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趋化性细胞因子CCL3L1基因拷贝数与HIV-1易感性研究

2012-11-05何佳丽魏琳琳陈德喜

中国实验诊断学 2012年12期
关键词:易感性拷贝数载量

徐 斌,石 英,惠 威,何佳丽,魏琳琳,王 征,陈德喜

(首都医科大学附属北京佑安医院 肝病内分泌科,北京100069)

获得性免疫缺陷综合征(Acquired Immunodeficiency Syndrome,AIDS)简称艾滋病,是由 HIV(Human Immunodeficiency Virus)病毒引起的一种传染性疾病。HIV病毒侵入人体后破坏机体的免疫系统,引起一系列严重疾病,病后无特效疗法,病死率高。人类第17号染色体的16个基因组由两对亲缘关系很近的基因组构成,即CCL3L—CCL3L1和CCL4—CCL4L1。CCL3和CCL3L1蛋白93个氨基酸中有88个相同,这两个蛋白均是CCR5受体的配体,在体外试验中均可抑制 HIV-1病毒复制[1]。影响HIV-1易感性的宿主因素很多,人们由早期对HLAⅠ等位基因、CCR5和CCR2基因变异的关注,转向CCR5结合细胞因子水平的不同。本研究探讨CCL3L1基因拷贝数不同对HIV-1易感性的影响,有助于监测个体对HIV-1的易感性,对监测疫苗的有效性具有重要意义。

1 资料与方法

1.1 健康人群 2005年5月至2006年10月间,北京佑安医院血库,采集97例健康献血原的抗凝全血。其中男66例,女31例,平均年龄36±18岁。

1.2 HIV/AIDS患者 2005年5月至2006年10月间,北京佑安医院门诊或住院的HIV/AIDS患者81例,男性54例,女性27例,平均年龄37±1.2岁。所有患者均为血液传播感染并未经高效抗逆转录病毒治疗,病程平均6.2±0.3年。

1.3 实验方法

1.3.1 基因组DNA提取 按QIAamp DNA Mini Kit基因组提取试剂盒说明书步骤进行。

1.3.2 实时定量PCR检测CCL3L1基因拷贝数引物选择:(1)CCL3L1引物:sense primer:5’-tctccacagcttcctaaccaaga 3’;antisense primer:5’-ctggacccactcctcactgg 3’。(2)管家基因β-globin引物:sense primer:5’-ggcaaccctaaggtgaaggc 3’;antisense:5-ggtgagccaggccatcacta 3’。

以上引物由宝生物公司合成。SYBR反应体系:5×SYBR Green 25μl,引物(25μmol/L)2.5 μl,dNTP(10mmol/L)4.0μl,Mg2+4.0μl,cDNA1.0μl,Taq酶0.25μl,H2O 5μl,10×buffer 5.0μl。反应条件:92℃2min预变性,92℃30s变性,55℃30s退火,72℃30s延伸,35个循环,72℃7min。反应结束后,由电脑自动分析并计算结果。

1.3.3 HIV/AIDS患者血浆中 HIV RNA水平的定量检测 采用bDNA法进行检测。使用德国Bayer公司的System 340bDNA分析仪,试剂采用厂家配套试剂。

1.3.4 HIV/AIDS患者流式细胞仪检测 CD4+T细胞数量 采用BD公司FACS Calibur Flow Cytometry System,试剂采用BD公司试剂TriTEST CD4/CD8/CD3with TruCOUNT tubes,检测分析软件使用MultiSET自动软件。

1.4 统计学分析

采用SPSS14.0统计软件,以是否患HIV-1感染作为因变量,以CCL3L1基因拷贝数作为自变量经logistic回归分析评估其与HIV-1易感性的关系。采用Speraman相关分析和cubic回归分析,评估HIV/AIDS人群CCL3L1基因拷贝数与病毒载量的相关性。采用直线回归分析HIV/AIDS人群CCL3L1基因拷贝数和CD4+T细胞计数。检验水准取α=0.05,P<0.05有显著性差异。

