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视神经脊髓炎谱系病(neuromyelitis optica spectrum disorder,NMOSD)是一种罕见的抗体介导的中枢神经系统(central nervous system,CNS)自身免疫性脱髓鞘疾病,全球发病率约为0.3～4.4/10万,据估计在世界范围内有20～300万患者,且亚洲人群的发病率显著高于高加索人群。既往认为视神经脊髓炎(neuromyelitis optica,NMO)是多发性硬化(multiple sclerosis,MS)的一种亚型,但血清中特异性标记物水通道蛋白-4抗体(aquaporin4,AQP4)的发现,不仅证实了NMO是一种独立的疾病实体,更有助于定义NMOSD。NMOSD典型的临床表现包括脊髓炎、视神经炎和(或)顽固性呕吐和呃逆(极后区综合症)。若患者未得到时的治疗,约有一半的患者将进展为不可逆转的失明和严重残疾,三分之一的患者将在首次发作后5年内死亡。该病的高致残率高致死率给社会和家庭带来了沉重的负担,因此,早期诊断和积极的治疗对患者而言至关重要。NMOSD是一种复杂的自身免疫性疾病,其病因和发病机制尚未完全阐明。越来越多的研究表明环境因素和遗传因素共同作用参与疾病的发生进展。深入研究潜在的环境遗传易感因素与NMOSD的相关性,不仅有助于早期对疾病进行综合的风险评估,更有助于疾病的早期诊断和时治疗。因此,本论文将从以下三个部分进行研究:第一部分以环境易感因素肠道微生物为线索,深入研究肠道微生物与NMOSD的相关性,探讨肠道微生物与疾病临床严重程度的关联,进一步以肠道微生物为生物标志物构建NMOSD疾病预测模型,为将肠道微生物作为一种动态监测NMOSD疾病严重程度的无创生物标志物奠定了基础;第二部分探讨了富含脯氨酸的卷曲蛋白2A(proline rich coiled-coil2A,PRRC2A)基因多态性与我国NMOSD的相关性;第三部分研究了肿瘤坏死因子13B(TNF superfamily member 13b,TNFSF13B)基因多态性与我国NMOSD的相关性,与第二部分一起扩大了中国NMOSD患者的易感基因谱。第一部分肠道微生物与视神经脊髓炎谱系病的相关性研究背景与目的:越来越多的研究证据表明肠道微生物在NMOSD的发病中起着重要的作用。然而,目前关于肠道微生物的研究主要在AQP4抗体阳性的NMOSD患者中开展,且结果具有高度的异质性。方法:本研究采用16S r RNA基因靶向V3-V4高变区测序技术,对50例研究对象的粪便样本进行测序,其中AQP4抗体阳性(AQP4~+)NMOSD患者14例(P1,n=14),AQP4抗体阴性(AQP4~-)NMOSD患者8例(P2,n=8),正常对照28名(C,n=28)。结果:AQP4~+NMOSD和AQP4~-的NMOSD患者组与正常对照组在肠道微生物多样性构成上均存在明显差异,某些特定菌属与NMOSD的临床特异性参数密切相关。本研究还鉴定出了9种属级生物标志物与NMOSD密切相关,曲线下面积(AUC)为0.97。结论:首次描述了AQP4~+NMOSD和AQP4~-的NMOSD患者的肠道微生物特征。AQP4~+NMOSD和AQP4~-NMOSD患者都有独特的微生物组成和代谢途径。这些研究结果不仅支持了NMOSD与肠道菌群紊乱相关,而且还提示肠道微生物可作为一种无创的生物标志物成为NMOSD未来个性化治疗的靶点。第二部分PRRC2A基因多态性与视神经脊髓炎谱系病的相关研究背景与目的:NMOSD和MS均为CNS慢性炎性脱髓鞘性自身免疫性疾病,且病因不明。PRRC2A(称BAT2)位于主要组织相容性复合体III类(major histocompatibility complex III,MHC III)区域内,既往研究表明该基因是多种自身免疫性疾病的易感基因,增加疾病的发病风险。最近一项研究证据表明prrc2a蛋白作为一种修饰因子在髓鞘形成过程中起重要作用。