克罗恩病的影像学最常见改变（克罗恩病变部位表现出不同的诱发基因变异）
克罗恩病的影像学最常见改变（克罗恩病变部位表现出不同的诱发基因变异）结果：本研究纳入了708名CD病人及537名健康对照组人群。在所有病人中，237名病人是回肠型CD（L1），171名病人是结肠型CD（L2），剩下300名是回结肠型CD（L3）。我们一共证实了29种变异中23种与CD关联（P＜0.05）。与健康对照组相比，与回肠型CD相关的有16种变异，与结肠型CD相关联的有7种变异，回结肠型是14种变异（P＜0.05）。回肠型CD与结肠型CD相比较，5个SNPs(17%) 存在差异（P＜0.05）。一个包含23个SNP风险及其优势比（OR值）的遗传模型得分，揭示了对于整个CD患者的0.70的曲线下面积（AUC）。通过分析不同类型的CD，AUC对于回肠和回结肠型CD位点（分别为0.73和0.72）保持在相同水平，但在结肠型CD的患者中降至0.66。方法：采用TaqMan单核苷酸多态性等位基因鉴别方法分析19个位点的29个SNPs来评估其不同作用并联合分析所
编者按：不同的基因，不同的部位，不同的转归，是否可以期待，不同的治疗靶点？
翻译丨浙江大学医学院附属第一医院消化科 陆超 虞朝晖
来源｜医学界消化频道（CCCF—IBD学习驿站出品）
Crohn's Disease Localization Displays Different Predisposing Genetic Variants
Orazio Palmieri Fabrizio Bossa Maria Rosa Valvano Giuseppe Corritore Tiziana Latiano iuseppina Martino Renata D'Incà Salvatore Cucchiara Maria Pastore Mario D'AltILia Daniela Scimeca Giuseppe Biscaglia Angelo Andriulli Anna Latiano
摘要：
背景：克罗恩病（CD）是具有不同临床表现的病理学病症，这反映了基因和环境因素的相互作用。近年来，有研究强调三个基因标志（NOD2 MHC 和MST1）与CD的病变部位相关，这表明基因变异可导致CD发病部位的改变。之前已有研究表明基因标记与炎症性肠病有关，本研究拟在CD患者中检测基因标记以便更好的分析回肠型、回结肠型、结肠型CD与基因之间的关联性，并明确不同的遗传背景是否对不同类型CD发病之间关系。
方法：采用TaqMan单核苷酸多态性等位基因鉴别方法分析19个位点的29个SNPs来评估其不同作用并联合分析所有标记。
结果：本研究纳入了708名CD病人及537名健康对照组人群。在所有病人中，237名病人是回肠型CD（L1），171名病人是结肠型CD（L2），剩下300名是回结肠型CD（L3）。我们一共证实了29种变异中23种与CD关联（P＜0.05）。与健康对照组相比，与回肠型CD相关的有16种变异，与结肠型CD相关联的有7种变异，回结肠型是14种变异（P＜0.05）。回肠型CD与结肠型CD相比较，5个SNPs(17%) 存在差异（P＜0.05）。一个包含23个SNP风险及其优势比（OR值）的遗传模型得分，揭示了对于整个CD患者的0.70的曲线下面积（AUC）。通过分析不同类型的CD，AUC对于回肠和回结肠型CD位点（分别为0.73和0.72）保持在相同水平，但在结肠型CD的患者中降至0.66。
结论：我们的发现重新肯定了CD患者至少存在三种不同类型，并且三种主要类型存在独特的遗传特征。
Abstract
Background
Crohn's disease (CD) is a pathologic condition with different clinical expressions that may reflect an interplay between genetics and environmental factors. Recently it has been highlighted that three genetic markers NOD2 MHC and MST1 were associated to distinct CD sites supporting the concept that genetic variations may contribute to localize CD. Genetic markers previously shown to be associated with inflammatory bowel disease (IBD) were tested in CD patients with the aim to better dissect the genetic relationship between ileal ileocolonic and colonic CD and ascertain whether a different genetic background would support the three disease sites as independent entities.
Methods
A panel of 29 SNPs of 19 IBD loci were analyzed by TaqMan SNP allelic discrimination method both evaluating their distinct contribute and analyzing all markers jointly.
