邹文斌 廖专 李兆申

海军军医大学附属长海医院消化内科，上海胰腺病研究所，上海 200433

【提要】 慢性胰腺炎(CP)是一种由遗传、环境等因素引起的胰腺组织进行性慢性炎症性疾病。目前研究认为遗传因素在CP致病过程中起非常重要的作用，主要易感基因包括PRSS1、SPINK1、CTRC和CFTR，经典的致病通路是胰酶-抗胰酶系统失衡。近年来不断有新的易感基因和致病机制被报道，在致病变异类型和机制方面东西方差异较大。遗传易感性、遗传与环境的相互作用影响CP的临床起病、病程和结局，尤其是青少年和特发性CP患者应重视易感基因突变的筛查，对疾病预后评估和早期干预具有重要临床指导意义。

慢性胰腺炎(CP)是一种由遗传、环境等因素引起的胰腺组织进行性慢性炎症性疾病，其病理特征为胰腺腺泡萎缩、破坏和间质纤维化[1]。临床以反复发作的上腹部疼痛，胰腺内、外分泌功能不全为主要表现，可伴有胰管结石、胰管狭窄和胰管不规则扩张等。在全球范围内，CP虽然属于少见病，但其发病率及患病率在部分地区和国家存在上升趋势。美国CP发病率为4.4/10万，患病率为41.8/10万[2]；法国在西方国家居高位，CP发病率为7.7/10万，患病率为26.4/10万[3]。而亚洲国家中，日本CP发病率为14/10万，患病率为52.4/10万[4]；印度CP的患病率最高，超过100/10万[5]；我国10年前的流行病学资料显示CP患病率约为13.5/10万[6]，近年来呈较快增长趋势。CP在男女性别分布上也存在差异，男性发生率高于女性2倍以上。目前认为不论在酒精性CP还是特发性CP患者中，遗传因素均占重要作用，常见易感基因包括PRSS1、SPINK1、CTRC和CFTR等。笔者所在上海长海医院牵头一项大样本研究发现,超过50%的CP患者携带4个主要易感基因的罕见致病突变，而健康对照的携带率仅为5.94%(OR=16.12)[10]。近年来不断有新的易感基因和致病机制被报道，在CP致病变异类型和机制方面中西方差异较大。

一、CP主要易感基因

目前研究认为与CP明确相关的主要易感基因有丝氨酸蛋白酶1(serine protease 1，PRSS1)、丝氨酸肽酶抑制因子Kazal型1(serine protease inhibitor kazal-type 1，SPINK1)、糜蛋白酶C(chymotrypsin C，CTRC)和囊性纤维跨膜转导调节子(cystic fibrosis transmembrane regulator，CFTR)，其中PRSS1、SPINK1 、CTRC均与胰酶依赖通路相关，包括胰酶自身激活、保护性胰酶降解或胰酶抑制因子受损。

1．PRSS1基因：PRSS1基因位于7号染色体长臂，编码阳离子胰蛋白酶原，是人体胰液中最为常见的胰蛋白酶原亚型[12]。PRSS1突变属于功能获得型突变，与遗传性CP密切相关，呈常染色体显性遗传。它可直接刺激胰蛋白酶原在胰腺内的自身激活，即CTRC非依赖性自身激活；也可间接通过CTRC-PRSS1轴发挥作用，即CTRC依赖性自身激活。多项研究证实，PRSS1错义突变可导致胰蛋白酶浓度增高或自身激活增加，发生频率排序为p.R122H>p.N29I>p.A16V-p.R122C>p.N29T>p.V39A[13-14]。我国最为常见的PRSS1错义突变依次是p.G208A>p.R122H>p.R116C>p.N29I，其中p.G208A发生频率近8%，总的致病突变频率为12.9%(OR=7.0)[10]。

此外，拷贝数变异可通过基因剂量效应增加胰酶活性。早期在法国遗传性胰腺炎和特发性CP患者研究中发现，7号染色体上出现一段包含人胰酶家族的、长为605 kb的三拷贝和双拷贝重复[15-16]。笔者前期对我国75例青少年特发性CP患者研究中首次报道1例患者携带PRSS1基因5拷贝变异[17]。近期法国报道了4个不同起源位置的PRSS1双拷贝重复变异[18]。

