过程且可能与疾病活 动性及合并关节炎有关，可作为 SLE 候选易感基因。因此，深入、系统地研究 JAK/STAT 信号通路在 SLE 中的作用将为进一步阐明 SLE 的发病机制和开发分子 诊断标志及药物靶标
11、提供线索。 关键词 系统性红斑狼疮 JAK/STAT 信号通路 细胞因子 发病机制 安徽医科大学博士学位论文 5 Study on the role of JAK/STAT signaling pathway related genes in the pathogenesis of systemic lupus erythematosus Abstract Background Systemic lupus erythematosus(SLE) is prototype of autoimmune disease characterized by high level of autoantib
12、ody production and multiple organ systems involvement. The etiology and pathogenesis of SLE has not yet been completely clarified. It is thought that a complex interaction of genetic and environmental factors may contribute to immune disorder in the pathogenesis of SLE, resulting in a variety of imm
13、une abnormalities which along with a large number of autoantibodies and immune complex deposition to trigger corresponding pathological damages.The immune abnormalities in SLE was found to be closely correlated to cytokines and researches showed that the abnormalities of cytokines and its immune sig
14、naling pathway play a key role in the pathogenesis of SLE. Cytokines are small molecular proteins with broad biological activities. As cell signaling molecules, cytokines have an important effect on the regulation of the immune response, immune cell differentiation and development and inflammatory r
15、esponse. Studies have shown that abnormal expression of various cytokines was observed in SLE patients. Among these cytokines, the role of interferon (IFN), including type I interferon (IFN-/) and type interferon (IFN-), in the pathogenesis of SLE have been confirmed. The biological effects of IFNs
16、and other cytokines are mainly mediated through the Janus kinase (JAK)-signal transducer and activator of transcription (STAT) signaling pathway which is one major cytokine signal transduction pathway playing an important 安徽医科大学博士学位论文 6 role in cytokine-mediated immune response and immune regulation. Studies have shown that abnormal gene expression of some JAK/STAT signaling pathway components such
