中國漢族人群CRTC3和UCP1基因多態(tài)性與肥胖及脂類代謝紊亂的關聯(lián)研究.pdf

1、背景:
　　 肥胖和脂類代謝紊亂是日益受關注的全球性健康問題。肥胖和脂類代謝紊亂是冠心病和缺血性腦卒中的獨立危險因素，與以動脈粥樣硬化為基礎的缺血性心腦血管疾病的發(fā)病率日益升高有密切關系。在我國，隨著生活水平的提高和生活方式的改變，肥胖和脂類代謝紊亂引起的健康問題日益凸顯。因為與高血壓病、糖尿病和缺血性心腦血管疾病等慢性病的發(fā)病率密切相關，肥胖和脂類代謝紊亂已成為我國公共健康的防治重點。
　　 棕色脂肪組織由于具有顯著的

2、抗肥胖功能而成為當前肥胖和脂類代謝研究的熱點。棕色脂肪組織主要過燃燒脂肪酸產(chǎn)生熱量而在寒冷刺激或進食所致的非顫抖性產(chǎn)熱中起重要作用。傳統(tǒng)觀點認為成年人體內沒有棕色脂肪，隨著科技的發(fā)展，特別是正電子發(fā)射斷層掃描技術（Positron Emission Tomography，PET）技術廣泛應用于臨床，多個研究發(fā)現(xiàn)健康成年人體內仍然存在有代謝活性的棕色脂肪。盡管在成年人體內的棕色脂肪數(shù)量較少，但它的能量代謝能力是不可忽視的。研究發(fā)現(xiàn)環(huán)磷腺苷

3、反應元件結合物協(xié)同激活物3(CREB regulatedtranscription coactivator3，CRTC3)和解偶聯(lián)蛋白1(uncoupling protein1，UCP1)與棕色脂肪組織的能量代謝活動有密切關系。
　　 CRTC3是近年新發(fā)現(xiàn)的CRTC蛋白家族成員，是環(huán)磷腺苷反應元件結合物協(xié)同激活物家族的重要成員。CRTC3在棕色脂肪組織中高度表達，能夠顯著促進環(huán)磷腺苷反應元件調控的下游基因的轉錄，如過氧化物酶增

4、殖物激活受體γ協(xié)同激活物-1α(peroxisome proliferator-activated receptor gamma coactivator-1alpha，PGC-1α)和多種與代謝密切相關的神經(jīng)肽等。CRTC3通過增加PPARγ及其PGC-1α的轉錄，誘導棕色脂肪細胞內UCP1蛋白的表達，增加棕色脂肪組織的代謝活性，從而促進能量代謝。在墨西哥裔美國及高加索人種中進行的關聯(lián)研究發(fā)現(xiàn)，CRTC3基因多態(tài)性與體重、體質指數(shù)(BM

5、I)和臀圍有關聯(lián)。迄今為止，在亞洲人群中關于CRTC3基因多態(tài)性與肥胖及脂類代謝紊亂的關聯(lián)研究尚未報道過。
　　 UCP1是棕色脂肪細胞特異性表達蛋白，是棕色脂肪組織發(fā)揮產(chǎn)熱活性的最重要的分子。它能夠降低氧化磷酸化過程中產(chǎn)生的質子濃度梯度，從而減少三磷酸腺苷(ATP)的合成，使產(chǎn)生的能量以熱輻射的形式釋放出來。游離脂肪酸能夠誘導UCP1蛋白的表達增加，使棕色脂肪組織在UCP1的刺激下消耗大量脂肪酸，從而達到對脂肪酸的清除作用。此

