叶酸代谢产物及关键酶基因多态性与神经管缺陷的相关性

摘要

目的： 神经管缺陷（neural tube defects,NTDs）是一种严重的神经系统先天畸形，由胚胎发育早期神经管闭合不完全而致，其病因涉及环境、代谢、遗传及表观遗传等因素，具体机制尚不清楚。研究发现孕早期增加叶酸摄入量可使NTDs的发病率降低，为此开展中国北方汉族人群叶酸代谢通路中代谢产物及关键酶基因多态性与神经管缺陷的相关性研究，旨在了解： 1.叶酸代谢及其代谢产物同型半胱氨酸（Hcy）、S-腺苷甲硫氨酸(SAM)、S-腺苷同型半胱氨酸(SAH)水平与中国北方汉族人群NTDs的相关性； 2.叶酸代谢通路中关键酶基因单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphisms,SNPs)与中国北方汉族人群NTDs的相关性； 3.叶酸代谢通路中关键酶基因-基因交互作用与中国北方汉族人群NTDs的相关性； 4.叶酸代谢通路中关键酶基因单体型与中国北方汉族人群NTDs发生的相关性。 方法： 1.以中国北方汉族152例NTDs患儿（其中61例为核心家系，包括父、母和一个受累子代）和169例正常儿童（其中61例为核心家系）为研究对象进行病例-对照研究。 2.检测病例组和对照组共122组核心家系的叶酸、Hcy、SAM、SAH等描述叶酸代谢状态的特异性生物标志物水平，比较两组间的差异，利用ROC曲线分析母亲各标志物水平的最佳诊断值。 3.利用Haploview软件在HapMap数据中搜索并筛选要研究的叶酸代谢通路中关键酶基因(BHMT、MTHFD1、MTHFR、MTR、MTRR、RFC1、SHMT1和TYMS)的SNPs位点。 4.采用Sequenom MassARRAY系统对筛选出的52个SNPs位点进行基因分型。 5.在病例-对照组间分别应用SPSS19.0软件进行关联分析、SHEsis软件进行单倍型分析、PLINK软件进行基因交互作用分析，并应用SIFT和PolyPhen程序评价和预测点突变对蛋白质功能的影响。 结果： 1.病例组母亲叶酸、SAM及SAM/SAH水平均明显低于对照组母亲，而Hcy及SAH水平均明显高于对照组母亲，除Hcy其余各物质水平的差异均达到统计学意义（P＜0.05）。 2.病例组与对照组儿童，除叶酸水平外，其余各物质水平两组间差异均达到统计学意义（P＜0.05）。 3.病例组与对照组父亲，除Hcy水平外，其余各物质水平两组间差异均未达到统计学意义（P＞0.05）。 4.ROC曲线分析结果显示SAM/SAH曲线下面积最大（0.908），约登指数也最大（0.64），余下依次为SAH、叶酸、SAM，以上物质均有统计学意义（P＜0.05）；Hcy的曲线下面积及约登指数最低（分别为0.578和0.21），且无统计学意义（P＞0.05）。叶酸、SAM、SAH以及SAM/SAH的检测最佳分界点分别为8.55、51.25、11.45和4.65。 5.8个基因52个SNPs位点的病例-对照关联分析结果，在儿童中发现了BHMT基因rs3733890、MTHFD1基因rs2236224/rs2236225、MTHFR基因rs1801133、MTR基因rs1805087、MTRR基因rs10380/rs162036/rs1801394/rs9332、RFC1基因rs1051266/rs3788200以及TYMS基因rs502396与NTDs发生相关。 6.在病例-对照组母亲中发现了MTHFD1基因rs2236225、MTHFR基因rs1801133、MTRR基因rs1801394、RFC1基因rs1051266与子代NTDs发生相关。 7.在病例-对照组父亲中仅发现了MTHFR基因rs1801133、MTRR基因rs1801394与子代NTDs发生相关。 8.NTDs儿童中构建的危险单体型显示，BHMT基因单体型C-A-A-A、MTHFD1基因block1的单体型A-A以及block2的单体型T-A、MTHFR基因单体型A-G-G-C-T、RFC1基因的单体型G-G-G-T均可能与NTDs发生的危险度增加相关；BHMT基因单体型C-G-A-A、MTHFD1基因block2的单体型C-A、MTR基因单体型G-G-C-A均可能与NTDs发生的危险度降低相关。 9.交互作用分析显示BHMT、MTHFD1、MTHFR、MTR、MTRR、RFC1和TYMS存在基因-基因交互作用，可能与NTDs的发病风险相关。 结论： 1.在中国北方汉族人群的母亲及儿童中，叶酸水平的降低、Hcy水平的升高、SAM水平的降低、SAH水平的升高、SAM/SAH比值（DNA甲基化指数）的降低可能增加NTDs发生的风险。 2.母亲的SAM/SAH比值（DNA甲基化指数）的诊断价值较高，进一步扩大样本研究后，可考虑用于疾病标记物的筛选和评价。 3.中国北方汉族儿童BHMT基因rs3733890、MTHFD1基因rs2236224/rs2236225、MTHFR基因rs1801133、MTR基因rs1805087、MTRR基因rs10380/rs162036/rs1801394/rs9332、RFC1基因rs1051266/rs3788200以及TYMS基因rs502396多态性增加NTDs发生风险；中国北方汉族母亲MTHFD1基因rs2236225、MTHFR基因rs1801133、MTRR基因rs1801394、RFC1基因rs1051266多态性增加子代NTDs发生风险；中国北方汉族父亲MTHFR基因rs1801133、MTRR基因rs1801394多态性增加子代NTDs发生风险。 4.在中国北方汉族人群中，BHMT、MTHFD1、MTHFR、MTR、MTRR、RFC1和TYMS存在基因-基因交互作用，可能增加NTDs的发病风险。 5.在中国北方汉族人群中，BHMT基因单体型C-A-A-A、MTHFD1基因block1的单体型A-A以及block2的单体型T-A、MTHFR基因单体型A-G-G-C-T、RFC1基因的单体型G-G-G-T均可能使NTDs发生的危险度增加；BHMT基因单体型C-G-A-A、MTHFD1基因block2的单体型C-A、MTR基因单体型G-G-C-A均可能使NTDs发生的危险度降低。

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