代谢综合征(MS, metabolic syndrome)是一组复杂的代谢紊乱症候群,是肥胖、高血糖、高血脂、高血压等多种代谢成分异常聚集的病理状态,其核心特征为胰岛素抵抗,是糖尿病、冠心病、动脉粥样硬化等慢性疾病的共同土壤。代谢综合征已经成为一个全球性的公共卫生问题,其患病率以快速的增长趋势逐年增加。根据我们对全国多个城市的调查结果显示,代谢综合征的患病率在成人中为18.1%,在儿童青少年中为3.8%。代谢综合征的发生是环境与遗传共同作用的结果。本论文探讨基因的遗传变异与代谢综合征的关系,研究内容包括两部分：1.炎症通路相关基因遗传变异与代谢综合征的关联研究采用病例对照研究方法,利用Illumina Human-OmniExpress-12vl.0芯片对炎症相关信号通路基因多态性进行基因分型。探讨炎症相关信号通路基因多态性与代谢综合征遗传易感性的关系；筛选与代谢综合征相关遗传易感性遗传标志；建立基于遗传易感性的人群代谢综合征危险性评价模型。对筛选出来的代谢综合征相关的SNP标志,采用TFSEARCH, PATCH等软件对这些等位基因(野生纯合和突变纯合型)对转录活性的影响进行预测；应用双荧光素酶报告基因(DLR)实验对预测结果进行验证。利用酶联免疫吸附实验(ELISA)检测血清中相关基因蛋白水平,并分析相关基因的基因型与血清蛋白表达的关系。2.肝脂肪酶LIPC C-514T多态性位点与儿童肥胖及血脂关系在儿童代谢综合征横断面研究基础上选择肥胖和正常对照儿童,利用TaqMan分型技术对LIPC C-514T多态性基因分型,分析LIPC C-514T多态性与中国儿童青少年肥胖及血脂的关系。同时在系统查阅相关文献的基础上,对文献资料进行meta分析研究,综合分析LIPC C-514T多态性与肥胖及血脂的关系。第一部分：炎症通路相关基因遗传变异与代谢综合征的关联研究代谢综合征是一组复杂的代谢紊乱症候群,即肥胖、高血糖、高血脂、高血压等多种代谢成分异常聚集的病理状态。代谢综合征增加糖尿病、心脑血管疾病的发病风险。虽然胰岛素抵抗是代谢综合征发生的主要病理生理机制,但是,代谢综合征的发生机制还未完全阐明。近年研究发现,炎症与代谢综合征的形成有关。代谢综合征呈现一种轻度的系统性慢性炎症的状态,在代谢综合征发生、发展的过程中,有大量炎症相关分子参与。目前发现参与代谢和炎症反应的通路主要是NF-κB通路、JNK通路、PKR通路。这些通路中关键基因的遗传变异可能与其功能有关,并影响代谢综合征及其慢性病的发病风险。一、研究目标：探讨炎症相关信号通路相关基因多态性与代谢综合征遗传易感性的关系；筛选与代谢综合征有关的遗传易感性标志；建立基于遗传易感性的人群代谢综合征危险性评价模型。二、材料与方法：1.研究采用病例对照代谢综合征相关SNP位点的筛选本研究采用病例对照的设计方法。代谢综合征病例诊断采用中华医学会糖尿病学分会CDS (Chinese Diabetes Society)的诊断标准。对照为未患代谢综合征及相关慢性疾病如糖尿病、高血压、高血脂、脑卒中、冠心病等,与病例组人群无血缘关系。按照年龄、性别等匹配条件,以1：1的比例选择对照。病例和对照来源于未经代谢综合征干预,并已经完成代谢综合征横断面调查的自然人群。选择炎症相关通路中NF-κB通路、JNK通路、PKR通路中80个炎症相关基因914个SNP位点作为候选SNP位点。采用Illumina Human-OmniExpress-12v1.0芯片进行基因分型。分别采用t检验、chi-square检验、logistic回归和线性回归模型,在3种遗传模型(加性、显性、隐性模型)下,分析炎症通路相关基因的遗传变异与代谢综合征及其组分的关系。以3种模型分析结果中最小P值作为min-P,并计算假阳性报告率(FPRP).根据min-P和FPRP为指标筛选与代谢综合征相关的SNP位点。以FPRP<0.2的SNP位点为易感标志,计算遗传风险评分(genetic risk score, GRS)并分析不同遗传风险程度与代谢综合征危险度的关系。2.代谢综合征相关位点初步功能分析对与代谢综合征相关的SNP标志,采用TFSEARCH、PATCH等软件对这些等位基因(野生纯合和突变纯合型)对转录活性的影响进行预测；采用双荧光素酶报告基因实验验证预测的结果。