Results
Seven hundred and eight CD patients and 537 healthy controls were included in the study. Of the overall population of patients 237 patients had an ileal involvement (L1) 171 a colonic localization (L2) and the 300 remaining an ileocolon location (L3). We confirmed the association for 23 of 29 variations (P < 0.05). Compared to healthy controls 16 variations emerged as associated to an ileum disease 7 with a colonic disease and 14 with an ileocolonic site (P < 0.05). Comparing ileum to colonic CD 5 SNPs (17%) were differentially associated (P < 0.05). A genetic model score that aggregated the risks of 23 SNPs and their odds ratios (ORs) yielded an Area Under the Curve (AUC) of 0.70 for the overall CD patients. By analyzing each CD location the AUC remained at the same level for the ileal and ileocolonic sites (0.73 and 0.72 respectively) but dropped to a 0 66 value in patients with colon localization.
Conclusions
Our findings reaffirm the existence of at least three different subgroups of CD patients with a genetic signature distinctive for the three main CD sites.
文献来源：PLOS ONE | DOI:10.1371/journal.pone.0168821 January 4 2017
前言：
克罗恩病（CD）是具有不同临床表现的病理学病症，这反映了基因和环境因素之间独特的相互作用。至今为止，超过180个基因或位点与CD的易感性相关。这其中，有138个位点增加了CD和溃疡性结肠炎（UC）的发病风险，而42个位点则是是CD所独特的，虽然每一个突变都有小的个体差异。确定CD临床过程的主要决定因素有疾病定位、临床表现、疾病发病年龄和肠外表现。虽然疾病表现和肠外表现会随着CD病程的进展而有所变化，而病变部位却很少改变，这也许可作为定义不同类型CD的线索。最近，Cleynen I.等人强调了与不同类型CD相关的三种基因标记（16q12 / NOD2，6p21 / MHC和3p21 / MST1），这表明基因变异可导致CD发病部位的改变。通过基因分析，结肠型CD具有不同于回肠型CD和UC表达的特殊位点。虽然使用基因标志改进CD分子分类的前景已被广泛评估，但仅NOD2突变和回肠型CD之间的关联已经被明确验证。
在之前的工作中，我们测试了一组19个位点的29个SNPs，发现与炎症性肠病（IBD）的疾病部位相关，更仔细分析回肠型、回结肠型、结肠型CD之间的基因关联，明确不同的遗传背景是否对不同类型CD发病之间关系。
研究对象和方法：
病人
我们在消化内科和儿科转诊中心招募了708个CD患者，这些均在在IBD遗传研究的框架下，此遗传研究是1998年开始的一个多中心协作研究，由IRCCS的胃肠道疾病部门负责，位于意大利“Casa Sollievo della Sofferenza '医院。从CD病人中获得的403份DNA样本与国际IBD基因联盟项目共享，也包含于我们前期工作中。无炎症疾病个人史或家族史的537份健康血液标本也包含在本研究中。病人的特征和临床数据被储存于匿名数据库中。研究和实验协议获得了“Casa Sollievo della Sofferenza”医院伦理委员会的批准（N.12701/08），并按照赫尔辛基批准的指南进行。所有参与者在研究开始前签署了知情同意书。
