文摘
筛查基因多态性的现成技术可以用来解释inter-individual变化在一个典型的职业间质性肺疾病,如煤炭工人肺尘埃沉着病(CWP)。
本文的目的是描述候选基因选择从广泛的细胞因子和生长因子,并讨论了应用程序和缺陷在使用它们作为生物标志物CWP易感性。候选基因的选择主要是基于观察表型变化支气管肺泡灌洗(BAL)液体或BAL CWP患者的细胞或动物实验使用石英纤维发生的代理。
本文还回顾了研究执行验证肿瘤坏死因子基因型和表现型CWP。
最后,提出了多个标记方法应该使用易感性CWP。这涉及到两个细胞因子的测量(肿瘤坏死因子,转化生长因子β)改善教派的高和低风险组。
这项工作得到了煤钢共同体等赠款授予7263/03。
尽管关闭煤矿在大多数西欧国家,煤炭工人肺尘埃沉着病(CWP)仍然是一个经常遇到间质性肺病(ILD)只影响一个小比例的暴露。CWP通常分为两个阶段:简单的肺尘埃沉着病(SP)、纤维化仍然有限,和进步巨大的纤维化(及),表现为病灶周边广泛纤维化反应和混浊> 1厘米。历史上,有很多不同的方法来解释种群中描述的易感性之间的显著区别的矿工暴露于粉尘类型和浓度相等。最近的方法评估基因多态性的主要组织相容性复合体(MHC)系统1,2。以来的原始发现Heppleston,斯泰尔斯3silica-exposed巨噬细胞产生的因素,刺激胶原蛋白的生产由成纤维细胞生长因子和细胞因子的极大发展,现在出现在粒子诱导纤维化细胞因子发挥作用4- - - - - -6。这些问题也由Nemery审查报告中et al。7在这个补充。
当接触煤尘,肺组织可以启动反应的三种类型:1)积累和下呼吸道的炎症细胞的活化;2)纤维母细胞增殖;和3)增强合成和/或细胞外基质组件的故障。趋化因子、细胞因子和生长因子爆发中发挥至关重要的作用,这些反应的级数和终止。身体的研究集中在肿瘤坏死因子(TNF)高α在重要的促炎细胞因子在早发性炎症引起的颗粒,脂多糖(LPS)和过敏原。至关重要的动物实验被牌和同事报道8,9,表明silica-induced肺纤维化可以改善使用特定anti-TNF抗体,可溶性TNF-receptors的注入,复合物自由TNF,可以预防和减少现有的纤维化。布罗迪和同事10- - - - - -12表明TNF受体应承担的淘汰赛老鼠防止硅的纤维发生的影响10和石棉11,纯系小鼠未能开发在石棉纤维化模型降低了TNF和转化生长因子(TGF)β表达的肺12。人类研究已经证明了TNF水平上升,TNF受体brochoalveolar灌洗(BAL)、血清和组织标本的各种间质性肺疾病。更具体地说,在CWP患者或及肿瘤坏死因子从肺泡巨噬细胞释放的变化,以及白介素(IL)高6 TGFβ,应承担的单核细胞趋化蛋白(MCP - 1)应承担和血小板衍生生长因子(PDGF)指出13。此外,TNF和IL 6应承担的信使核糖核酸(mRNA)已被证明是高肺组织活检肺的煤矿工人,特别是在地理区域煤尘14。
易感性研究:基因型
发病机制中的关键作用的细胞因子的CWP,结合当前屏幕的基因多态性的能力,应该煽动搜索基因位点的改变引起表型变化mRNA的稳定性或翻译产品15。
表1⇓总结了许多基因和候选基因可能与CWP的发病机制有关,并概述了进一步筛选候选人。这种选择主要是基于表型的变化观察到细胞球或者落下帷幕的CWP患者,或动物实验使用石英纤维发生的代理。从列出的因素,只有TNF,葡萄糖6磷酸脱氢酶(G6PDH)应承担的应承担的地理,谷胱甘肽S转移酶(GST)量多晶型物一直在评估与ILD的关系。多态性被定义为结构修改,发生在一个特定的基因位置> 5%的个体,并优先与改变相关的转录/翻译产品水平。销售税和G6PDH多态性几乎缺席表型活动,并已与石棉肺结节病28。在TNF基因多态性在238−−308−376和+ 489已报告基因的位置。以往的经验显示,量308过渡变形被认为更频繁地与SP矿工16;另一项研究表明,只有+ 489多态性是不同的慢性阻塞性肺病(COPD)患者17。有趣的是,一个增加一个308变形被发现与铍中毒病例对照研究比较对象的控制31日。多态性曾被观察到在某些因素活跃在炎症细胞的招募,如巨噬细胞炎症蛋白(MIPs), PDGF, TGFβ和MCP 1。