2．SPINK1基因：SPINK1基因位于5号染色体，编码丝氨酸蛋白酶抑制剂Kazal 1型，也被称为胰腺分泌胰蛋白酶抑制因子，是由胰腺腺泡细胞分泌的6.2kDa的蛋白质，其可以有效地抑制胰蛋白酶，通过延迟胰蛋白酶原的自身激活使蛋白酶以无活性的形式从胰腺转移到十二指肠。SPINK1表达水平降低或导管液体流量减少可能会损害这种保护机制，并增加过早胰腺内胰蛋白酶原自身激活的风险。

p.N34S是欧美人群SPINK1基因突变中研究最为常见和重要的突变。该突变与4个内含子变异形成单倍体，表现为c.56-37T>C，c.87+268A>G，c.195-606G>A和 c.195-66_65insTTTT。最新一项荟萃分析显示，p.N34S可增加白种人CP患病风险9倍，且对特发性CP的作用强于酒精性CP[19]。尽管人们不断研究p.N34S突变相关单倍体型与疾病有关的功能作用，但发现其对胰蛋白酶的抑制或SPINK1的细胞折叠和分泌均没有影响[20]，基本的分子机制尚不明确。近期笔者课题组在SPINK1基因上游增强子区域中鉴定出一个功能性SNP(rs142703147:C>A)，其作用是破坏PTF1L结合位点，该SNP与p.N34S存在强的连锁不平衡，是潜在的致病位点[21]。

在亚洲人群中，最为常见的致病性SPINK1突变为c.194 + 2T> C。该突变为剪接致病性突变，可引起外显子3的异常跳跃，导致SPINK1 mRNA表达显著降低[22]。我国c.194+2T>C的发生率高达35%以上，尤其是特发性CP患者中比例更高，增加CP患病风险40倍以上[10]。此外，笔者在外显子[23]和内含子区均发现新的致病性突变，并建立mRNA剪接分析模型，阐明多个内含子突变的功能和临床意义[24-25]。

3．CTRC基因：CTRC基因位于1号染色体，编码糜蛋白酶C，可特异性降解所有人胰蛋白酶和胰蛋白酶原亚型，是防止胰酶自身激活的第二道防线[26]。中西方最常见的致病突变均为c.180C>T，该突变为同义突变，不引起氨基酸改变，与c.493+52G>A存在关联。根据ExAC数据库，c.180C>T可引起通过改变mRNA前体剪接而导致转录水平下降。我国该突变的发生率为1.7%，可增加CP患病风险6.8倍[10]。基于CTRC生化活性分析和CTRC突变的功能属性，目前存在3种解释CTRC突变导致CP的发生机制：(1)酶原受损或胰酶降解[27]；(2)A型羧肽酶活化受损[27]；(3)内质网应激诱导[28]。

4．CFTR基因：CFTR基因位于7号染色体长臂，编码囊性纤维化跨膜传导调节子。与PRSS1、SPINK1 、CTRC基因不同的是，CFTR主要在胰腺导管和中心腺泡细胞中表达，参与稀释和碱化富含蛋白的腺泡分泌物，从而阻止蛋白栓形成的功能[29]。既往认为该基因主要导致囊性纤维化，近期多项研究提示该基因与CP密切相关，但仍存争议[30]。当CFTR发生基因突变后，缺陷CFTR蛋白不能在内质网中正常加工，大多数不能运送到细胞膜或者结构异常蛋白达到细胞膜，丧失了CFTR离子通道蛋白的功能，导致胰腺导管细胞无法正常转运氯离子。

目前研究显示CFTR功能丢失性突变(>1 800个)中约40%为错义突变[31]。根据不同的致病机制， CFTR突变分为5类，Ⅰ～Ⅲ类对功能和表型影响最为严重，Ⅳ和Ⅴ类影响较轻[32]。其中，ΔF508属于Ⅱ类突变，一项荟萃分析证实该突变与CP致病相关(OR=3.2)，且在印度人群中作用更强[33]。有研究认为，引起胰腺炎发生危险性增加的主要是轻度CFTR基因型，而不是重度CFTR基因型[34]。德国一项大样本研究发现，CFTR致病突变对CP患病风险影响较小(OR=2.7)，同一基因或者不同基因的复合杂合突变发生率较低(1.4%)，说明该基因对CP发生的作用较弱[35]。CFTR突变在我国CP患者中发生率同样较低(5.7%)，但在突变类型上与西方存在差异，总体突变累积增加患病风险3.7倍[10]。

三、CP新基因

CP是一种多基因参与的复杂疾病，除已知基因外，近年来全球各大研究中心分别报道了多个新的易感基因，主要集中在腺泡细胞特异表达的相关基因。

1．羧肽酶A1(carboxypeptidase A1，CPA1)基因：CPA1基因位于7q32.2，大约长8 kb，包含10个外显子，编码羧肽酶A1(OMIM 114850)。羧肽酶是一种胰腺金属蛋白酶，可水解食物多肽链的C-端肽键[36]。CPA1在人胰液中存在3种等位形式：A型羧肽酶(包括CPA1和CPA2)，可作用于经糜蛋白酶和弹性蛋白酶活化后的芳香族和脂肪族氨基酸残基；B型羧肽酶，可水解由胰蛋白酶裂解产生的Lys和Arg残基C-端。CPA1前体由胰酶和CTRC通过剪切、降解前肽区从而被活化[37]。CPA1前体是胰液中仅次于胰蛋白酶原的第二大组成部分，占总蛋白含量的10%以上[38]。Witt等[39]首次证实CPA1可增加胰腺炎发生风险，可能与错误折叠诱导的内质网应激相关。笔者对1 112例汉族特发性CP患者和1 580例对照组进行CPA1基因靶向二代测序，检测所有新发现变异的CPA1活性和分泌情况，共发现18种罕见的CPA1突变，按以往20% CPA1活性标准进行定义，该基因突变与CP无明显相关性；但如果将标准提高至30%以上，CPA1与中国人群CP致病相关[40]。