CD的诊断基于Lennard Jones标准，根据蒙特利尔的分类，仅限于末端回肠，有或没有盲肠涉及的，被标记为L1，仅涉及结肠的标记为L2，定位于回结肠的标记为L3，疾病定位于上消化的标记为L4。
基因型分型：
使用Qiagen DNA Blood Kit程序（Qiagen，Hilden，Germany）从外周血中提取DNA。使用TaqMan SNP等位基因鉴别方法，通过AB17900HT序列检测系统（Applied Biosystems Inc.，Foster City，CA）在“Casa Sollievo della Sofferenza”（圣乔瓦尼罗通多，意大利）医院对所有患者和对照组进行基因分型以获得19个位点的29个单核苷酸多态性。
两名调查员通过筛选可用的文章获得所研究的SNPs列表。选择了包含精细制图或者GWAs研究的18个基因组位点的26个CD相关SNPs。最终，我们在由Cleynen等人鉴定的包括HLA基因座的那些变体：SNP rs6930777，rs9268832和SNP rs9267798，而不是与前者的连锁不平衡中的rs4151651型（在CEU群体中D'= 0.82和r2= 0.62）。
数据分析：
使用SPSS软件版本14.0（SPSS，Chicago，IL，USA）和Haploview 软件4.1(http://www.broad.mit.edu/personal/mpg/haploview)进行单变量和多变量逐步逻辑回归。我们测试了所有研究的多态性的等位基因频率与Hardy-Weinberg平衡的一致性。通过Pearson's χ2检验（或恰当的Fisher检验）评估SNP的等位基因和基因型关联。与对照组相比较，评估不同类型CD（回肠，回结肠和结肠）的优势比和95％置信区间（CI）。在校正多种比较后，将逐步逻辑回归模型应用于与性状显著相关的所有变异。这一方法需考虑量效反应（杂合子或纯合子）以及基因间可能发生的相互作用。在多次检测的Bonferroni校正后，我们认为小于0.05和2.6e-3的P值是有意义的。
此外，为了估计多个易感性位点对疾病状态的预测价值，我们基于病例对照研究中有意义的SNPs（P <0.05）和它们各自的优势比构建了基因危险评分（GRS）。我们基于与CD风险相关的SNPs所携带的风险等位基因的数量给每个受试者分配一个分数。我们将常见等位基因纯合子携带者命名为“0”，将杂合子命名为“1”，将稀有等位基因纯合子命名为“2”，每个位点（2 1 0）的风险等位基因的数量乘以它们对应的效应大小的β-系数[log(OR)]，并在每个个体所携带的GRS评分中进行总和。对于OR值，我们使用从CD和健康对照组获得的“阳性”评分。我们使用ROC曲线来测量不同GRS分割线上的曲线下面积，敏感性和特异性。
结论：
病例-对照研究
分析的SNPs的等位基因频率符合在不同类型CD中（回肠型CD，回结肠型CD和结肠型CD）预测的Hardy-Weinberg平衡（P> 0.05）。CD患者的临床和人口统计学特征如表1所示。
多态性与CD间的关联
在CD患者和对照之间比较分析了29个SNP的等位基因频率，结果如表2所示。我们证实了26个被挑选的变体中的23个与CD的关联，然后三个定位于HLA区域的SNP没有一个与CD之间有相关性。观察到的最有意义的关联是在NOD2基因中的变体rs2066844[P =1.0e-5 OR2.1(1.5–1.3)]，rs2066845[P=9.0e-8 OR 4.0(2.3–6.9)]和rs2066847[P=1.4e-6 OR2.9(1.8–4.6)]，在IL23R基因中的rs7517847 [P = 4.2e-7 OR 0.6 (0.5±0.8)]以及在IRGM基因中的rs1000113[P = 4.3e-6 OR 1.7 (1.4±2.2)]。
位于TNFSF15基因的SNPs的rs4263839 [P=1.0e-5 OR1.5(1.3–1.8)]和MAP3K7IP1基因附近的SNP的rs2413583 [P=7.0e-5 OR1.5(1.2–1.9)]发现有意义的关联。定位于包含IL10 GCRK and TAGAP基因的位点上的SNPs并未发现统计学意义。
回肠型：
