FTO基因單核苷酸多態(tài)性與中國漢族兒童-青少年肥胖的關(guān)聯(lián)性研究.pdf

1、研究背景：
　　 隨著兒童肥胖發(fā)生率的迅速增長，兒童肥胖正成為一個日趨嚴重的危害健康的全球性問題。伴隨著生活環(huán)境的改變(如能量的過度攝入，體力活動不足，多靜態(tài)活動等)，肥胖患病率呈現(xiàn)明顯上升的一個趨勢。肥胖可以導致各種相關(guān)的慢性疾病，如心血管疾病，高血壓，高血脂，2型糖尿病，代謝綜合征以及某些腫瘤等，同時，肥胖也給家庭、社會甚至國家?guī)砭薮蟮慕?jīng)濟負擔。
　　 肥胖是一種發(fā)生在多個基因、多種因素基礎(chǔ)上的常見代謝失調(diào)癥，是遺

2、傳因素和環(huán)境因素共同作用的結(jié)果。家系以及雙生子研究表明，在肥胖發(fā)生過程中遺傳因素占40-70％，遺傳因素增加了機體對肥胖的易感性。但即便存在遺傳因素的影響，肥胖的發(fā)生及發(fā)展也是包括生活方式在內(nèi)的多種環(huán)境因素相互作用的結(jié)果。研究遺傳因素和環(huán)境因素與兒童青少年肥胖的關(guān)聯(lián)性對于肥胖的預防和控制具有極其重要的意義。近幾年來，全球各研究中心的大規(guī)模的全基因組關(guān)聯(lián)研究(Genome-WideAssociationStudy，GWAS)將肥胖，代謝綜

3、合征、腫瘤以及其他重要疾病的研究推向了一個全新的高度。GWAS分析了一系列與人類肥胖相關(guān)的基因，其中肥胖相關(guān)基因(fatmassandobesityassociatedgene，F(xiàn)TO)是第一個由GWAS發(fā)現(xiàn)的與普通人群肥胖相關(guān)的可靠候選基因[1]，在最大程度上解釋了人類肥胖以及體質(zhì)指數(shù)(bodymassindex，BMI)的變異。人類FTO基因定位于16q12.2，基因全長約400kb，包括9個外顯子，全部編碼蛋白質(zhì)[2]。研究表明，

4、FTO基因普遍表達于胎兒和成人組織，在腦組織中表達最高，這是控制能量平衡的關(guān)鍵部位。而人類FTO基因變異可能會導致FTO基因表達的上調(diào)或者失調(diào)，攜帶風險等位基因者可能在不改變能量消耗的情況下通過過量攝食造成肥胖。Cecil等[3]研究了FTO基因rs9939609變異與肥胖、能量消耗和食物攝入的可能聯(lián)系，發(fā)現(xiàn)FTO基因的變異雖然導致了肥胖的易感性卻沒有顯示其可直接調(diào)控能量消耗，而是可能在控制食物攝取和食物選擇中發(fā)揮作用，表明FTO基因與

5、食欲過剩的表型或者喜好高能量食物有關(guān)系。
　　 目前，雖然全球，尤其在歐美人群中的研究結(jié)果多支持FTO基因與人類肥胖以及BMI的關(guān)系，但FTO基因影響肥胖的機制尚不清楚[4-6]。再者，在亞洲人群中，雖也有報道支持FTO基因與肥胖相關(guān)[7]，但仍未得出一致的結(jié)論，尚需要更多的重復性研究來驗證FTO基因在中國人群中所起的作用。
　　 研究目的：
　　 本研究依托“‘十一五’國家科技支撐計劃項目：代謝綜合征易感人群早

6、期篩查技術(shù)”研究的資源，以7～18歲的中國漢族兒童青少年為研究對象，旨在探討FTO基因的單核苷酸多態(tài)性與中國漢族兒童青少年肥胖及其相關(guān)代謝指標的關(guān)系；篩查出與中國漢族兒童青少年肥胖相關(guān)的SNPs標志，以豐富和補充肥胖易感性標志，從而更全面的解釋肥胖發(fā)生的遺傳機制，為肥胖易感人群的識別與篩查提供科學依據(jù)。
　　 研究方法：
　　 本研究依托“‘十一五’國家科技支撐計劃項目：代謝綜合征易感人群早期篩查技術(shù)”研究的資源，以廣西

7、南寧、天津、北京、重慶以及杭州等地7～18歲的中國漢族兒童青少年為研究對象，通過病例對照研究設(shè)計來探討FTO基因的單核苷酸多態(tài)性與中國漢族兒童青少年肥胖的關(guān)聯(lián)性，篩查與中國漢族兒童青少年肥胖相關(guān)的SNPs標志。本研究的研究對象(包括病例和對照)的排除標準為：(1)患有惡性腫瘤和嚴重的心、肝，腎等慢性疾病史者；(2)不合作或資料不全者。病例組入選標準為：中國肥胖問題工作組(WGOC)于2003年11月公布的“中國學齡兒童青少年超重、肥胖篩