因此,本研究旨在探索中国人群中PRRC2A基因多态性与NMOSD的相关性。方法:本研究共纳入121例NMOSD患者,包含50例AQP4+患者,71例AQP4-患者75例MS患者。基于1000G数据库中的中国汉族人群基因数据信息,我们使用Haploview 4.1软件筛选标签单核苷酸多态性位点(tag-SNPs),共筛选出PRRC2A基因上的11个tag-SNPs位点。最后纳入其中的10个tag-SNPs位点进行基因分型其与疾病的相关性分析。结果:基因型分析发现,AQP4+NMOSD、AQP4-NMOSD和MS组分别与4个tag-SNPs(rs2736163,rs2736157,rs2242659,rs9366785)、6个tag-SNPs(rs2736163,rs2736157,rs2242659,rs2736657,rs2261033,rs9366785)和1个tag-SNPs(rs2736163)显著相关。进一步单倍体分析发现,单倍体TCAGCAATAG使AQP4+的NMOSD患者发病风险增加约15倍(p=0.001724,OR[95%CI]:15.398[1.590-149.120]),单倍体ACAATAGTAG使AQP4-的NMOSD发病风险增加约1.8倍(p=0.020270,OR[95%CI]:1.851[1.095-3.129])。但本研究未发现增加MS发病风险的单倍型。结论:PRRC2A作为遗传易感基因,可增加中国汉族NMOSD和MS的发病风险,但与NMOSD关系更为密切。研究结果从临床数据上支持了PRRC2A基因可能参与脱髓鞘疾病的发生,亦进一步扩大了NMOSD患者的易感基因谱。第三部分TNFSF13B基因多态性与视神经脊髓炎谱系病的相关性研究背景与目的:最近,Steri等人利用来自意大利撒丁岛的病例对照样本,对MS患者进行全基因组关联研究,结果显示TNFSF13B基因的变异与MS和系统性红斑狼疮(systemic lupus erythematosus,SLE)的发病显著相关。该变异是一种插入缺失导致3’-非编码区(UTR)的GCTGT变成A(Steri其同事称之为BAFF-var),导致TNFSF13B基因编码的蛋白发生截短,可以逃避micro RNA的抑制作用,增加了可溶性B细胞活化因子(BAFF)的产生。本研究首次在中国汉族人群中探索TNFSF13B基因变异与NMOSD的相关性,并在MS患者中进行验证。方法:本研究共纳入160例MS患者、181例NMOSD患者504名健康志愿者,对研究对象的血液样本进行TNFSF13B基因外显子Sanger测序,对可能引起蛋白功能改变的变异体,进一步构建相关质粒,转染293T细胞,进行功能研究。结果:在1例MS患者中发现一个杂合子变异c.97C>T(p.R33W),在1例NMOSD患者中发现一个3’-UTR变异(c.*14T>C,rs373756878)。此外,在MS组、NMOSD组和健康对照组均检测出c.313G>A(p.A105T,rs201543678)变异位点,但三组之间无显著性差异。采用Mutation Taster,Poly Phen2 and SIFT三种变异位点功能预测软件进行分析,发现c.97C>T(p.R33W)和c.313G>A(p.A105T,rs201543678)可能为良性变异。然而,这三种在线预测软件均无c.*14T>C的功能预测信息,考虑到该点位于TNFSF13B基因的3’-UTR区域内,可能通过与BAFF-var相似的生物学机制增加疾病的发病风险。因此,本研究构建了pmir Glo 3’-UTR荧光素酶报告基因质粒,报告基因结果显示含有pmir Glo 3’-UTR c.*14T>C质粒的转录活性增加,荧光值较pmir Glo 3’-UTR野生型质粒显著增加。结论:我们在中国汉族MS和NMOSD患者中未检出BAFF-var,提示BAFF-var位点具有种族异质性。我们在NMOSD患者中发现一种新的TNFSF13B变异位点,其生物学机制与BAFF-var位点相似,提示TNFSF13B亦可增加我国汉族NMOSD的患病风险。