当与健康对照组相比较时，29个SNPs中16个变体表现出与回肠型CD发病相关（P＜0.05）（见表3）。所有的这些变体涉及到12个位点。属于先天免疫通路的NOD2和MAP3K7IP1基因显示出最强的关联。三个NOD2多态性风险基因型的携带者显示出明显统计学意义，即rs2066844 [P = 1.4e-6 OR 2.8 (1.8–4.3)] rs2066845 [P = 1.2e-5 OR 3.8 (2.0–7.1)] 和 rs2066847 [P = 6.5e-7 OR 3.7 (2.1– 6.4)]。在单变量分析中，至少一种NOD2变体的存在与局限的回肠型CD高风险相关[P = 9.6e-15 OR 3.8 (2.7–5.3)]。相似的是，IRGM基因载体中的变体rs1000113和rs4958847和MTMR3基因载体的rs713875多态性与回肠型CD的风险增加有相关性，分别为[P = 6.0e-5 OR 2.0 (1.5– 2.9)] [P = 0.005 OR 1.6 (1.1–2.2)]和[P = 0.003 OR 1.8 (1.2–2.7)]。 所有剩余的SNPs涉及到了回肠型CD的风险。特别是，3p21位点上名为rs9858542（BSN）和rs3197999（MST1）的标志物表现出最高的相关性：分别是[P = 0.003 OR 1.6 (1.1–2.4)]和[P = 0.02 OR 1.5 (1.1–2.1)]。一些变体对定位于回肠的CD具有保护作用。 主要涉及到对于MAP3K7IP1基因座上的rs2413583[P = 0.003 OR 0.2 (0.04–0.6)]的小基因型（aa）的载体以及对于携带位于IL23R基因中的rs7547847的'aa'基因型的那些载体。
此外，我们对所有使用Bonferroni校正后进行多重比较（p <2.6e-3）有意义相关的剩余变异应用多步骤逻辑回归方法。对于NOD2，我们考虑了至少一种变体的存在。所有的变异与回肠型CD独立相关。特别是，至少发生一个NOD2基因突变[P = 6.9e-10 OR 3.8 (2.5±5.8)]，及rs9858542（BSN）[P = 6.6e-5 ，OR 2.2 （1.5-3.3）]和rs10000113（IRGM）[P = 4.7e-4 ，OR 2.1（1.4-3.2）]突变具有发生回肠病变的风险。而那些携带rs7517847的aa基因型被证明对回肠型病变具有保护作用[P = 0.01 OR 0.4 (0.2±0.8)]。尚未发现一个基因与其他基因之间的统计学相互作用的证据（ P > 0.05）。
结肠型：
当与健康对照组相比较时，7个位点的7个（24％）SNP与结肠型CD相关（表3）。最具有相关性的是基因IL23R，MST1和10q21位点上的那些变异。特别的是，rs7517847（IL23R）的'aa'基因型赋予保护作用[ P = 0.005，OR 0.40（0.2-0.8）]，而变体rs10076169（ZNF365）的'AA'或'Aa' rs3197999（MST1）具有更高的风险：分别是[P = 0.005，OR 1.9（1.2-3.0）]和[P = 0.007，OR 1.9（1.1-2.4）]。在应用Bonferroni校正后，所有先前的关联都无效。
回结肠型：
对于该型CD，属于9个位点的14个SNPs表现出了显著的相关性。NOD2的多态性表现出最高相关：rs2066844 [P = 0.002 OR 1.9 (1.3–3.0)] rs2066845 [P = 4.3e-9 OR 5.0 (2.8–8.9)] 和 rs2066847 [P = 3.7e-6 OR 3.3 (1.9–5.6)]。其中至少有一个突变的携带者有患回结肠病变的风险[P = 5.0e-11 ，OR 2.9（2.1-4.1）]。处于IRGM基因上的两个变体：rs1000113 [P = 2.3e-6 OR 2.2 (1.6–3.1)] 和rs4958847 [P = 0.001 OR 1.7 (1.2–2.3)]，都与回结肠定位相关。 ZNF365基因的SNP rs10761659也与该CD类型相关联[P = 0.001，OR 1.6（1.1-2.3）]。