2．羧基酯脂肪酶(carboxyl esterlipase，CEL)基因：CEL基因位于9号染色体，编码羧基酯脂肪酶，是一种主要在胰腺腺泡细胞中表达的糖蛋白，在十二指肠内经胆盐激活，参与胆固醇和脂溶性维生素的水解和吸收[41]。Fjeld和Chen等[42]首次在欧洲人群中发现CEL杂合变异与CP致病相关，该变异是CEL基因与邻近CELP形成一个杂合等位基因，导致脂肪酶活性下降、分泌功能受损、胞内酶蓄积并引起自噬。笔者所在上海长海医院团队牵头[43]开展的多中心(中国、日本、印度)研究发现，亚洲人群中并未发现欧洲人群中的CEL-HYB1等位基因，而是存在一种新的类型(CEL-HYB2)，该变异在CP患者中的平均携带率为1.7%，与对照组无明显差异，细胞实验证实该变异发生NMD降解，提示其可能是一个种族特异的疾病危险因子。

3．糜蛋白酶B(chymotrypsin B，CTRB)基因：CTRB基因位于16q23.1，该位置含有两个相反方向且高度相似的糜蛋白酶编码基因：CTRB1和CTRB2，两个基因核苷酸序列具有97%一致性。糜蛋白酶B是一种胰腺腺泡细胞分泌的阴离子丝氨酸蛋白酶，起初以无活性的前体蛋白的形式存在，到达小肠后，被胰蛋白酶水解激活以产生功能酶。相较于CTRB1，CTRB2对PRSS2有更强的保护性降解的效果。

近期欧洲一项全基因组关联研究发现[44]，CTRB1-CTRB2基因倒置变异增加患CP的风险，其主要标记SNP位点rs8055167的OR为1.35。体内外实验表明，该倒置变异改变了CTRB1和CTRB2亚型的表达比率，造成CTRB1 mRNA表达增加和CTRB2 mRNA表达减少，从而减弱对保护性胰蛋白酶降解而增加胰腺炎的风险。笔者所在团队在中国人群中进行了大样本验证[45]，对1041例特发性CP和978例健康对照组中检测rs8055167、rs8048956以及倒置变异，结果均未发现差异有显著统计学差异，其分布在中国人群中几乎都是固定的，欧洲和中国人群在CP遗传风险因素方面显然存在显著的种族差异。未来探索新基因需要从中国特有的人种资源来进行测序筛选，而不应只参照西方发现的致病基因。

四、基因型与临床表型关联分析

笔者课题组以SPINK1基因c.194+2T>C突变为主要检测点进行小样本研究，初步发现携带该突变的患者具有更为严重的临床病程，如较早发生糖尿病或脂肪泻，并影响内镜治疗效果[46-47]。为进一步证实该研究结论，最近课题组对1 061例汉族CP患者和1 196例对照组进行了4个CP主要易感基因的靶向测序，为评估基因-环境相互作用，将患者分为特发性CP(715例)、酒精性CP(206例)和吸烟相关CP(140例)，使用Kaplan-Meier模型评估罕见致病突变对CP发病年龄和临床结果的潜在影响，发现535例(50.42%)CP患者存在SPINK1、PRSS1、CTRC和或CFTR基因的罕见致病基因型，仅71例(5.94%)对照组中存在致病基因型(OR=16.12，P<0.001)。与突变阴性的ICP患者相比，突变阳性患者在疾病起病，诊断胰腺结石、糖尿病和脂肪泻时更早。致病基因型在不同亚组CP中的分布频率也存在差异(特发性CP占57.1%，酒精性CP占39.8%，吸烟性CP占32.1%)，并影响所有亚组的疾病起病年龄和临床预后。同时也发现不同基因亚型对临床病程的影响不同，以PRSS1基因p.R122H和SPINK1基因c.194+2T>C纯合子突变影响最为严重，其次是c.194+2T>C杂合突变，PRSS1基因p.G208A突变最轻微。

综上所述，目前研究认为遗传因素在CP致病过程中其非常重要的作用，主要易感基因包括PRSS1、SPINK1、CTRC和CFTR，胰酶是CP致病的核心因素，包括胰酶自身激活、保护性胰酶降解或者胰酶抑制因子受损。近年来，不断有新的易感基因被报道，在遗传背景方面东西方差异较大。不同致病突变类型对临床病程的影响不同，尤其是青少年和特发性CP患者，应重视易感基因突变的筛查，为疾病预后评估和早期干预有重要临床指导意义。

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