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血脂水平是冠心病易感性的主要的决定因素,而载脂蛋白基因家族的基因对决定脂质水平起重要的作用,这些分子在表达水平或结构上的改变会导致脂质水平异常,并易患动脉粥样硬化。2001年一种新的载脂蛋白基因—载脂蛋白A5基因(APOA5)被发现,并提示APOA5是血浆TG水平的重要决定因素,而TG是冠心病的主要危险因子之一。该基因多态在亚洲人群与欧洲人群间的分布频率有很大差异,研究结果还存在不一致性。炎症反应在冠心病的各个阶段均起到非常重要的作用,细胞粘附分子-1(ICAM-1,CD54)在发炎过程中起作用,是动脉粥样硬化的致病机理的最初阶段的一部分。已经有ICAM-1基因多态与冠心病/MI的相关性的研究报道,但在亚洲人群中尚未得到证实。过氧化物酶体增殖体激活型受体(PPARs)是配体激活转录因子,可抑制炎症因子生成及炎症形成,对心血管产生保护效应。对PPARs三种亚型PPARα、PPARγ和PPARδ的基因多态的研究显示,部分基因多态与CHD的关联,影响血脂水平,但这在中国人群中尚未得到证实。因此,考虑到人群和种族的差异,我们采用候选基因策略,系统筛查中国北方汉族人群APOA5和ICAM-1基因编码区和侧翼序列来识别所有多态位点,并进一步在病例-对照研究中探讨潜在的功能多态位点与MI的关系。此外,我们还直接对PPARδ+294T>C、PPARαV227A及PPARγP12A多态进行基因型测定,探讨这些多态与中国北方汉族人患MI的关系。最后我们依据上述实验数据,对冠心病临床诊断模型进行了初步研究,检测了应用系统重构的方法构建诊断模型的可行性。
材料和方法:随机选取1997年10月至2000年9月期间在中国医学科学院阜外心血管病医院住院的北京地区的急性心肌梗死患者513例,选择年龄(±2岁)和性别(频数)与病例匹配的北京社区人群514例作为对照。对每一个参加者均详细填写调查表,包括疾病个人史、家族史、吸烟与饮酒史和药物使用情况,并测量血压、身高、体重、腰围及臀围等,计算体重指数和腰臀比值,测定血浆脂质等生化指标。随机选取48例无血缘关系的病例样本作为筛查对象,进行APOA5、ICAM-1的基因编码、剪接及调控序列变异筛查研究。利用PrimerPremier5.0软件设计引物,PCR产物纯化后直接测序识别DNA序列变异。用基因组DNA直接测序的方法筛查然后选择频率大于5%的3个多态位点,在全部的513例MI患者和514例对照中应用限制性片断长度多态性分析(RFLP)方法鉴定APOA5基因-1131T>C、-12283T>G、-3A>G、S19W多态,ICAM-1基因K469E多态、PPARδ基因+294T>C多态、PPARα基因V227A多态及PPARγ基因P12A多态基因型。方差分析及χ2检验用于单变量分析,多元非条件Logistic回归分析用于检验多态位点与疾病的独立关联及与环境因素的交互作用。用2LD程序计算连锁不平衡系数,EH程序估计单体型频率,Haplo.score程序检验单体型与疾病的独立关联。
结果:(一)APOA5基因研究结果1、4.45kb的测序范围内共发现7个多态位点,其中1495T>C是我们首次发现的,1495C频率为21%。2、国人-12238T>C、V153M、-3A>G、-1131T>C少见等位基因分布频率显著高于高加索人群(国人vs.高加索人分别是44.2%vs36.3%、15.1%vs3.26%、26.3%vs6%、27.1%vs6%)。3、基因内部常见的多态间存在紧密连锁不平衡。4、LD分析提示-1131T>C与-3A/G、V153M与-3A/G存在紧密连锁不平衡。5、单变量分析提示在显性、隐性及加性三种模式下,-1131T>C与-3A/G、V153M与-3A/G三个多态均与MI不相关。而-12238T>C多态只在假定显性模式下与MI显著关联(TT+CC:TT,OR=0.764,P=0.047)。