利用ELISA检测血清中相关基因蛋白水平,并分析相关基因的基因型与血清蛋白表达的关系。三、研究结果：1.代谢综合征相关SNP标志筛选在候选的SNP标志中,发现有32个SNP位点的等位基因与代谢综合征关联有统计学意义(P值<0.05),其中有4个SNP位点的FPRP<0.2。PRKCE (protein kinase C, epsilon)基因的rs2595192 和 rs935653, TRAF2 (TNF receptor-associated factor 2)基因的rs4880073的突变型等位基因可以降低代谢综合征的患病风险,其OR值及其95%C1分别为0.80(0.70-0.91)、0.75(0.62-0.90)和0.80(0.69-0.92)。瘦素(leptin, LEP)基因的rs12706832的突变型等位基因增加代谢综合征的患病风险,其OR值及其95%CI为1.27(1.09-1.48)。在基因型与代谢综合征的关联分析中,有82个SNP位点的min-P<0.05,其中FPRP<0.2的有5个SNP位点。合并前述的FPRP<0.2的有4个SNP位点,剔除重复后,共发现有6个SNP位点与代谢综合征危险性有关。PRKCE的rs3911797、rs2595192在3种模型下及趋势检验均有统计学意义(P均<0.05),其突变型等位基因对代谢综合征的发生起保护作用(降低代谢综合征的发病风险)；PRKCE的rs935653, ABCC4的rs1729788,LEP的rs12706832在加性、显性模型下及趋势检验有统计学意义(P均<0.05),rs935653和rs1729788突变型等位基因对代谢综合征的发生起保护作用,而rs12706832突变型等位基因为危险因素(升高代谢综合征的发病风险)；TRAF2的rs4880073在加性、隐性模型下及趋势检验有统计学意义(P均<0.05),突变型等位基因对代谢综合征的发生起保护作用(降低代谢综合征的发病风险)。以上结果说明炎症通路相关基因遗传变异在代谢综合征的遗传易感性有关。以上述6个代谢综合征相关的SNP位点为标志,计算GRS。以GRS评分≤5的研究对象作为参照,GRS为6-7的研究对象患代谢综合征的风险OR值为1.52(95% CI=1.14-2.03),评分为8-9的研究对象患代谢综合征的风险OR值2.08倍(95% CI=1.55-2.78),评分为10-11的研究对象患代谢综合征的风险OR值2.84倍(95% CI=1.76-4.58)。趋势检验表明,随着危险等位基因数目的增加,代谢综合征的危险性呈现增高的趋势,呈剂量反应关系(P趋势<0.0001)对6个代谢综合征相关的SNP位点分析与与代谢综合征常见组分(体质指数BMI、总胆固醇、甘油三酯、高密度胆固醇、低密度胆固醇、收缩压、舒张压、血糖和尿酸)的关系分析。结果表明,以min-P<0.05为标准,发现与BMI相关的SNP位点为rs3911797、rs935653、rs12706832和rs1729788；与甘油三酯相关的SNP位点为rs2595192和rs4880073；与收缩压相关的SNP位点为rs3911797、 rs2595192、rs935653、rs1729788和rs4880073；与舒张压相关的SNP位点为rs3911797、rs2595192和rs1729788；与血糖相关的SNP位点为rs4880073；与尿酸相关的SNP位点为rs3911797和rs1729788。以上结果表明,炎症相关通路中基因遗传变异在代谢综合征的发生中起重要作用。2.代谢综合征相关SNP位点初步功能分析结果通过软件预测,对6个代谢综合征相关的SNP位点(及其连锁的位点)采用TFSEARCH、PATCH等软件预测转录因子结合位点,发现rs4880073、rs3911797、 rs935653和rs2167270 (rs2167270与rs12706832的不平衡连锁r2为0.77)这4个位点的等位基因可能对转录因子结合会产生影响。双荧光素酶报告基因验证结果表明,与野生型等位基因相比,rs2167270的突变型等位基因会显著增加荧光素酶的表达(荧光素酶相对活性(mean±SEM):GG:20.30±2.11; AA:30.13±3.84, P=0.034).