父母环境因素暴露与GSTM1、GSTT1基因多态性以及在先天性心脏病中两者的交互作用研究

摘要

先天性心脏病是最常见和最严重的出生缺陷之一，也是我国大部分地区5岁以下儿童的主要死亡原因，其发病机制至今尚未完全阐明。目前多数研究认为它是一种由遗传因素和环境因素共同作用所致的复杂性疾病。就环境危险因素而言，父母孕前及母亲孕早期暴露的多种有毒有害理化因素、服用的药物、疾病等都被认为与先心病的发生有紧密的联系，然而，即使暴露在相同的环境因素下，不同个体之间发病的危险性仍然存在很大差异，环境因素的效应很大程度上还取决于个体的遗传易感性，但既往的流行病学研究多数单独针对环境因素，对个体本身的易感性差异却没有引起足够的重视。同时，由于病例对照研究大多在产后收集资料，可能存在严重的回忆偏倚，导致研究结果可信度低，而这些均是造成不同研究之间结论各异的重要原因。
　　针对于此，本课题首先采用Meta分析探讨中国人群先天性心脏病发生的主要危险因素，为进一步的病因学探索提供依据。在此基础上，采用个体匹配的病例对照研究方法，通过流行病学问卷调查，探讨父母孕前及母亲孕期暴露的环境危险因素与子代先心病发生的关系;通过实验室检测，探讨母亲及子代的Ⅱ相代谢酶基因GSTM1、GSTT1多态性与先心病易感性的关系;在上述研究的基础上，探讨环境因素与个体的遗传易感性间的交互作用，以确定代谢酶基因多态性是否会引起环境暴露致病危险性的差异。同时，为了克服既往病例对照研究中采用单一对照形式可能产生的回忆偏倚，选择健康儿童和除先心病外其他出生缺陷的儿童两种对照，以期提高研究质量和结果的可信度，为进一步阐明环境因素的致病机制及开展先心病的个性化预防提供依据。
　　第一部分:中国人群先天性心脏病危险因素的Meta分析
　　目的:探讨中国人群先天性心脏病发生的主要危险因素，为先心病预防及本课题进一步的病因学探索提供依据。
　　方法:收集1993年1月至2013年2月国内外公开发表的关于中国人群先天性心脏病危险因素的病例对照研究文献，应用Stata12.0软件中的Meta分析模块对纳入的文献数据进行分析。
　　结果:共纳入19篇文献（累计病例4769例，对照6720例）。单因素分析的合并OR值及其95％可信区间分别为:母亲孕早期发热(OR=3.64，95％CI:2.19-6.04)、孕早期接触有毒物质(OR=3.34，95％CI:2.62-4.25)、有自然流产史(OR=3.03，95％CI:1.14-8.03)、孕早期服用抗生素(OR=2.49，95％CI:1.80-3.45)、孕期受精神刺激(OR=2.26，95％CI:1.66-3.06)、孕早期噪声刺激(OR=2.15，95％CI:1.34-3.43)、孕早期感冒(OR=2.09，95％CI:1.67-2.63)、有不良妊娠史(OR=1.81，95％CI:1.44-2.29)、孕早期被动吸烟(OR=1.69，95％CI:1.11-2.57)、孕早期服解热镇痛药(OR=2.52，95％CI:0.68-9.28)、孕早期接触宠物(OR=2.30，95％CI:0.31-16.84)、父亲吸烟(OR=1.38，95％CI:0.94-2.02);多因素分析的合并OR值及其95％可信区间分别为:母亲孕早期感冒(OR=3.56，95％CI:1.93-6.55)、孕期受精神刺激(OR=2.69，95％CI:1.38-5.22)、孕早期接触有毒物质(OR=2.61，95％CI:1.96-3.46)、有不良妊娠史(OR=1.76，95％CI:1.37-2.26)。
　　结论:母亲孕早期发热、孕早期接触有毒物质、有自然流产史、有不良妊娠史、孕早期服用抗生素、孕期受精神刺激、孕早期噪声刺激、孕早期感冒、孕早期被动吸烟史是先心病发生的危险因素，而母亲孕早期服用解热镇痛药、孕早期接触宠物、父亲吸烟与先心病间的关联需要进一步研究。
　　第二部分:先天性心脏病环境危险因素的筛选
　　目的:探讨父母孕前及母亲孕早期暴露的相关环境因素与子代先心病发生的关系。
　　方法:采用以医院为基础的病例对照研究。选择2011年10月～2013年1月，在山东省济宁医学院第一附属医院心外科就诊的0～7周岁单纯性先心病（指不伴有其他器官的畸形）患儿204例作为病例组，按照1∶1个体匹配的方法（匹配条件:年龄与病例相差±8个月，性别相同），选择与病例在同一家医院儿科因感冒、腹泻、外伤等就诊或住院的健康儿童204例作为健康对照组。通过流行病学调查问卷收集父母孕前及母亲孕早期相关环境因素的暴露情况，采用条件Logistic回归分析研究暴露因素和先心病间的关联强度。