6、外，在腎上腺素和甲狀腺素等刺激下，棕色脂肪細胞的UCP1表達增加，從而增加棕色脂肪組織的消耗脂肪酸的活性，因此UCP1被認為是抵抗肥胖和2型糖尿病的重要基因。臨床研究提示UCP1與肥胖的發(fā)生發(fā)展有密切關聯(lián);功能研究發(fā)現(xiàn)基因多態(tài)性影響UCP1 mRNA表達水平，從而調控能量代謝平衡，說明UCP1基因多態(tài)性與能量代謝平衡有密切的關系。雖然有多個報道提示UCP1基因多態(tài)影響肥胖的易感性，但全球范圍內不同研究中心的關聯(lián)研究結論并不一致，因此有必

7、要在中國人群中進行研究，并對所有相關研究進行篩選繼而系統(tǒng)分析，以獲得關于這個位點與肥胖之間關系的更準確的結論。另外，關于UCP1基因多態(tài)性與脂類代謝紊亂的關聯(lián)研究未見報道，值得探索。
　　 目的:
　　 以CRTC3和UCP1基因做為研究的目標基因，探討在中國漢族人群中CRTC3和UCP1基因多態(tài)性與肥胖和脂類代謝紊亂之間的關聯(lián)，并對UCP1基因多態(tài)性位點rs1800592與肥胖和體質指數(shù)(BMI)之間的關聯(lián)研究結果進行

8、meta分析，以進一步認識引起中國漢族人群肥胖及脂類代謝紊亂的遺傳學病因。
　　 材料和方法:
　　 所有的研究對象都是從參加南方醫(yī)科大學附屬南方醫(yī)院常規(guī)健康體檢的參與者中隨機挑選，一共有1631例，包括男性657例，女性974例。臨床計量資料主要包括BMI、空腹血糖和血脂（甘油三酯、總膽固醇、高密度脂蛋白、低密度脂蛋白和極低密度脂蛋白）等;臨床計數(shù)資料（病例-對照）包括超重、肥胖、高甘油三酯血癥、臨界高膽固醇血癥和高膽

9、固醇血癥以及相對應的對照組。脂類代謝紊亂診斷標準為美國國家膽固醇教育計劃成人治療組第三次會議制定的血脂異常防治指南(NCEP-ATPⅢ)。從美國國立生物技術信息中心(NCBI)和人類基因組計劃數(shù)據(jù)庫（HapMap Project Database）獲取CRTC3和UCP1基因的參考序列及單核苷酸多態(tài)信息。根據(jù)連鎖不平衡分析，選取CRTC3和UCP1基因的三個單核苷酸多態(tài)性位點進行關聯(lián)研究，分別為:1）.rs3862434，位于CRTC3

10、基因的內含子區(qū)(intron region)，與位于編碼區(qū)的位點rs8033595存在高度連鎖不平衡(LD=1，LOD=12.08，r2=0.928);2).rs11635252，位于CRTC3基因的啟動子區(qū)(promoter region);3).rs1800592，位于UCP1基因的啟動子區(qū)(promoter region)。應用PCR-限制性片段長度多態(tài)性(PCR-RFLP)方法進行基因分型，隨機抽取總標本量的5％測序以檢驗分型結

11、果的準確性。分析基因多態(tài)性與臨床計量資料之間的關聯(lián)時將年齡與性別視為協(xié)變量扣除后，行協(xié)方差分析;基因多態(tài)性與與臨床計數(shù)資料（病例-對照研究）的關聯(lián)研究應用經(jīng)年齡和性別校正后的Logistic回歸分析。上述數(shù)據(jù)應用SPSS（版本16.0）統(tǒng)計軟件進行統(tǒng)計處理。Epi Info軟件統(tǒng)計分析等位基因與代謝紊亂的風險之間的關聯(lián)。SHEsis在線軟件(http://analysis2.bio-x.cn/myAnalysis.php)統(tǒng)計分析單體型

12、的頻率及其與代謝紊亂風險之間的關聯(lián)。meta分析的文獻檢索數(shù)據(jù)庫是Pubmed和Embase，根據(jù)文獻篩選標準所得關于肥胖和BMI的數(shù)據(jù)應用STATA（版本12.0）軟件統(tǒng)計處理。
　　 結果:
　　 在研究過程中因為一些DNA標本的質量下降或其他原因，造成PCR或酶切不成功，以致各位點成功分型的數(shù)目不一致。測序的結果顯示隨機抽查的樣本基因型與PCR-RFLP分型結果完全一致。
　　 1.CRTC3基因多態(tài)性與總