8、查體重指數(shù)值分類標準”[8]，即按年齡、性別分組計算得到的BMI[體重/身高2(kg/m2)]。對照納入標準為同性別、同年齡和同居住地的匹配原則。共納入病例4000例研究對象。(Ⅰ階段1000例，Ⅱ階段3000例)。
　　 SNP的篩選策略：(1)基因區(qū)域：FTO基因上游3000bp到下游3000bp區(qū)域；(2)人種為CHB、CHD或Asia；(3)用FastSNP和SNPFunctionPredication等軟件進行功能預測

9、。功能改變類型：無義突變、錯義突變、同義突變、剪接調(diào)控、轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點、增強子、microRNA位點；(4)MAF選擇標準≥0.15，如為錯義突變、無義突變和剪接調(diào)控SNP，MAF放寬至≥0.05；(5)以r2≥0.8為標準，選擇TagSNP。根據(jù)前述的篩選原則，采用Haploview軟件對FTO基因的連鎖不平衡情況進行探索。此外，本研究還通過文獻查閱對其他重要多態(tài)位點進行了補充，包括rs9939609，最終篩選出FTO基因SNPs共

10、24個。在Ⅰ階段研究中，對1000名研究對象進行FTO基因的24個SNPs的基因分型實驗，分型工作在上海天昊生物技術(shù)有限公司完成，采用SNPScan技術(shù)，其中988例分型成功；Ⅱ階段研究中，對3000名研究對象進行rs9939609多態(tài)位點的分型實驗，分型工作在上海輝瑞生物科技有限公司完成，采用熒光定量PCR技術(shù)，其中2936例分型成功。
　　 應用SPSS16.0forWindows軟件對各指標用1-SampleK-S進行正態(tài)

11、性檢驗，在病例組與對照組之間的年齡，性別，以及其他各個研究因素的情況依據(jù)數(shù)據(jù)特征分別采用相應的統(tǒng)計方法：正態(tài)分布的兩樣本均數(shù)比較采用t檢驗，X2檢驗；非正態(tài)分布或方差不齊的數(shù)據(jù)用非參數(shù)秩和檢驗(Kruskal-Wallis，Kw)等統(tǒng)計方法比較組間分布差異。采用X-2擬合優(yōu)度檢驗評價各多態(tài)基因型在對照人群中的分布特征是否符合哈代-溫伯格遺傳平衡定律(Hardy-Weinbergequilibrium，HWE)。采用非條件Logistic

12、回歸模型計算以年齡和性別作為調(diào)整因素的調(diào)整OR值及其95％CI，對FTO基因的24個多態(tài)基因型與兒童青少年肥胖的關(guān)聯(lián)強度進行估計，多元線性回歸用于研究控制年齡和性別等混雜因素后分析多態(tài)基因型與數(shù)量性狀等變量間的依存關(guān)系。基因與基因之間，基因與飲食習慣之間聯(lián)合作用的探索采用叉生分析，以及Logistic回歸模型計算以年齡和性別作為調(diào)整因素的調(diào)整OR值及其95％CI，并作趨勢分析，以上均在Plink軟件中進行分析。采用Haploview軟件

13、對同一基因上的多態(tài)位點進行連鎖不平衡分析，采用基于RforWindows2.14.0軟件運行的Haplo.Stats1.4.4程序包模擬構(gòu)建其單體型，計算以年齡和性別作為調(diào)整因素的調(diào)整OR值及其95％CI，對基因單體型與兒童青少年肥胖的關(guān)聯(lián)強度進行估計。無特殊說明以檢驗水準P值小于0.05作為具有統(tǒng)計學意義。
　　 結(jié)果：
　　 Ⅰ階段研究中，在相加遺傳模型下，rs7206790(P=0.018)，rs9939609(P

14、=0.002)，rs11644943(P=0.023)都可能與中國漢族兒童青少年肥胖的發(fā)生相關(guān)，且經(jīng)FDR調(diào)整后，rs9939609(P=0.048)具有統(tǒng)計學意義；在顯性遺傳模型下，rs9939609(OR=1.57，95％CI：1.17-2.11，P=0.002)能顯著增加中國漢族兒童青少年肥胖的風險；在隱性遺傳模型下，rs7206790(OR=3.76，95％CI：1.24-11.43；P=0.012)，rs11644943(OR

15、=0.16，95％CI：0.04-0.72；P=0.017)可能與中國漢族兒童青少年肥胖的發(fā)生相關(guān)。Ⅱ階段研究中，發(fā)現(xiàn)rs9939609多態(tài)性位點可能顯著增加漢族兒童青少年的肥胖發(fā)生風險(OR=1.57，95％CI：1.34-1.85；P<0.0001)，且在加性遺傳模型、顯性遺傳模型、以及隱性遺傳模型下rs9939609均可能與中國漢族兒童青少年肥胖的發(fā)生有關(guān)(P<0.0001)。合并研究中同樣發(fā)現(xiàn)rs9939609多態(tài)性位點能顯著增