MCP 1是由几个应承担的炎性细胞,包括上皮细胞、成纤维细胞、单核细胞和巨噬细胞,是一个主要为单核细胞化学引诱物。浓度的增加MCP 1球液中发现了应承担的CWP患者,以及上层清液的在体外肺泡巨噬细胞的文化。免疫组织化学分析表明,除了巨噬细胞,成纤维细胞和II型细胞可能参与的增强生产MCP 1 CWP患者20.。然而,最近发现多态性(表1所示⇑)没有与CWP或及。
地理IL 6是由大多数有核细胞,包括单核细胞、肺泡巨噬细胞、内皮细胞、成纤维细胞和B和T细胞32。基因编码IL高6位于染色体7和IL 6分子有不同的大小从17 - 85 kD。C / G多态性被发现在174−网站,C等位基因是降低等离子体水平的IL 618。发现人类巨噬细胞释放IL 6应承担的煤尘,但有趣的是,不是为了应对二氧化硅和二氧化钛33。
三种哺乳动物的TGFβ应承担的蛋白质已经被描述,即。TGF高β1 TGFβ2应承担和TGFβ3应承担的份额∼70%的同源性34。基因编码TGFβ蛋白位于19号染色体和TGFβ应承担的主要来源包括血小板、肺泡巨噬细胞、单核细胞和中性粒细胞35。自从TGFβ分泌应承担的潜在形式不能绑定到它的受体,其激活在活的有机体内(如。通过蛋白水解酶)被认为是一个重要的管理步骤。Vanheeet al。5报道TGFβ应承担的浓度增加的流体简单CWP患者,而落下帷幕的流体及患者和nonexposed控制浮层。他们还表明,巨噬细胞上清液从简单的CWP患者,但不是及病人,抑制纤维母细胞生长在体外,这“antifibrotic”效应可以废除,anti-TGFβ抗体13。此外,其他研究已经表明,TGFβantifibrotic属性,其应承担的pro / antifibrotic行动可能浓度36。显然,还需要进一步的研究来阐明这些矛盾的发现。最近的一份报告发表在抽象形式,这在ILD链接表现型和基因型24,而其他人则显示与肺移植后异体反应25或与血压37。
克拉拉细胞分泌蛋白(CC16)是一个16 kD抗炎蛋白主要表达的nonciliated细支气管分泌细胞,最近被确定为一个基因型和表型哮喘风险因素29日。38 / G过渡与降低血浆CC16水平和哮喘的患病率增加(比值比(或)= 4.75,p < 0.04)。克拉拉细胞增生的观察后大鼠慢性接触各种煤粉尘和石英38应该在CWP刺激CC16多态性的进一步调查。最后,应该意识到,研究识别新的风险因素通常设计为病例对照研究,即使受试者的数量足够高,结果可能是少了让人安心的可怜的匹配为风险变量,如吸烟、职业暴露和宪法的因素。这些因素需要被考虑在研究设计。
对煤炭工人肺尘埃沉着病:表型的研究和他们的陷阱
以前的TNF和CC16的例子16,29日表明,找到一个基因型不一定影响表型的表达增加,而且它在很大程度上决定了风险的表型。在肿瘤坏死因子的情况下,−308 g /过渡,更频繁的矿工中CWP,并不与coal-induced TNF释放煤尘刺激单核细胞,表现型同期建立SP的进展的危险标志36。同样,一个纯合子患者38克拉拉细胞蛋白质的基因转变,降低血浆CC16水平,血浆水平导致不同的风险校正估计(或= 1.83)哮喘比纯粹的基于基因型(或= 4.78)。环境暴露是主要的决定因素的发生率CWP,这一事实暴露与疾病的存在会影响表型标记必须考虑。
验证肿瘤坏死因子作为生物标志物在煤炭工人肺尘埃沉着病
许多研究已经评估单核细胞或巨噬细胞肿瘤坏死因子释放与接触煤尘,定义为年的地下工作,呼吸道接触或其他指标(表2⇓)。从这些研究,可以得出几个结论暴露标志本身的影响,没有疾病的干扰。首先,间接证据表明,在煤矿工人接触煤尘没有CWP,系统性巨噬细胞和单核细胞preactivation发生39,40。与自发的单核细胞肿瘤坏死因子释放,TNF发布针对煤尘在主动控制矿工nondust-exposed相比更高的控制。此外,这种差异已经不再明显,当矿工接触煤尘停止36。这个启动也被报道在气管内的后腹膜巨噬细胞滴剂二氧化硅的老鼠45,因此,这些细胞没有直接接触的粒子。这可以解释为一个更稳定的细胞因子的释放到血液中,引起upregulation单核细胞肿瘤坏死因子的表达式。虽然启动应该被视为接触煤尘的副效应,和不一定相关疾病,有强有力的证据表明,肿瘤坏死因子释放单核细胞或血浆肿瘤坏死因子不是与实际或累积暴露有关。大多数研究(表2⇓),试图评估肿瘤坏死因子释放之间的关系和个人接触使用underground-yrs暴露估计和多元线性回归模型中没有发现重大的关系36,40,41,44。还应该认为exposure-yrs不是特别精确的曝光估计,说明了一个更精致的暴露估计的情况下之前匹配和控制地下年(20±5年)。而exposure-yrs导致15 - 25 underground-yrs的一种变体,随后从矩阵分析相同的矿工透露的一个变体暴露10 - 200 g·h·m−336。此外,这更为严重的估计没有导致个体暴露估计和单核细胞肿瘤坏死因子之间显著相关。
