论文部分内容阅读
健康长寿是一个受遗传因素影响的复杂性状,也是健康老人的标志。近年来研究证明延缓衰老和寿命延长受基因控制。这些基因多半与能量代谢有关,分别位于核和线粒体基因组内,在生命进化过程中高度保守。因此,系统研究核和线粒体基因组变异对老年健康长寿的影响,更好的了解健康长寿的原因和机制,对于降低老年性疾病的发病风险和开展一级预防,从而保障老年人的健康是非常重要的。目的为了探索核和线粒体基因组变异与健康长寿的因果关系及其机制,进行了线粒体基因组和核内APOE基因变异与长寿的关联及其变异的功能研究。方法1)经生物信息学分析,确定了线粒体基因组和核内APOE基因变异为拟定的长寿关联候选基因。2)通过收集长寿家族遗传信息和长寿表型信息,并且通过case-control设计,收集长寿老人和无长寿家族史,当地一般人群的对照组。3)长寿相关表型分析:与对照组比较其相应的生理或生化测定指标和临床疾病的体征信息和长寿表型特征。4)长寿关联基因研究:采用群体1筛查,群体2,3验证的策略。4-1)经线粒体基因组扫描,建立线粒体基因信息数据库和长寿群体的mtDNA系统发育进化树,并寻找长寿相关的线粒体基因及单倍组。4-2)经核内APOE基因分型,验证长寿相关的APOE基因变异。4-3)多群体验证长寿相关的线粒体基因及单倍组和APOE基因与长寿的关联,并进行META分析证明。4-4)探索APOE基因与线粒体基因的相互作用。5)分析长寿相关基因型对表型的影响。6)初步开展长寿相关线粒体基因变异的功能研究。7)采用多种遗传统计学软件,进行模型分析。结果1)本研究中共收集814个长寿老人(年龄≥90岁)和1136个无长寿家族史,当地一般人群的对照组(年龄30-65岁),男女比例2:1,其中,巴马壮族群体共1012人和永福汉族群体共938人。2)共计筛查个相关表型,其中长寿老人与对照群体相比有个具统计学差异的表型(SBP,DBP,FBG,TC,TG和LDL-C),尽管这些指标都在正常范围的高限。3)经线粒体全基因组测序,在巴马长寿老人中发现了225个突变(mtSNPs),并根据测序结果构建了个线粒体单倍组。4)发现:其中单倍组F与长寿关联,在长寿组和对照组的分布频率存在明显统计学差异(21.0%vs 13.5%,p=0.01),单倍组F有增加健康长寿的作用(OR:1.703,95%CI:1.153-2.514)。5)进一步分析发现单倍组F中的3个mtSNPs(m.3970C>T,m.13928G>C,m.10310G>A)都与健康长寿长寿关联(p=0.009,OR:1.602,95%CI:1.134-2.262;p=0.021,OR:1.507,95%CI:1.075-2.114和p=0.01,OR:1.703,95%CI:1.153-2.514)。6)经与mitomap比较,发现m.13928G>C非同义突变引起MT-ND5蛋白的一个氨基酸的改变(Ser531Thr)。进一步进行MT-ND5蛋白二级结构预测和疏水性分析显示这个氨基酸改变Ser531Thr位于第7和第8个跨膜螺旋的loop结构中,并使得ND5蛋白局部亲水性增高。7)经构建mtDNA系统发育进化树,显示巴马长寿群体属于中国南方群体。8)经核内基因组中的APOE基因分型,在巴马群体1中检验APOE基因变异与长寿的关联,显示。9)在巴马群体2中验证APOE基因变异与长寿的关联,结果发现长寿老人中APOEε4等位基因频率和APOEε3/ε4基因型频率明显低于对照群体,与长寿存在负关联(p=0.004,OR:0.565,95%CI:0.380-0.838和p=0.044,OR:0.626,95%CI:0.396-0.991);而APOEε3等位基因型频率和ε3/ε3基因型频率明显高于对照群体与长寿正关联(p=0.008,OR:1.427,95%CI:1.095-1.859和p=0.007,OR:1.530,95%CI:1.124-2.083)。在群体3中验证APOE基因变异与长寿的关联,10)经多个群体Meta分析证实ε4等位基因(OR=0.34,95%CI:0.28-0.56)与ε3/ε4和ε4/ε4基因型(OR=0.40,95%CI:0.32-0.49)是影响长寿的风险因素,与长寿负关联。11)经交互作用分析mtDNA和APOE基因变异对长寿的影响,发现APOEε4携带者中长寿老人mtDNA单倍组F分布频率明显高于对照组的分布频率(28.9%Vs 8.8%,p=0.010,OR:4.237,95%CI:1.335-13.446)。12)基因型-表型分析了m.3970C>T,m.13928G>C,m.10310G>A和APOEε4对长寿相关表型的影响。发现携带m.13928C的长寿老人比携带m.13928G的长寿老人的总胆固醇水平低(p=0.039)。显示携带APOEε3/ε4和ε4/ε4的长寿老人比携带其他基因型长寿老人的总胆固醇和低密度脂蛋白水平高(p=0.003),而携带APOEε3/ε3基因型者比未携带APOEε3/ε3基因型的长寿老人的高密度脂蛋白水平高,有统计学差异(p=0.005)。结论1)发现mtDNA单倍组F与健康长寿关联,可能是健康长寿的保护因素。2)发现了3个mtSNPs(m.3970C>T,m.13928G>C,m.10310G>A)与健康长寿关联;其中非同义突变m.13928G>C(Ser531Thr)在功能上,可能起重要的保护作用。3)多个群体证实APOEε4基因与健康长寿关联,可能是健康长寿的风险因素。4)mtDNA单倍组F与APOEε4基因存在有交互作用,mtDNA单倍组F可能通过减低APOEε4基因的风险,而有利于健康长寿。5)提示着mtDNA和APOE基因变异可能影响长寿老人的健康表型,如血浆总胆固醇,低密度脂蛋白,和高密度脂蛋白的水平。