中國人群骨密度的基于生物學(xué)通路的全基因相關(guān)聯(lián)研究.pdf

1、隨著人口壽命的延長以及人口的老齡化,骨質(zhì)疏松已經(jīng)成為一個日益嚴(yán)重的全球健康問題。骨質(zhì)疏松的主要風(fēng)險因子骨密度,已被廣泛地使用作為替代表型來研究骨質(zhì)疏松的遺傳機(jī)制。大量的家系和同胞對研究證據(jù)表明60-90％的骨密度變異由遺傳因素決定。但是大部分的骨密度遺傳決定仍然未知。
　　 作為對單個位點(diǎn)分析的全基因組關(guān)聯(lián)分析的一種補(bǔ)充分析,基于生物學(xué)通路的全基因組關(guān)聯(lián)研究能夠有效地檢測到相關(guān)的生物學(xué)通路與目的表型的關(guān)聯(lián)程度,并可以發(fā)現(xiàn)更多與疾

2、病相關(guān)的易感基因或者生物學(xué)通路,從而對揭示疾病的發(fā)病機(jī)制和疾病的預(yù)防治療具有重要的意義。
　　 本研究使用Hologic QDR4500雙能X射線吸收儀(DXA)測定了1627個中國漢族人髖部,腰椎和股骨頸三個部位的骨密度。作為第一個開展中國人群骨密度的基于生物學(xué)通路的全基因組關(guān)聯(lián)研究,本研究采用Affymetrix GeneChip Human Mapping SNP6.0的芯片對這1627個樣本進(jìn)行基因分型。從BioCart

3、a,KEGG,Ambion GeneAssist和Gene Ontology四個數(shù)據(jù)庫中抽取1007條通路。基于通路的全基因組關(guān)聯(lián)分析是由基因富集分析算法改進(jìn)而來。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)嘧啶代謝途徑與髖部骨密度的關(guān)聯(lián)程度在經(jīng)過多重校正后仍極其顯著(p=0.001,qfdr=0.007,pfwer=0.007)。為了進(jìn)一步探討嘧啶代謝途徑對骨密度的影響,本研究使用基因表達(dá)實驗來檢測該途徑中49個基因在單核細(xì)胞(破骨細(xì)胞前體)的差異表達(dá)情況,從而在m

4、RNA水平上探索這些基因與骨密度的關(guān)系。結(jié)果發(fā)現(xiàn)其中9個基因顯著地差異表達(dá)。與低骨密度組比較,基因POLS,POLR2H,POLB,CTPS,DCTD和ENTPD1在高骨密度組中是下調(diào)基因,而TK2,UNG和CANT1這3個基因是上調(diào)基因。因為在通路中基因通常是相互作用的,因此對已鑒定的通路包含的基因中所有通過質(zhì)量控制的SNP使用配對交互作用檢驗,來檢測SNP—SNP的交互效應(yīng)對髖部BMD的作用。發(fā)現(xiàn)這49個基因構(gòu)建了一個復(fù)雜的交互作用

5、網(wǎng)絡(luò)。其中三磷酸胞苷合成酶基因(CTPS)中rs4364871與腺苷酸激酶3象1基因(AK3L1)中6個SNP的交互作用顯著程度排在前10。最顯著的交互作用發(fā)生在CTPS基因的rs4364871和腺苷酸激酶3象1基因的rs4916029之間,p值達(dá)到2.92×10-5。
　　 不斷有證據(jù)表明活體細(xì)胞外嘧啶,如尿苷二磷酸(UDP)和尿啶三磷酸(UTP),作為重要的信號分子,通過細(xì)胞表面P2受體,對抑制成骨細(xì)胞的骨形成,破骨細(xì)胞的形

6、成和活動,以及軟骨代謝起刺激作用。另外一個研究也支持嘧啶代謝對骨質(zhì)疏松癥的作用。它是基于表達(dá)芯片的數(shù)據(jù),采用基因富集分析方法發(fā)現(xiàn)嘧啶代謝途徑在來自人類非骨質(zhì)疏松骨組織的成骨細(xì)胞中顯著富集。本研究第一次在中國人群中使用基于通路的全基因組關(guān)聯(lián)研究鑒定了與髖部BMD顯著關(guān)聯(lián)的嘧啶代謝通路。結(jié)合基因表達(dá)和基因交互作用的分析以及關(guān)于該通路的功能報道,可以肯定嘧啶代謝途徑在骨代謝中的重要作用。以后關(guān)于該通路進(jìn)一步的功能研究將會更加深入的揭示其在骨代