　　结果:204例先心病各类型的构成依次为室间隔缺损(VSD)94例(46.08％)、房间隔缺损(ASD)26例(12.75％)、复杂型先心病（合并至少2种类型者）25例(12.25％)、其他单纯型先心病25例(12.25％)、动脉导管未闭(PDA)24例(11.76％)、法洛氏四联症(F4)10例(4.90％)。多因素条件Logistic回归分析表明，按照α=0.05的水准，母亲有不良妊娠史(OR=3.06)、孕早期接触农药(OR=3.57)、孕早期接触宠物(OR=4.86)、孕前3个月内被动吸烟(OR=2.16)、孕早期被动吸烟(OR=2.41)、孕早期感冒(OR=2.19)、孕早期发烧(38℃以上)(OR=2.20)、孕早期服用解热镇痛药(OR=2.78)、孕早期居住在3年内装修过的居室(OR=2.57)、居住点周围1公里内有工厂(OR=2.22)、孕期生活事件应激量得分＞375分(OR=2.18)、母亲孕前三个月内从事以体力劳动为主的职业(OR=4.38)、父亲在孕前3个月内接触农药(OR=2.25)及被动吸烟(OR=1.79)是先心病发生的危险因素;而父母文化程度高、母亲孕早期肉禽鱼类摄入频率≥3次/周(OR=0.55)、动物内脏摄入频率≥3次/周(OR=0.37)、在孕前3个月至孕后3个月内服用过叶酸(OR=0.38)、孕前做检查(OR=0.50)是先心病发生的保护因素。
　　结论:父母孕前及母亲孕早期应尽量避免或减少上述环境危险因素的暴露，同时重视孕前检查、加强孕期营养均衡及增补叶酸，对于预防子代先心病的发生具有重要意义。
　　第三部分:病例对照研究中环境因素潜在回忆偏倚的评估
　　目的:通过加入阳性对照，控制可能存在的回忆偏倚，对与健康对照比较时筛选出的环境危险因素进行进一步验证。
　　方法:采用病例对照研究。按照1∶1个体匹配（年龄与病例相差±8个月，性别相同）的方法为病例组匹配阳性对照，具体选择与病例组患儿在同一家医院的康复科接受治疗的非先心病以及未合并先心病的其他出生缺陷儿童。将第一部分研究筛选出的与先心病显著相关的变量纳入本部分研究，采用条件Logistic回归分析，通过比较病例组与两个对照组分别计算出的效应值，观察显著性关联在病例组与阳性对照组相比较时是否消失，判断回忆偏倚的影响，从而进一步验证相关因素与先心病的关联。
　　结果:纳入本部分分析的研究对象为病例、健康对照、阳性对照各176例。病例组与健康对照组比较时，纳入分析的16个变量在调整混杂因素后与先心病均仍有显著性关联。病例组与阳性对照组比较时，母亲孕期生活事件应激量得分(OR病例vs健康对照=2.20，95％CI=1.04-4.64; OR病例vs阳性对照=1.31，95％CI=0.69-2.51)、父亲孕前3个月内接触农药(OR病例vs健康对照=2.42，95％CI=1.23-4.74; OR病例vs阳性对照=1.22，95％CI=0.76-2.95)与先心病间的关联强度明显减弱且不再具有统计学意义。而母亲孕前3个月内被动吸烟、孕早期被动吸烟、孕早期居住在3年内装修过的居室、母亲有不良妊娠史、母亲孕早期接触农药、孕早期接触宠物、孕早期感冒、孕早期发烧、孕早期服用解热镇痛药、孕早期肉禽鱼类摄入频率、动物内脏摄入频率、孕前3个月至孕后3个月内服用叶酸、孕前检查及父亲孕前3个月内被动吸烟这14个变量与先心病间的显著性关联均未消失。
　　结论:第一部分研究筛选出的环境因素中，母亲孕期生活事件应激量得分、父亲孕前3个月内接触农药与子代先心病的发生之间是否存在关联需做进一步探讨，而其余因素在控制回忆偏倚之后与先心病间的显著性关联均仍然存在。
　　第四部分:母亲及子代GSTM1、
　　GSTT1基因多态性与先天性心脏病易感性的相关研究
　　目的:探讨母亲及子代的Ⅱ相代谢酶基因GSTM1、GSTT1多态性与先天性心脏病易感性之间的关联。
　　方法:采集病例组和健康对照组研究对象的非抗凝血及其母亲的口腔黏膜上皮细胞。提取基因组DNA后，应用PCR技术检测研究对象及其母亲的GSTM1、GSTT1基因多态性。
