杨骏杰 张 岩 李晨光 王 晶 赵永见 赵东峰 张 浩 王拥军 施 杞 舒 冰

1959年，Hirschfeld等[1]首次在人体血浆中发现了一种新的蛋白质，根据其免疫学特性命名为簇特异性成分(group-specific component)，简称为GC蛋白；同年，Thomas等也在人体血浆中发现了一种新的蛋白质，因其能与维生素D相结合而被称为维生素D结合蛋白(DBP)。直至1974年，经Daiger等[2]验证GC蛋白也能特异性结合维生素D，从而认定两者为同一蛋白。DBP作为多基因簇家族的成员之一，具有多种生理功能，包括维生素D及其代谢产物的转运、巨噬细胞活化、肌动蛋白清除和脂肪酸的结合等[3]。随着对DBP基因多态性的研究不断深入，DBP在多种疾病的发生和发展中的意义越来越受到关注。

1 DBP的一般特性

1.1 DBP的结构 人类DBP基因位于4号染色体(4q12-q13)的长臂上，其DNA长度>35 kb，包含13个外显子和12个内含子。DBP是一种相对分子质量为52 000～59 000的血清α2-球蛋白[4]，其氨基酸序列由458个氨基酸组成，包含3个区域，在属性上相互重叠[5]。第1个区域(成熟肽aa.1-191)包含了与维生素D(aa.35-49)、细胞和肌动蛋白结合的序列；第2个区域(aa.192-378)负责与肌动蛋白结合，以及介导大多数的相互作用；第3个区域的作用类似于第1个区域，与细胞、肌动蛋白分子相互结合，但不能直接与维生素D相互作用[6]。

1.2 DBP的同源性 DBP属于多基因簇家族，其家族成员包括白蛋白(albumin，ALB)、甲胎蛋白(α-fetoprotein，AFP)和α白蛋白(α-albumin)[7]，它们具有一系列高度保守的半胱氨酸残基和相似的二级折叠结构，该结构有3个内部同源区域。DBP蛋白结构与其他家族成员的差异在于第3个区域被124个氨基酸截断，并且在编码区域内有1个固定的内含子[8]，使DBP的基因转录方向与其他家族成员相反。

1.3 DBP的多态性 采用不同的电泳方法[9]检测证实，人类和灵长类动物体内的DBP具有高度的基因多态性。DBP蛋白最为常见的3种类型为GC1F、GC1S、GC2，GC1F和GC1S由位于GC1上的等位基因编码而来，两者的一级结构相同，但GC1F 416位上的天冬氨酸被谷氨酸代替，成为GC1S。GC1F与GC2的区别为单个氨基酸(分别为苏氨酸和赖氨酸)位点的变化，GC1S与GC2的区别仅为两个氨基酸(第416和420号位)位置互换[10]。这些氨基酸的区别说明这3个蛋白的编码基因结构差异仅由单个碱基的转换或颠换所致，即单核苷酸多态性(SNP)。中国人群中最常见的DBP基因单核苷酸位点为rs4588和rs7041，已有相关研究发现这两个位点与DBP水平和结合活性均具有高度的相关性。rs4588和rs7041基因的独特组合会产生氨基酸变化，从而导致DBP蛋白结构发生变化[1]。此外，SNP位点rs2282679与骨代谢疾病、肥胖、心肺疾病等相关。

1.4 DBP多态性的影响因素 Dowdy等[11]的早期研究发现，在紫外线照射下，DBP能结合皮肤合成的维生素D3，并转运至其他组织，以此推断DBP基因分布特征与日照强度、皮肤色素沉着和纬度差异等因素相关。Kamboh等[12]的研究结果显示，黑种人和黄种人的GC1F等位基因的分布频率较高，而白种人中GC1S等位基因的分布频率更高。Powe等[13]的研究进一步证实，DBP基因型存在种族间差异，黑种人血清总25羟维生素D[25(OH)D]和DBP水平均显著低于白种人。黑种人GC1F等位基因的分布频率为92.7%，GC1S、GC2等位基因的分布频率分别为5.2%和2.1%；白种人GC1S等位基因的分布频率为76.0%，GC1F、GC2等位基因的分布频率分别为6.0%和18.0%[13]。中国人群中3种常见的DBP基因分布频率的差异不明显，南方人GC1F等位基因的分布频率略高于北方人，如台湾人为58%，华东和北京地区人群分别为39%和48%；南方人GC1F、GC1S、GC2等位基因和变异基因分布频率分别为44.06%、29.65%、24.53%和1.76%，北方人分别为33.55%、37.49%、28.60%和0.36%[14]。