有一些迹象表明,单核细胞肿瘤坏死因子释放作为表型生物标志物是受疾病影响的过程。不幸的是,这些数据来自横断面研究在不同阶段的CWP /及矿工39- - - - - -41,很少有后续研究进行区分个体适应的标记或疾病进展的影响。
唯一的后续研究进行了迄今为止表明的矿工(n = 6) 5年期间疾病进展36已经有了高水平的dust-induced TNF释放开始时,并没有改变特别是在后续(图。1⇓)。这表明dust-induced单核细胞肿瘤坏死因子释放是一个宪法标志,这不是高度受到疾病本身的影响。相反,低剂量(3 ng·毫升−1)LPS诱导释放肿瘤坏死因子减少应承担的五个人,只有在一个人还显示越轨行为dust-induced TNF释放(图1 b⇓)。就像在总群,自发肿瘤坏死因子释放减少明显在这群(p = 0.046, Wilcoxon等级测试),这是归因于停止曝光。
改变一个)dust-induced单核细胞肿瘤坏死因子(TNF)释放和b)低脂多糖(LPS)全身(3 ng·毫升−1)单核细胞肿瘤坏死因子释放的六名矿工显示进展简单的煤炭工人肺尘埃沉着病一个5年随访期间。个人数据之前在组平均值36。无显著差异被认为与持续的疾病),而减少在b) (p < 0.05,显著Wilcoxon测试)。
多个标记方法:未来
一种方法最小化与接触的互动/疾病和达到更好的风险估计,是使用多个标记相同的个体,是否使用基因型,表现型或两者兼而有之。由于外周血单核细胞也TGFβ应承担的重要来源,其释放在同一单核细胞上清液之前用于确定肿瘤坏死因子释放36被评估。这项研究的主要目的是评估个人间的差异中细胞因子释放nondust-exposed控制与学科长期接触煤尘,以及简单的CWP。进一步研究的目的是将这种模式的细胞因子释放矿物粉尘暴露,并确定这些细胞因子,独立或与肿瘤坏死因子相结合,可以用作“CWP多个标记”。单核细胞分离和刺激如前所述36。附着单核细胞与煤尘刺激(5毫克·毫升−1)或二氧化硅粒子(0.5 mg·毫升−1)。每个单独的基线和18 h刺激细胞因子释放没有粉尘的测定。实验条件是基于释放肿瘤坏死因子的最优条件35,39。TGFβ1应承担的(积极的和潜在的形式)是衡量一个酶联免疫吸附试验(ELISA),如前所述13。
之前报道,肿瘤坏死因子释放后煤尘的刺激单核细胞是高矿工nonexposed受试者相比(表3所示⇓)。与戈塞特的观察et al。33,silica-stimulated肿瘤坏死因子释放低于煤炭dust-stimulated释放所使用的浓度。自发的,以及煤和二氧化硅dust-stimulated TGF释放,在矿工nonexposed相比明显高于个人。然而,在使用浓度、总TGF必经β1释放尘埃——或者silica-stimulated单核细胞明显低于基线版本,这表明一些吸收可能发生了。个体肿瘤坏死因子之间的相关性,TGFβ1水平依赖于组织,导致交叉表的特定组合的发展这两个细胞因子与疾病、年龄和曝光。个人被分成四组,根据得分高低从tertile释放;受试者在中间范围被丢弃。
这一分析表明,没有一个nonexposed个体有较高的转化生长因子释放,虽然只有三12高释放肿瘤坏死因子(表4所示⇓)。相比之下,没有一个矿工与煤炭工人肺尘埃沉着病显示低或高释放肿瘤坏死因子和同时转化生长因子β应承担的。基于上述结果,建议,除了肿瘤坏死因子释放,生产由单核细胞转化生长因子β应承担的降低对煤炭工人的肺尘埃沉着病,结合测量转化生长因子β和肿瘤坏死因子是一个强大的标记的煤炭工人肺尘埃沉着病。
确认
作者要感谢群矿工的持续合作。作者还要感谢p·戈塞特和b . Wallaert巴斯德研究所(法国里尔)测定单核细胞转化生长因子β应承担的上层清液。
- 收到了2001年3月8日。
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