比较不同基因型瘦素蛋白水平,结果发现,男性纯合突变型等位基因携带者的血清瘦素水平高于野生型等位基因携带者(GG:4.13±0.62, GA:4.79±0.69, AA:8.30±1.20,P<0.05);在女性,未发现有统计学关联(P>0.05)。四、结论：1.炎症通路相关基因的遗传变异与代谢综合征的危险性有关。rs3911797、 rs2595192、rs935653、rs1929788和rs4880073等5个突变型等位基因携带者可降低代谢综合征的患病风险,而rs12706832突变型等位基因可增加代谢综合征的患病风险。依据这6个SNP建立的代谢综合征遗传风险与代谢综合征危险性呈现剂量反应关系。2.瘦素基因rs2167270与转录结合位点有关,其突变型基因可能上调瘦素的表达,从而影响机体代谢和代谢综合征的发生。第二部分：中国儿童青少年LIPC C-514T多态性位点与肥胖、血脂水平的关联研究肝脂肪酶(LIPC)是脂蛋白代谢过程中的关键限速酶,主要参与甘油三酯(TG)水解、高密度脂蛋白(HDL-C)代谢、低密度脂蛋白(LDL-C)重构以及胆固醇逆向转运,LIPC C-514T是LIPC基因启动区-514位的C到T的突变,它与LIPC酶的活性降低,血浆HDL-C的水平升高有关联。并且LIPC也参与能量的调节,LIPC在小鼠的动物模型中被鉴定为是一个肥胖候选基因,LIPC缺失的小鼠可以抵抗饮食诱导的肥胖。当内脏脂肪含量升高时,LIPC的活性升高,而当脂肪含量降低时,LIPC活性也相应下降。LIPC C-514T可以解释其活性变化的30-40%。以往的研究主要在成人中开展的,在儿童中的研究较少,研究结果也不一致。一、研究目的：在中国儿童青少年人群中探讨了LIPC C-514T多态性位点与肥胖及血脂水平的关系。二、材料与方法：本研究采用病例对照的研究方法,在儿童代谢综合征横断面研究基础上选择肥胖和正常对照儿童。肥胖的诊断采用中国肥胖工作组(WGOC) BMI标准。共纳入2969个研究对象,其中肥胖病例850例,健康对照2119例。LIPC C-514T的基因分型使用TaqMan分型技术。使用卡方检验、t检验、logistic回归、趋势检验、线性回归等方法探讨了LIPC C-514T基因多态性对肥胖及血脂水平的影响,及交互作用分析。在系统查阅相关文献的基础上,对LIPC C-514T多态性与肥胖及血脂的关系进行meta分析。三、研究结果：本研究发现LIPC C-514T与男性儿童青少年肥胖的关系呈现有显著的统计学意义(P=0.042),未发现与女性儿童青少年肥胖有关。在男性儿童青少年中,T等位基因可以显著提高血HDL-C和TC水平,且这种效应不依赖于肥胖的状态(HDL-C:正常体重P<0.001,肥胖P=0.040；TC：正常体重P<0.001,肥胖P=0.023)。在肥胖的男性儿童青少年中,T等位基因携带者的LDL-C水平显著高于CC纯合子者；在正常体重的女性儿童青少年中,T等位基因携带者的TG、TC和LDL-C的水平高于CC纯合子者(P均<0.05)。Meta分析结果显示,在显性模型下,男孩组中,T等位基因携带者的BMI水平(WMD= 0.35,95%CI= 0.10～0.60, P= 0.007)、HDL-C水平(WMD= 0.07,95%CI=0.04～0.09,P<0.001)和TG水平高于CC纯合子(WMD= 0.05,95%CI= 0.02～0.09, P= 0.002)显著高于CC纯合子者。而在女孩组中,T等位基因携带者的BMI水平低于CC纯合子(WMD=-0.27,95% CI=-0.52～-0.02, P= 0.034),与男孩组的效应相反,而未发现与TG、LDL-C、HDL-C有关(P>0.05)。无论男孩女孩,T等位基因携带者的TC水平显著高于CC纯合子,效应值分别为男孩组WMD= 0.13, 95%CI= 0.07～0.18, P<0.001;女孩组WMD= 0.09,95%CI= 0.01～0.16, P= 0.002;总体WMD= 0.11,95%CI= 0.07～0.16, P< 0.001.四、结论：1. LIPC C-514T变异与男性儿童青少年肥胖有关,T等位基因是儿童肥胖是一个危险因素。2. LIPC C-514T与HDL-C, LDL-C, TC和TG的水平相关。但男、女性之间的效应有差别。