2 DBP的功能

2.1 结合和转运维生素D的作用 DBP的主要功能是与维生素D及其代谢物相结合，使其溶解度升高，从而进行体内转运。血清中的维生素D在肝脏被羟基化形成25(OH)D，这是血液中维生素D的主要形式，25(OH)D被运送至肾脏，经过第2次羟基化形成1，25羟维生素D[1,25(OH)2D]，即维生素D的生物活性形式[15]。

血循环中85%～90%的25(OH)D和1,25(OH)2D与DBP紧密结合，其结合位点在DBP第1结构域的N末端，其余的25(OH)D和1,25(OH)2D与ALB结合，完成在体内的运输[16]。与DBP结合的25(OH)D和1,25(OH)2D均无生物活性，不能被靶细胞利用；DBP基因多态性(rs4588和rs7041)对血循环中DBP水平和DBP与维生素D的结合力产生不同程度的影响，且DBP水平与总25(OH)D水平呈正相关，与活性25(OH)D水平呈负相关[1]。

2.2 肌动蛋白的清除作用 肌动蛋白是一种高度保守的细胞骨架成分，有两种分子形式，即球状单体(G-actin)和丝状聚合形式(F-actin)[17]。当组织损伤或细胞死亡时，细胞膜被破坏，大量的肌动蛋白释放入血液中。在细胞外，G-actin与凝血因子Ⅴa聚合成F-actin，如不能及时清除就会导致血管阻塞和器官功能障碍的发生。

在血管中有复杂的肌动蛋白清除系统，DBP和凝胶球蛋白也有参与。首先凝胶球蛋白解离F-actin形成G-actin，DBP与G-actin具有高度亲和力，两者结合形成GC∶G-actin复合物，从而将G-actin隔离，防止F-actin在血循环中大量积聚[18]。严重的细胞或组织坏死会降低血清DBP水平，其程度与器官功能障碍、呼吸功能衰竭、血循环衰竭、脓毒症的发生有关，这时观察DBP水平可有助于识别患者细胞或组织坏死损伤后的死亡风险。

2.3 脂肪酸转运 DBP的第3个重要功能是结合不饱和脂肪酸与饱和脂肪酸。DBP与ALB之间存在显著的结构同源性，对脂肪酸具有高度的亲和力，但相较于ALB，DBP对脂肪酸的结合能力相对较弱[19]。体内与DBP结合的脂肪酸少于其总量的5%，且多以不饱和形式存在[20]。此外，单不饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸可降低25(OH)D和1,25(OH)2D与DBP的亲和力，但饱和脂肪酸却没有影响。

2.4 DBP-巨噬细胞活化因子(MAF) DBP具有巨噬细胞活化作用，经过T淋巴细胞的唾液酸酶脱糖基化和B淋巴细胞的β-半乳糖苷酶的脱糖基化后，DBP可转变成为强大的巨噬细胞活化分子，即DBP-MAF。DBP-MAF具有多种复杂的功能,在不同活化条件下,可与细胞表面不同受体结合，发挥不同的功能。Kanda等[21]对不同物种(人、猪、鼠)和组织来源(脑、主动脉、脐带和角膜)的内皮细胞进行体内、体外培养和刺激，并观察DBP-MAF对其的增殖作用；结果发现，在成纤维细胞生长因子(FGF)-2或血管内皮生长因子(VEGF)-A的刺激下，DBP-MAF具有抗内皮细胞增殖和抗血管生成的作用。Gumireddy等[22]研究了DBP-MAF对RAW 264.7巨噬细胞及其细胞内信号转导通路的影响，结果发现，在巨噬细胞系炎性反应中，DBP-MAF能通过激活p38和c-Jun氨基末端激酶1/2(JNK1/2)信号通路增加促凋亡酶的活性，诱导细胞凋亡，而DBP-MAF的前体DBP并不能诱导细胞凋亡。Nonaka等[23]研究了DBP-MAF对于肝癌生长的影响，将肝肿瘤细胞移植到严重联合免疫缺陷(SCID)小鼠的背部，给予小鼠DBP-MAF皮下注射，治疗21 d后，小鼠肿瘤生长明显受到抑制。此外，Schneider等[24]的研究证实，DBP-MAF能通过上调变异细胞中的氧化代谢水平，增加破骨细胞的数量和改善细胞结构，从而部分改善骨质疏松症中的骨结构缺陷。

3 DBP与疾病

3.1 骨组织疾病 DBP的基因多态性会影响维生素D及其代谢产物水平，从而与骨代谢密切相关。王月俭等[25]对中国人群中267例类风湿关节炎(RA)患者和160名健康对照人群的DBP基因的SNP位点进行分析，发现RA患者滑膜中DBP表达量显著降低；研究还进一步对389例RA患者和371名健康对照者进行验证，发现RA患者与健康对照者DBP的SNP位点rs2282679的等位基因分布频率的差异具有统计学意义，提示SNP位点rs2282679与RA的发病相关。