16、加漢族兒童青少年的肥胖發(fā)生風險(OR=1.56；95％CI：1.36-1.78；P<0.0001)，且在加性遺傳模型、顯性遺傳模型、以及隱性遺傳模型下rs9939609也均可能與中國漢族兒童青少年肥胖的發(fā)生有關(guān)(P<0.0001)。
　　 Ⅰ階段研究中，進一步分析三個陽性位點與兒童青少年肥胖相關(guān)的各數(shù)量性狀的影響情況。發(fā)現(xiàn)rs9939609的突變純合子AA對BMI(P=0.005)，腰圍(P=0.02)，臀圍(P=0.05)，飲

17、食習慣(P=0.03)等具有顯著影響；rs7206790的突變純合子GG對BMI(P=0.007)，體重(P=0.005)腰圍(P=0.05)，臀圍(P=0.01)，收縮壓(P=0.04)等具有顯著影響；rs11644943對口味的偏好可能具有影響(P=0.02)。對其他數(shù)量性狀尚未發(fā)現(xiàn)有統(tǒng)計學意義。Ⅱ階段研究中，進一步驗證發(fā)現(xiàn)在加性遺傳模型下rs9939609的突變純合子AA對BMI(P<0.0001)，腰圍(P<0.0001)，臀圍

18、(P=0.0003)，收縮壓(P<0.0001)，TG(P=0.007)，LDLC(P=0.01)，HDLC(P=0.0002)等具有顯著影響；在顯性遺傳模型下，發(fā)現(xiàn)與野生純合子TT相比，TA+AA對體質(zhì)指數(shù)BMI(P<0.0001)，體重(P=0.02)，腰圍(P<0.0001)，臀圍(P=0.0004)，SBP(P<0.0001)，血糖(P=0.04)，TG(P=0.01)，LDLC(P=0.003)，HDLC(P=0.0001)等

19、具有顯著影響；在隱性遺傳模型下，發(fā)現(xiàn)與TT+TA相比，突變純合子AA對體質(zhì)指數(shù)BMI(P=0.001)，腰圍(P=0.0003)，臀圍(P=0.005)，SBP(P=0.0007)，HDLC(P=0.02)等具有顯著影響；對其他數(shù)量性狀尚未發(fā)現(xiàn)有統(tǒng)計學意義。合并研究中的發(fā)現(xiàn)與Ⅰ階段和Ⅱ階段的研究結(jié)果一致。
　　 Ⅰ階段研究中，對FTO基因24個SNP單倍型分析，結(jié)果表明：單體型GG(rs4784323(G/A)-rs720679

20、0(C/G))(OR=1.39，95％CI：1.07-1.81；P=0.02)和單體型GTA(rs1477196(G/A)-rs3751813(G/T)-rs9939609(T/A))(OR=1.65，95％CI：1.24-2.19；P=0.001)的攜帶者肥胖風險增加，未發(fā)現(xiàn)其他單體型與兒童青少年肥胖遺傳易感性存在統(tǒng)計學關(guān)聯(lián)。
　　 探索三個陽性位點與肥胖相關(guān)的生活方式包括飲食習慣、口味以及對甜食的偏好之間的交互作用發(fā)現(xiàn)：rs

21、9939609與飲食習慣之間存在聯(lián)合作用，OR=3.63，95％CI：1.89-7.01，且有統(tǒng)計學意義(P<0.001)。rs9939609與口味偏好之間也存在聯(lián)合作用，OR=5.38，95％CI：2.64-10.97，且有統(tǒng)計學意義(P<0.001)。未發(fā)現(xiàn)其他交互作用存在。
　　 結(jié)論：
　　 1.本研究在中國漢族兒童青少年人群中重復和驗證了FTO基因的rs9939609多態(tài)位點與兒童肥胖以及BMI都存在關(guān)聯(lián)。同時

22、還發(fā)現(xiàn)m9939609、rs7206790和rs11644943與體重、腰圍和臀圍也存在關(guān)聯(lián)。今后還需要在不同人群中進行更大規(guī)模的重復研究，來驗證這些關(guān)聯(lián)的可靠性。將來通過對這些SNP的功能研究，來探討遺傳變異與疾病之間的因果聯(lián)系，將有助于我們更深入的了解能量平衡的機制以及肥胖發(fā)生的病因。
　　 2.本研究發(fā)現(xiàn)FTO基因rs9939609位點多態(tài)性與肉類食物為主、偏好重口味等生活行為因素之間存在著聯(lián)合作用，共同影響兒童肥胖的發(fā)生