但调整其他冠心病传统危险因素后,不再显著关联。6、引入交互项的逻辑回归分析、基因型组合分析结果均提示,-1131T>C与-12238T>C多态在增加MI危险上存在协同作用。两个SNP位点均为高危险基因型个体发生MI的危险是低危险组合基因型组和个体地的1.548倍,趋势检验P=0.036。调整冠心病传统危险因素后,-1131T>C与-12238T>C多态不同危险程度的基因型组合仍与MI独立关联。7、在对照组中应用广义线性模型分析结果提示,-1131C、-3G等位基因都与高TG及低HDL_C水平强相关,P值均小于0.001,进行性别分层后,依旧存在强相关。8、连锁不平衡和单体型分析提示,-1131T>C/-3A>G/-12238T>C主要由T-A-T、T-A-C、C-G-T、C-G-C四种单体型,可用1131T>C与-12238T>C组合的四种单体型来描述。在对照组中应用广义线性模型分析结果提示,-1131T>C/-3A>G/-12238T>C基因多态组合与血浆TG水平及HDL_C水平显著相关,P<0.001和0.003。但与TC、LDL_C、GLU水平无关。
(二)ICAM-1基因研究结果1、6.13kb的测序范围内共发现12个多态位点,其中6个为我们首次发现,少见等位基因频率均小于5%。2、选择位于Exon6上的K469E多态进行基因型鉴定及与MI的关联研究。469K等位基因频率为27.5%,K469E多态位点基因型分布在病例与对照中未见显著差异,单变量分析提示K469E多态与MI无显著关联。3、在对照组中应用广义线性模型分析结果提示,仅在对照组女性分组中K469等位基因与高血浆LDL_C水平显著相关,P=0.027。4、在对照组中及对照组男性分组中应用广义线性模型分析结果提示:ICAM-1K469E与APOAV-12238T>C的交互作用与LDLC水平都显著关联,ICAM-1K469E与PPARαV227A间交互作用与血浆LDL_C、TC、GLU水平均显著相关。
(三)PPARδ+294T>C、PPARαV227A及PPARγP12A多态研究结果1、PPARδ+294T>C、PPARαV227A、PPARγP12A少见等位基因频率分别为24.9%、6.6%、5.7%,单因素分析结果可提示,三个基因多态与MI均无显著相关。2、仅在全部对照以及男性对照分组中PPARδ+294C等位基因与高BMI显著相关,P值分别为0.033和0.030;PPARγA12等位基因与高腰臀比显著相关,P=0.020,0.014。3、仅在男性对照分层中,PPARαA227等位基因与高LDL_C、高TC水平均显著相关,P=0.036、0.042。4、在对照组中应用广义线性模型分析结果提示:仅在对照组男性分层中,PPARαV227A多态分别与APOAV-1131T>C、-3A>G多态间的交互作用与血浆HDL_C水平显著相关,P分别为0.019和0.023。在对照组及对照组男性分组中,PPARγP12A与PPARδ+294T>C、APOAV-12238T>C、PPARαV227A多态间的交互作用均与血浆GLU水平显著相关。
(四)临床诊断模型研究结果将遗传因素、环境因素以及其相互作用纳入该研究中,以传统危险因素、环境因素以及APOA5、ICAM-1、PPARδ、PPARα、PPARγ基因多态作为构建模型的基础数据,并应用系统重构的方法进行冠心病临床诊断模型的研究,初步探索了非统计方法在该领域应用的可行性。
结论:基于SNP和新发现的单体型分析都证实,中国北方汉族人群中,APOA5基因是决定TG水平的重要的因子。ICAM-1K469E、PPARδ+294T>C、PPARαV227A及PPARγP12A多态与MI无显著关联,但ICAM-1K469E与APOA5-12238T>C及PPARαV227A多态分别存在交互作用,均与LDL_C显著相关,从而可能增加MI发病危险。
初步证实系统重构在冠心病临床诊断模型研究上的应用是基本具有可行性,拓展了新的研究空间。