13、膽固醇水平及超重、高甘油三脂血癥和臨界高膽固醇血癥的風險之間的關聯(lián)有統(tǒng)計學意義
　　 (1).rs3862434基因多態(tài)性與總膽固醇水平之間的關聯(lián)有統(tǒng)計學意義
　　 基因分型成功1550個研究對象，其中男性為618例，女性為932例。rs3862434基因多態(tài)性與總膽固醇水平之間的關聯(lián)有統(tǒng)計學意義(F=4.17，P=0.016)，即AG基因型攜帶者或GG基因型攜帶者的總膽固醇水平顯著低于AA基因型攜帶者，但是發(fā)現(xiàn)這個位點

14、與BMI、空腹血糖和甘油三酯等其他臨床計量資料之間的關聯(lián)沒有統(tǒng)計學意義（P均大于0.05）。進一步的分析發(fā)現(xiàn)G等位基因(AG基因型和GG基因型)攜帶者的總膽固醇水平顯著低于AA基因型攜帶者(F=6.51，P=0.011)，符合顯性效應模型。GG基因型攜帶者與A等位基因基因型攜帶者比較，沒發(fā)現(xiàn)這個位點與臨床計量資料有關聯(lián)（P均大于0.05），不符合隱性效應模型。因為在體重和血脂正常人群中位點rs3862434的基因型分布不符合哈迪-溫伯格

15、平衡定律（P均小于0.05），所以未進一步進行病例-對照研究分析。
　　 (2).rs11635252基因多態(tài)性與超重、高甘油三脂血癥和臨界高膽固醇血癥的風險之間的關聯(lián)有統(tǒng)計學意義
　　 基因分型成功有1517例，其中男性為603例，女性為914例。rs11635252基因多態(tài)性與BMI、空腹血糖和血脂等臨床計量資料之間的關聯(lián)沒有統(tǒng)計學意義，進一步分析也未發(fā)現(xiàn)上述二者之間的關聯(lián)符合顯性效應模型或隱性效應模型（P均大于0.

16、05）。在體重和血脂正常人群中rs11635252基因型分布符合哈迪-溫伯格平衡定律（P均大于0.05），可以進一步進行病例-對照研究分析。該多態(tài)位點與超重、肥胖、高甘油三酯血癥和高膽固醇血癥的風險之間的關聯(lián)沒有統(tǒng)計學意義。等位基因分析發(fā)現(xiàn)，相對于C等位基因，T等位基因攜帶者有更高的超重，高甘油三酯血癥和臨界高膽固醇血癥的風險（分別為:x2=5.92，OR=1.26,95％CI:1.04-1.52,P=0.015;x2=3.89, OR

17、=1.22,95％CI:1.00-1.48,P=0.048;x2=5.50, OR=1.32,95％CI:1.04-1.67,P=0.019)。
　　 (3).rs3862434和rs11635252構成的單體型與超重、臨界高膽固醇血癥和高膽固醇血癥的風險之間的關聯(lián)有統(tǒng)計學意義
　　 單體型AT攜帶者有更高的超重、臨界高膽固醇血癥和高膽固醇血癥的風險(分別為:x2=4.58，OR=1.24，95％CI:1.02-1.51

18、，P=0.032;x2=7.81，OR=1.41，95％CI:1.11-1.79,P=0.005;x2=8.09, OR=1.38,95％CI:1.11-1.72，P=0.004);單體型GT攜帶者有更低的高膽固醇血癥的風險（x2=16.49，OR=0.14，95％CI:0.05-0.42，P＜0.001）。
　　 2.UCP1基因多態(tài)性位點rs1800592與超重的風險之間的關聯(lián)有統(tǒng)計學意義
　　 基因分型成功的有16