位于IL23R基因的两个SNP即rs11209026 [P = 0.003，OR 0.5（0.3-0.8）]和rs7517847 [P = 0.005，OR 0.5（0.3-0.8）]对回结肠型CD提供保护作用。TNFSF15基因的SNP rs4263839也与该类型定位相关[P = 0.001，OR 0.3（0.2-0.7）]。 在多步逐步逻辑回归分析中，除IRGM基因中的rs4958847之外的所有变异都是回结肠CD定位的独立预测因子。特别的是，至少一个NOD2突变[P = 2.1e-7 ，OR 2.9（1.9-4.3）]的携带者及有患结肠疾病的风险，包括rs10761659 (ZNF365) [P = 6.6e-4 OR 2.1 (1.4±3.1)]和rs10000113 (IRGM)[P = 2.8e-4 OR 2.0 (1.4±3.0)]。rs4263839（TNFSF15）中“aa”基因型的携带者对患回结肠疾病具有保护作用[P = 0.04，OR 0.4（0.2-0.9）]。尚未发现表明这些基因之间的统计上相互作用的证据（ P > 0.05）。
回肠型VS结肠型:
通过比较回肠和结肠型CD，4个位点中的5个SNP（17％）差异表达（P <0.05）（表3）。特别是，携带位于rs2066844 [P = 0.02 OR 1.9 (1.1–3.2)] 或者 rs2066847 [P = 7.2e-5 OR 5.8 (2.2–15.0)]NOD2上风险基因型'aa' 'Aa'的病人，或者是携带3个NOD2标志中至少一个的病人，表现出有意义的相关性。相比之下，rs2413583（MAP3K7IP1）上的'aa'基因型对回肠型CD有保护作用[ P = 0.02，OR 0.2（0.04-0.9）]。
回结肠型VS结肠型：
通过比较两个类型疾病，3个SNP（10％）显示为有意义相关（表3），NOD2基因的SNP rs2066847显示出最高的相关性[P = 2.2e-4 ，OR 5.1（2.0-13.2）]。 至少携带 3个NOD2突变中一个的携带者有患回结肠疾病的风险[P = 4.2e-6 ，OR 2.2（1.4-3.4）]。此外，TNFSF15的SNP rs4263839对回结肠型CD有保护作用[P = 0.04，OR 0.43（0.2-1.0）]。
回结肠型VS回肠型：
回结肠和回肠型CD之间仅有2个（7％）变异在统计学上有差异：ZNF365基因的SNP rs10761659增加回结肠CD风险[P = 0.047 OR 1.5 (1.0±2.3)]，NKX2 / 3基因的变异rs11190140表现出对回结肠型CD的保护作用[P = 0.04 OR 0.6 (0.1±1.0)]。无论是在NOD2阳性或阴性患者中，吸烟者和非吸烟者的并无统计学差异（P = 0.067）。
累计遗传风险评分：
我们搜集来自与CD相关的23个遗传变异体的信息，并将每个核苷酸多态性的作用结合到遗传风险评分（GRS）中。在整个CD队列中，曲线下面积（AUC）为定为0.70，并把5.5个等位基因作为分割点（P = 8.6e-20 ;灵敏度= 0.83;特异性= 0.46）。通过与健康组对照来分析每个类型CD，发现回肠型CD（AUC = 0.73; P = 5.4e-13 ;敏感性= 0.85;特异性= 0.46）和回结肠型CD（AUC = 0.72;P =3.2e-14 ;灵敏度= 0.83;特异性= 0.46）的曲线下面积升高；而我们发现单纯结肠型CD患者的AUC是0.66（P = 1.4e-6;灵敏度= 0.80;特异性= 0.46）。随后，我们考虑了在本研究中，联合与CD有意义相关的23个遗传标记之后，单纯回肠型或者结肠型之间的鉴别能力。所得的GRS在区分结肠型与回肠型CD中表现差：AUC = 0.58; P = 0.03。 当我们在分析中仅考虑NOD2（rs2066844和rs2066847），NKX2 / 3，MAP3K7IP1和MTMR3 SNP时，结果得到明显的改进：AUC = 0.60; P = 2.7e-3 ; 灵敏度= 0.52; 特异性= 0.65。
讨论：
全基因组关联研究，免疫芯片和荟萃分析发现CD患者不同的易感基因位点和可能的候选基因，可能会影响疾病的倾向。大多数涉及到的基因与先天性和适应性免疫、细菌识别、自噬相关机制有关。累计证据支持这样一个概念：先天性细胞免疫缺乏，主要是由于NOD2基因上三个主要突变，在CD中尤为关键，并且可以帮助将其与UC区分开。另一方面，血清学和粪便生物标记虽然具有成为监测IBD病程的预测模型基础的潜力，但在区分CD或UC患者或确定不同类型CD方面具有不一致性。