Ezura等[26]对384名绝经后日本女性的DBP基因中13个SNP位点进行分析的结果显示，GC1S与另一SNP位点(IVS1+827C>T)的组合与骨密度(BMD)的相关性最强。该研究结果表明，DBP基因中多个SNP位点的不同组合可产生不同的效应，从而可能导致机体对骨量减少和骨质疏松症的易感性不同。

Rapado等[27]对140名老年男性的BMD和DBP水平进行分析，结果显示，血清DBP水平与老年男性腰椎BMD呈正相关。Al-Oanzi等[28]对170名男性受试者的DBP基因多态性的研究结果表明，DBP基因中的(TAAA)n-Alu重复序列与BMD下降、腰椎骨折有关。而一项针对211名70岁以上男性的研究[29]结果显示，无论是传统的DBP基因型还是含(TAAA)n-Alu重复序列的DBP基因型，均与BMD或骨转换指标无关。因此，DBP基因多态性与男性BMD之间的相关性仍有待进一步研究阐明。

3.2 甲状腺自身免疫 维生素D具有免疫调节功能，单核细胞、树突状细胞、T和B淋巴细胞中均存在1,25(OH)2D的受体。维生素D对免疫系统的影响在于调节免疫细胞的增殖和分化，从而导致淋巴细胞，特别是辅助性T淋巴细胞(Th)1活性下降，并导致促炎细胞因子表达减少。此外，维生素D缺乏与甲状腺自身免疫风险的增加密切相关，如毒性弥漫性甲状腺肿(Graves病)患者体内的维生素D水平显著低于非自身免疫甲状腺功能亢进患者，补充1,25(OH)2D可预防Graves病、甲状腺炎等免疫性甲状腺疾病[30]。Pani等[31]进一步对95例Graves病患者的家系和92例桥本甲状腺炎患者的家系中共计561名白种人进行研究，结果发现，DBP基因多态性与Graves的疾病易感性相关，但与桥本甲状腺炎的易感性无关。

3.3 糖尿病 DBP基因多态性与糖尿病相关性的研究目前仍存在争议。1型糖尿病是一种自身免疫性疾病，其病理机制与T淋巴细胞错误地破坏胰岛内产生胰岛素的β细胞(细胞免疫应答)有关。Kodama等[32]对331例1型糖尿病患者和77名健康者进行研究，结果显示，1型糖尿病患者血清抗-DBP自身抗体(DBP-Abs)水平和阳性频率均显著高于健康者，且1型糖尿病患者血清维生素D水平与DBP-Abs水平呈负相关。免疫组织化学定位显示，DBP在胰岛细胞中有特异性表达，DBP与1型糖尿病的自身抗原有关。Khodier等[33]探讨了尿维生素D结合蛋白(UVDBP)作为糖尿病肾病(DN)新的生物标志物的价值，研究采用ELISA法测定45例DN患者和15名健康者的UVDBP水平，结果显示，DN患者的UVDBP水平显著升高。有学者对2型糖尿病患者血清维生素D水平与DBP基因多态性间的关系进行研究。Rahman等[34]采集104例2型糖尿病患者和107名健康志愿者的血样，结果显示，2型糖尿病患者血清维生素D水平显著低于健康志愿者，2型糖尿病患者维生素D水平与其空腹血糖水平呈负相关；2型糖尿病患者血清DBP中rs7041的谷氨酸和rs4588的赖氨酸水平均显著高于健康志愿者。因此，2型糖尿病患者谷氨酸和赖氨酸水平升高与DBP中rs7041和rs4588基因型密切相关。

而国内研究结果显示，DBP基因多态性与糖尿病间的关系并不显著。王艳波等[35]依据美国糖尿病学会(ADA)1997年糖尿病诊断标准将上海地区采样对象分为糖代谢异常组和健康对照组，糖代谢异常组为2型糖尿病患者166例，其中糖耐量受损18例；健康对照组为糖代谢异常组的非糖尿病亲属130名，均为口服葡萄糖耐量试验正常者，分析DBP基因多态性与2型糖尿病的关系。结果显示，DBP基因多态性与上海地区2型糖尿病不相关。邵雪景等[36]采用PCR-限制性片段长度多态分析技术(RFLP)技术检测105例2型糖尿病患者和105名健康者的DBP基因型，采用ELISA法测定血清1,25(OH)2D水平，并检测相关临床和生化指标，比较两组DBP基因型及其等位基因分布频率的差异和不同基因型血清1,25(OH)2D等相关指标的差异；结果显示，两组间DBP受体基因Asp416Glu、Thr420Lys多态性位点基因型和等位基因分布频率的差异均无统计学意义，不同基因型间血清1,25(OH)2D水平的差异无统计学意义。而王媛等[37]采用ELISA法检测34例2型糖尿病患者和11名健康者血浆DBP和晨UVDBP水平，同时检测相关生化指标。结果显示，2型糖尿病患者的血清DBP、UVDBP、UVDBP/肌酐(Cr)水平均显著高于健康者；UVDBP水平与尿白蛋白(UALB)、血尿素(UREA)、血Cr均呈正相关，与ALB呈负相关，但与其他生化指标均不相关。