2 结果

2.1 中国汉族健康人群和 HIV/AIDS患者CCL3L1拷贝数分布

中国汉族健康人群的CCL3L1基因拷贝数呈poisson分布,中位数为0.943329。百份位数25%和75%分别为0.395930和1.986504。见图1。

图1 汉族健康人群和HIV/AIDS患者CCL3L1拷贝数分布

2.2 CCL3L1基因拷贝数对HIV易感性的影响

以健康中国汉族人群CCL3L1基因拷贝数的中位数1为截断值,应用Logist回归分析。结果表明:-2对数似然值为221.965,Cox和Snell的R2为0123,Nagellerke的R2为0.164,Hosmer和 Lemeshow的拟合优度检验统计量Chi-square为10.563,df为8,p为0.228;Wald统计量:P 值为0.001<0.05,OR为0.501,95%可信区间(0.33~0.761),自变量CCL3L1基因拷贝数入选,方程分类能力达57.90%。Logistic回归的分类概率方程为:

根据该方程,中国汉族健康人群CCL3L1平均基因拷贝数为1,若个体CCL3L1基因拷贝数(X)高于汉族健康人群平均基因拷贝数,这意味着该人不易发生HIV-1感染,低于汉族健康人群平均拷贝数者有较高的易感性。

2.3 HIV/AIDS人群CCL3L1基因拷贝数与病毒载量的相关性

应用Spearman相关分析,HIV/AIDS人群CCL3L1基因拷贝数与病毒载量呈负相关性(correlation coefficient=-0.804,P=0.000)。

应用曲线回归分析:将病毒载量取Log值后,做曲线评估,应用cubic三次函数曲线模型R2=0.639,P 值=0.000,回归方程:LogHIV RNA=5.656-1.397 X-0.988 X2+0.585 X3(X 代 表CCL3L1基因拷贝数)。见图2、3。

2.4 HIV/AIDS人群CCL3L1基因拷贝数与CD4+T细胞计数的相关性

应用Spearman相关分析,HIV/AIDS人群CCL3L1基因拷贝数与CD4T细胞计数密切正相关(correlation coefficient=-0.893,P=0.000)。

应用直线回归分析得到回归方程:CD4+T细胞数=140.805+423.063×CCL3L1拷贝数,R值0.869,P值0.000,得到相同结论。见图4。

图2 CCL3L1基因拷贝数和LogVL Cubic曲线图

图3 HIV/AIDS人群CCL3L1基因拷贝数与病毒载量分布

图4 HIV/AIDS人群CCL3L1基因拷贝数与CD4T细胞计数分布

3 讨论

CCL3L1又称LD78β,是CD4+T细胞的趋化因子,一种93氨基酸的小蛋白,是趋化因子受体CCR5的天然配体之一,CCR5是HIV-1R5株进入CD4+T细胞的主要辅助受体[2]。

β-趋化因子受体CCR5可以在多种免疫细胞表面表达,包括T淋巴细胞和巨噬细胞,主要表达于记忆性T细胞。既往研究表明CCR5基因变异影响HIV-1的易感性,32碱基的缺失(△-32)如为纯合子则对HIV-1不易感,如为杂合子则宿主的病毒载量很低而且疾病进展缓慢[3]。Townson等报道CCL3L1基因拷贝数高的个体,CCL3L1蛋白产物会更多,并推断CCL3L1基因拷贝数目不同会影响HIV-1的易感性和疾病的进展[4]。Gonzalez及其同事在1999年研究也发现CCR5配体的水平不同也影响HIV-1的易感性和疾病进程,从此人们开始关注CCR5的配体研究,这些配体绝大部分都是细胞因子[5,6]。高拷贝量CCL3L1可以抑制 HIV感染和疾病进程的直接原因:游离细胞因子可引发炎症反应,同时在空间结构上抑制HIVgp120与CCR5结合。CCL3L1可以影响CCR5的表达,随着CCL3L1基因拷贝数的增加,CCL3LI蛋白激活粒细胞数目也会增加[7]。CCL3L1拷贝数与T细胞表达CCR5的量成反比关系,体外试验表明,高拷贝CCL3L1作为CCR5调节信号,引起CCR5受体分子内陷,造成HIV-1的gp120蛋白不能与CCR5结合,从而不能进入宿主细胞[8]。