最近，由国际IBD遗传联盟进行的大型基因型-表型研究强调了三个基因位点即16q12 / NOD2，6p21 / MHC和3p21 / MST1在调节胃肠道内CD的位置中具有指导作用，其中16q12 / NOD2基因位点作为回肠疾病的主要决定因素，而6p21 / MHC位点主要与结肠疾病相关。
本工作的目的是评估使用一组遗传标记物来预测CD临床类型，并使用该信息对患者进行分层以获得更有效的靶向药物治疗。
在一项病例对照研究中，我们发现了23个变异位点与CD和IBD相关，而在Cleynen的建议中提到的HLA标记没有一个有相关意义。 正如预期，我们观察到NOD2，IL23R，IRGM，TNFSF15和MAP3K7IP1基因的变异是最有意义的。
考虑3个NOD2主要突变，至少有一个突变的携带者取得了最大相关性。当与健康对照组对比，我们将回肠和回结肠型CD患者的整个队列分选时，这些数字仍然是有意义的。 L1007fsX（rs2066847）变体的至少一种风险基因型的携带者在统计学上与回肠型定位相关。根据Cleynen报道，NOD2基因驱使与回肠和回结肠疾病位置的关联，并且L1007fsX变异是两者之间的最佳标记。吸烟习惯在NOD2阴性患者组中仅与回肠参与有微弱的相关性，尽管吸烟是CD发病机制中最常见的危险因素之一。
我们还发现IRGM基因存在相关性，其通过调节响应于细胞内病原体的自噬而在先天免疫应答中起作用。 在Wellcome Trust Case-Control Consortium GWAs研究中，发现IRGM基因的两个多态位点与CD风险相关。此外，在以前的研究中，我们发现这些多态性与CD的侵袭性行为显著相关。在本研究中，我们确认了IRGM基因的两个变体的数据。详细讲来，对于该基因的rs1000113变体，我们发现了与回肠和回结肠型CD的强关联。此外，对于rs4958847变体，与回结肠型CD患者的关联性则更高。我们必须承认，在应用Bonferroni校正后，这些关联的意义减弱了。
有趣的是，在本研究中分析的基因，即TNFSF15和MAP3K7IP1，被证明对于CD的进展具有保护作用。一项日本队列研究和之前意大利患者队列研究，其中原始数据结果提示TNFSF15基因与CD强烈相关。该基因编码的称为TL1A的蛋白质在肠道内对抗病原体中发挥防御作用。 我们发现CD队列与该基因的rs4263839变异相关：“aa”基因型的载体似乎在结肠和回结肠型CD中起到保护作用，而不是回肠型CD。 相反，MAP3K7IP1基因的rs2413583对回肠型CD起到保护作用。由Franke等人证实，这些变化在CD相关。我们的研究第一个独立确认标记rs2413583在回肠型CD中发挥保护作用。
在本研究中，我们分析了位于位点3p21上的两个SNP，包括BSN和MST1。这个基因座是国际联盟在基因型-表型研究中相关的三个位点之一，并影响我们以前工作中CD患者的肠外表现的发生。结果表明，两种标记均与CD相关，尽管Bonferroni校正后，只有rs9858542仍然与回肠定位相关;在多步逐步逻辑回归分析中仍然保持意义。相反，在我们的CD群体中未检测到与HLA区域的SNP的任何关联。 这些数据与Cleynen研究形成鲜明对比，Cleynen中HLA标记在结肠型CD中占优势。本研究中小数值样本可能掩盖了HLA对结肠CD的影响。
即使新出现的结果显示出临床益处，在基因型风险评分中包括CD单个相关变体所提供的所有信息的价值是本研究的一个重要组成部分。事实上，即使AUC值仅为0.70（ P = 8.6e-20 ），基于23个单一变异的基因型风险评分被证明在统计学水平上，具有诊断CD的意义。与对照组相比，当将分析限于单纯回肠型CD（AUC = 0.73; P = 5.4e-13 ）或回结肠型CD（AUC = 0.72; P = 3.2e-14）时，AUC值小幅度增加，但AUC值在有结肠受累者中降低（AUC = 0.66; P = 1.4e-6），与之前的研究结果相似。
到目前为止，还没有可用于准确预测发生克罗恩病风险的遗传标记。这里我们强调，到目前为止，被鉴定为与CD相关的标志物实际上更明确地与CD疾病的回结肠型和回肠型相关，而单纯结肠型CD与基因的关系仍然缺乏大量证据支持。
总的来说，虽然缺乏基因位点分析组，我们的发现再一次证实了至少三种不同的CD患者亚组的存在，及三个主要CD类型的遗传特征。这些结果也许在未来的工作中具有治疗意义，发现某一个特定治疗靶点对特定类型CD具有比其他类型CD更好的效果。
（本文仅作学术交流用途）
（编辑及整理： 夏璐）