3.4 肥胖 脂肪组织是维生素D代谢的相关组织，也是维生素D的储存组织。1,25(OH)2D能够通过维生素D受体(VDR)改变脂肪细胞和脂肪组织生理状态，减少脂肪组织中促炎性细胞因子的表达[38]。Almesri等[39]对406名BMI不同的受试者进行研究的结果显示，rs7041等位基因(G)和罕见基因型(GG)均与BMI升高相关，但并不影响25(OH)D水平；而rs2282679和rs4588等位基因(G)则与血浆25(OH)D水平降低有关，与BMI无关。将研究对象按性别分组后进行的研究结果显示，rs7041的GG基因型和rs4588的CC基因型均与女性BMI升高相关，rs4588的CC基因型与男性25(OH)D水平降低相关。值得注意的是，常见的单倍型与BMI无关。因此，DBP(rs2282679、rs7041、rs4588)的基因多态性与肥胖和25(OH)D水平相关。

王重建等[40]检测211名肥胖者和213名体重正常者的DBP基因rs7041位点基因型，结果显示，肥胖者与体重正常者间DBP基因rs7041位点TG+GG和TT基因型分布频率的差异均有统计学意义，肥胖者rs7041位点等位基因G分布频率显著高于体重正常者，且DBP基因rs7041位点TG基因型携带者的肥胖危险性升高。

3.5 肺病 肺病相关DBP的基因多态性已有广泛研究，已证实DBP作为肺结核病生物标志物具有潜力。王美芹等[41]比较了120例男性慢性阻塞性肺疾病(COPD)患者和112名健康男性志愿者的血清25(OH)D水平、DBP rs2282679位点的基因型和分布频率，结果显示，健康男性志愿者的25(OH)D水平显著高于COPD患者，两者间rs2282679位点的基因型和分布频率的差异均有统计学意义，CC基因型的COPD患病率分别较AA和AC基因型高35.8%和16.7%。由此可见，DBP基因rs2282679多态性与COPD的发生相关，其中CC基因型与COPD易患性、25(OH)D水平关系密切，或可作为COPD易患性筛选的突变位点。

Al-azzawi等[42]也对80例COPD患者[根据1秒钟用力呼气容积与肺活量或用力肺活量的比值(FEV1%)分为轻、中、重组]和80名健康对照者的血清25(OH)D和DBP基因多态性进行分析，结果显示，COPD患者血清25(OH)D水平显著低于健康对照者，DBP中GC1F-1S基因型和GC1F基因型变异频率均显著高于健康对照者，且重度COPD患者中GC1F-1S基因型变异频率显著高于轻度COPD患者。

3.6 肝病 DBP是一种合成于肝脏的多功能血浆球蛋白，在细胞外肌动蛋白和内毒素清除过程中发挥重要作用。1985年，有学者[43]首次发现急性肝衰竭患者的血浆游离DBP水平显著降低。对肝移植患者进行的研究发现，移植后血清总游离25(OH)D和DBP水平均显著升高。由此可见，肝脏的损害能影响维生素D和DBP的代谢。Peng等[44]研究了肝细胞癌易感性与中国人口中VDR和DBP基因多态性的相关性，结果显示，VDR rs2228570和DBP rs7041的多态性可能会增加中国人群对肝细胞癌的易感性。

4 结 论

DBP作为一个群特异性蛋白家族的成员具有多种重要的生物学功能，且常常作为骨代谢的相关指标反映相关疾病。随着对DBP基因多态性的研究，DBP与骨代谢以外疾病的关系日益受到重视。由于不同位点的作用机制不尽相同，相同位点的研究结果存在差异，还有一些未被深入探讨的位点，这些问题都亟待进一步研究加以阐明。国内外对同一位点研究的结论存在差异，考虑可能是由人种、地域和生活环境的差别等多方面因素的影响所致。因此，需要针对不同地域的人群进行独立分析，通过分析各因素之间的相互作用得出客观的结论。相信随着对DBP基因多态性研究的不断深入，必将提高其相关疾病的预防、诊断和治疗水平。