Bugeja等研究268名澳大利亚HIV-1感染者和260名未感染者,以发现他们所含有的细胞因子CCL3L1基因水平。研究结果表明,HIV-1未感染者中CCL3L1阴性率2.3%,CCL3L1水平的高低与 HIV-1 易 感 性 以 及 疾 病 进 程 无 相 关 性[9]。Gonzales等调查来自57个民族的1064名健康人的CCL3L1复制水平,同时检测4308名HIV-1阳性非洲裔美国人、欧洲人、西班牙裔美国人中CCL3L1基因水平,以发现不同种族人群CCL3L1基因数目不同是否影响HIV-1易感性和疾病进程。低于同种族CCL3L1平均基因拷贝数者,对 HIV-1更易感,感染风险率达39%,感染后疾病进展到艾滋病期发生率增长26%。高于同种族CCL3L1平均基因拷贝数者,对HIV-1不易感,降低风险率4.5%-10.5%[10]。 本 研 究 发 现 中 国 汉 族 健 康 人 群 的CCL3L1基因拷贝数中位数为1,与欧美种族和非洲裔种族的CCL3L1不同,比他们的CCL3L1平均基因拷贝数都低。本研究检测中国汉族健康人群97例和HIV/AIDS人群81例CCL3L1基因拷贝数,发现低于同种族CCL3L1平均基因拷贝数者,对HIV-1更易感,感染风险率达34.3%。初步探讨CCL3L1基因拷贝数和病毒载量及CD4+T细胞数的相关性发现,CCL3L1基因拷贝数和病毒载量呈负相关(P=0.000),CCL3L1基因拷贝数和CD4+T细胞数呈正相关(P=0.000),为探讨CCL3L1基因拷贝数对HIV/AIDS疾病进程的影响奠定基础。

本研究采用SYBR Green实时定量PCR检测CCL3L1基因拷贝数,实时荧光定量 PCR(Real time fluorescent quantitative PCR)是在PCR技术基础上发展起来的一种高度灵敏的核酸定量技术,实时定量PCR能够实时监测产物扩增,在对数线性扩增期能够迅速、简便地检测PCR产物的扩增情况。本研究根据引物二聚体的CT值、产物及引物二聚体的熔解曲线分析和凝胶电泳对条件进行优化,确定了CCL3L1的最佳检测体系。通过优化反应条件我们发现,将读板温度设定在低于T值2-4℃可以提高扩增产物的特异性。就CCL3L1而言,读板温度设定为75℃,低于Tm值温度3℃,可以促使引物二聚体的双链变性,释放出结合的SYBR Green I,降低引物二聚体的荧光信号的同时,特异性扩增的PCR产物仍保持复性状态,其数量直接反映于荧光强度,从而增加检测的特异性。

当我们知道每个种族的平均CCL3L1平均拷贝数后,可以通过细胞因子CCL3L1基因拷贝数的不同,判断个体HIV-1易感性和疾病进展程度。通过对病人易感性的检测,可以帮助临床医生制订针对个体的治疗计划。并且通过CCL3L1基因拷贝数的不同,可以判定每个个体对疫苗的应答率。这也意味着CCR5配体基因产物对于HIV-1感染个体具保护性,CCL3L1基因拷贝数高者对HIV-1感染者的保护性越大。这项研究揭示了CCL3L1基因拷贝数个体的不同影响着HIV-1的感染过程,CCL3L1基因产物与HIV-1易感性密切相关。

[1]Modi WS.CCL3L1and CCL4L1chemokine genes are located in a segmental duplication at chromosome 17q12[J].Genomics,2004,83(4):735.

[2]Hoffman TL,Stephens EB,NarayanO,et al.HIV-1envelope determinants for use of the CCR2b,CCR3,STRL33and APJ coreceptors[J].Proc Natl Acad Sci USA,1998,95(19):11360.

[3]Nolan D,Gaudieri S,John M,et al.Impact of host genetics on HIV disease progression and treatment:new conflicts on an ancient battleground[J].AIDS,2004,(18):1231.

[4]Townson JR,Barcellos LF,Robert JB,et al.Gene copy number regulates the production of the human chemokine CCL3-L1[J].Eur J Immunol,2002,32:3016.

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