　　结果:(1)对母亲两种基因单独进行分析的结果显示:GSTM1缺失基因型在病例组母亲和健康对照组母亲中的分布频率分别为55.3％和51.0％，经X2检验，两组间差异无统计学意义(P=0.54); GSTT1缺失基因型在病例组母亲和健康对照组母亲中的分布频率分别为53.4％和41.7％，经X2检验，两组间差异无统计学意义(P=0.10)。
　　(2)对母亲两种基因联合效应的分析结果显示:病例组母亲携带GSTM1、GSTT1联合缺失基因型的频率(34.0％)明显高于对照组母亲(19.8％)，差别具有统计学意义(P=0.03)，进一步的分析结果显示，母亲携带GSTM1、GSTT1联合缺失基因型时，其子代发生先心病的风险是携带两基因正常基因型者的1.86倍(P＜0.05, OR=1.86,95％CI=1.02-3.38)。
　　(3)对子代两种基因单独进行分析的结果显示:GSTM1缺失基因型在病例组和健康对照组中的分布频率分别为52.2％和47.8％，经X2检验，两组间无明显差异(P=0.40); GSTT1缺失基因型在病例组和健康对照组中的的分布频率分别为53.9％和52.2％，经X2检验，两组间无明显差异(P=0.75);无论是病例组还是对照组，GSTM1、GSTT1基因型在不同性别中的分布均无显著性差异(P＞0.05)。
　　(4)对子代两种基因联合效应的分析结果显示:同时携带此两种缺失基因型的频率在病例组(31.1％)稍高于健康对照组(24.2％)，但经X2检验，差异无统计学意义(P=0.14)。
　　结论:母亲携带GSTM1、GSTT1联合缺失的基因型会增加子代发生先天性心脏病的危险性。
　　第五部分:先天性心脏病中
　　易感基因和环境因素闻交互作用的研究
　　目的:探讨母亲及子代的GSTM1、GSTT1基因多态性与相关环境因素在先心病中的交互作用。
　　方法:在前三部分研究的基础上，将筛选出的与先心病发生有关、并需要经过体内代谢酶进行生物转化的环境因素与母亲及子代的GSTM1、GSTT1基因进行交互作用分析。在叉生分析的基础上，利用Logistic回归模型计算出基因与环境因素各种不同组合下的OR值，并代入相加模型，定性判断基因-环境之间的相加交互作用。同时通过计算相加模型三个指标(RERI、AP、S)及其可信区间，对该交互作用进行定量分析及显著性检验。
　　结果:纳入分析的环境因素包括母亲孕前3个月内被动吸烟、孕早期被动吸烟、孕早期服用解热镇痛药、孕早期居住在3年内装修的居室以及居住点周围有工厂5个因素。(1)子代的GSTM1、GSTT1联合缺失基因型与上述5个环境因素间均具有正相加交互作用，其中，该联合缺失基因型与母亲孕早期服用解热镇痛药(RERI=3.65，AP=50％，S=2.36)、居住点周围有工厂(RERI=3.37，AP=61％，S=3.98)这2个变量间的正相加交互作用经显著性检验具有统计学意义。
　　(2)子代的GSTM1基因多态性与母亲孕早期居住在3年内装修的居室、居住点周围有工厂之间、母亲的GSTM1基因多态性与孕早期服用解热镇痛药之间均具有正相加交互作用，但经显著性检验，均没有统计学意义。
　　(3)其他基因与环境因素的不同组合在先心病中均未发现具有正相加交互作用。
　　结论:子代携带GSTM1和GSTT1联合缺失基因型与母亲孕早期服用解热镇痛药、居住点周围有工厂对先心病的发生均有正相加交互作用。

目录

摘要

前言

1 研究背景

2 研究的目的和意义

3 研究内容

4 研究思路与技术路线

第一部分：中国人群先天性心脏病危险因素的Meta分析

1 材料与方法

2 结果

3 讨论

本部分小结

第二部分：先天性心脏病环境危险因素的筛选

1 材料与方法

2 结果

3 讨论

本部分小结

第三部分：病例对照研究中环境因素潜在回忆偏倚的评估

1 材料与方法

2 结果

3 讨论

本部分小结

第四部分：母亲及子代GSTM1、GSTT1基因多态性与先天性心脏病易感性的相关研究

1 材料与方法

2 结果

3 讨论

本部分小结

第五部分：先天性心脏病中易感基因和环境因素间交互作用的研究

1 材料与方法

2 结果

3 讨论

本部分小结

全文小结

参考文献

综述 基因与环境交互作用的研究进展

附录

附录1 评价病例对照研究文献质量的NOS标准

附录2 调查表

附录3 博士研究生期间发表的论文

致谢

声明