19、22例，其中男性為652例，女性為970例。rs1800592基因多態(tài)性與BMI、空腹血糖和血脂等臨床計量資料之間的關聯(lián)沒有統(tǒng)計學意義，進一步分析也未發(fā)現(xiàn)上述二者之間的關聯(lián)符合顯性效應模型或隱性效應模型（P均大于0.05）。在體重和總高膽固醇水平正常人群中rs1800592基因型分布符合哈迪-溫伯格平衡定律（P均大于0.05），而甘油三酯正常人群不符合(x2=8.13，P=0.004)。與AA基因型攜帶者相比較，GG基因型攜帶者和G等位

20、基因攜帶者有更高的超重的風險（分別為: OR=1.70，95％CI:1.17-2.48，P=0.005;OR=1.43，95％CI:1.05-1.95，P=0.023）。G等位基因攜帶者比A等位基因攜帶者有更高的超重的風險（x2=8.91，OR=1.28，95％CI:1.09-1.51，P=0.003）。這個位點與肥胖、臨界高膽固醇血癥和高膽固醇血癥的風險之間的關聯(lián)沒有統(tǒng)計學意義（P均大于0.05）。
　　 3.CRTC3基因多

21、態(tài)性位點rs3862434與UCP1基因多態(tài)性位點rs1800592與肥胖和脂類代謝紊亂的風險之間的關聯(lián)未發(fā)現(xiàn)存在聯(lián)合效應（P均大于0.05）。
　　 4.CRTC3基因多態(tài)性位點rs11635252與UCP1基因多態(tài)性位點rs1800592與臨界高膽固醇血癥的風險之間的關聯(lián)存在聯(lián)合效應
　　 與rs11635252的CC基因型與rs1800592的AA基因型攜帶者（即CCAA）相比較，CCGG攜帶者有更低的臨界高膽固醇

22、血癥風險(OR=0.48，95％CI:0.24-0.97，P=0.039)，而其他的基因型與代謝紊亂之間的關聯(lián)未發(fā)現(xiàn)存在聯(lián)合效應（P均大于0.05）。
　　 5.meta分析發(fā)現(xiàn)UCP1基因多態(tài)性位點rs1800592與肥胖的風險之間的關聯(lián)無統(tǒng)計學意義
　　 對Pubmed和Embase數(shù)據(jù)庫進行文獻檢索，獲得246篇相關的文獻。最終有23篇文獻符合納入標準，其中8篇是病例對照研究，16篇是關于BMI的計量資料研究。加上

23、我們的研究數(shù)據(jù)，病例對照研究和計量資料研究的樣本量分別為5037和6352。在所納入的關于病例-對照研究的文獻之間沒有顯著的異質性和發(fā)表偏倚（I2=0％，x2值在3.17-7.71之間，P值均大于0.05）。各基因型之間比較，沒有發(fā)現(xiàn)rs1800592基因多態(tài)性與肥胖的風險存在關聯(lián)（P均大于0.05）。而有關BMI分析的文獻之間存在明顯的異質性（I2均大于25％，x2在28.88-589.59之間，P值均小于0.001）。即使經(jīng)過敏感分

24、析和回歸分析不能發(fā)現(xiàn)異質性的來源，進一步以亞洲人群和非亞洲人群進行亞組分析亦不能降低異質性，所以這部分數(shù)據(jù)未進一步進行關聯(lián)研究的統(tǒng)計分析。
　　 結論:
　　 在中國漢族人群中，CRTC3和UCP1基因多態(tài)性與超重和脂類代謝紊亂的風險有關聯(lián)，其中首次報道CRTC3基因多態(tài)性在亞洲人群中與代謝紊亂的風險之間的關聯(lián)。meta分析未發(fā)現(xiàn)UCP1基因多態(tài)性位點rs1800592與肥胖的風險之間存在關聯(lián)。加深對CRTC3和UCP1