G-蛋白偶联内向整流钾离子通道4(Girk4)基因变异与新疆维族代谢综合征的关联研究

摘要

目的：代谢综合征(metabolic syndrome, MetS)是指伴有胰岛素抵抗的一组疾病的聚集，是累积多个代谢起源的临床前期高风险致病因素的一个统称，它是肥胖、高血压、高血糖、血脂紊乱，胰岛素抵抗等系列心血管病致病因素的集结，不但促进了心脑血管病和糖尿病的发生及发展，而且加重了动脉粥样硬化症及肾功能损害。随着人们生活水平的提高，MetS正以惊人的速度在全球流行，已成为新世纪继高血压、糖尿病、肥胖和血脂异常等疾病后又一慢性流行性疾病。而新中国的成立，使得人民群众膳食结构巨变，加之我国人口数目庞大，MetS及其相关临床情况在不久的将来必将成为中国公共卫生事业的主流工作，遏制MetS的流行需要从即刻入手。代谢综合征是一个多基因复杂性状疾病，其发病是遗传因素与环境因素共同作用的结果，积极寻找MetS的遗传病因，采取相应干预措施，是防治MetS的基础和关键。新疆维吾尔族是新疆人口最多的民族，已有的流行病学调查资料显示，新疆维吾尔族人群MetS 罹患率高，尤其是南疆地区，与新疆同地区哈萨克族人群比较，维吾尔族人MS罹患率可达人群三分之一，较哈萨克族人高2倍，特别是该民族中心性肥胖（腹围≥男90cm/女80cm）检出率达60％。
　　 研究G-蛋白偶联内向整流钾通道4（Girk4）基因常见及罕见单核苷酸基因多态性（SNPs）以及单核苷酸多态性构建的单体型在新疆维吾尔族代谢综合征的分布特点，探讨Girk4基因SNPs及单体型与新疆维吾尔族代谢综合征的相关关系，寻找新疆维吾尔族代谢综合征的易感性标记，探讨代谢综合征可能的遗传学机制。
　　 方法：采用整群抽样随机抽取方式，以生活在新疆南疆和田地区的30岁以上的定居和半定居农牧民为研究对象，进行大规模的代谢综合征标准化的流行病学问卷调查、体格检查，同时留取血尿标本。对流行病学问卷调查、体格检查，同时留取血尿标本进行数据整理，按照中华医学会糖尿病分会2004年的诊断标准-符合以下4个组成成分中的3个或全部者定义为代谢综合征（MetS）：(1)超重或肥胖：BM I≥ 25kg /m2；(2)高血糖：空腹血糖≥ 6.1 mmol/L和(或)糖负荷后血糖≥7.8 mmol/L和(或)已确诊为糖尿病并治疗者；(3)高血压：收缩压/舒张压≥140 /90 mmHg和(或)已确诊为高血压并治疗者；(4)血脂紊乱：空腹血TG≥1.70 mmol/L和(或)空腹血HDL-C男性<0.9 mmol/L，女性<1.0 mmol/L；而不满足代谢综合征条件者定为非代谢综合征对照组（non-MetS）。经过该标准纳入1352例维吾尔族个体，男性507例，女性845例，平均年龄50.77±10.78岁；其中MetS组445例（男性167例，女性276例），而non-mets对照组786例（男性296例，女性490例）。该人群代谢综合征检出率为36％，其主要MetS组成成分依次为肥胖或超重、血脂紊乱、高血糖和高血压，而相应的超重肥胖、血脂紊乱、高血糖及高血压检出率分别为70%、54%、40%及37%。
　　 随后在该人群代谢综合征组中选取48例典型代谢综合征患者（男女性各24例）进行测序筛查新疆维吾尔族MetS患者G-蛋白偶联内向整流钾通道4基因（Girk4）基因功能区的变异位点，寻找常见和罕见或低频率变异。测序后在Girk4基因功能区共发现21个变异位点，其中包括9个新的和12个已知的变异位点。利用连锁不平衡原理、结合最小等位基因频率以及是否存在错义突变等为选择标准，选择代表性单核苷酸多态(SNP)变异位点5个，4个为常见SNPs，-20559C>G（rs11221497), 171C＞T（rs6590357，Ser57Ser ), 5126A>G（rs4937391 ), 6262A>C（rs2604204)和一个低频率错义突变610G>A（Met210Ile）应用TaqMan-PCR在自然人群中进行基因型鉴定及病例对照关联研究。
　　 结果：流行病学调查结果显示：新疆和田及其周边地区具有代表性的维吾尔族人群代谢综合征患病率相当高，达36%，而且超重肥胖、脂质代谢紊乱、糖代谢紊乱及高血压的检出率分别为73%，54%，40%和37%。从总体来看，本人群中MetS 各组分中超重和肥胖发生率最高，其次为脂代谢异常，而高血压发生最低。MetS检出率在50至60岁年龄段最高，性别之间没有显著性差异。
　　 在新疆维吾尔族人群对Girk4基因常见SNPs即-20559C>G（rs11221497)，171C＞T（rs6590357，Ser57Ser )，5126A>G（rs4937391 )及6262A>C（rs2604204)做基因型鉴定并连锁不平衡检验，结果P值均大于0.05。对上述SNPs与代谢综合征做病例对照关联研究，显示：1）新疆维吾尔族人Girk4启动子-20559C>G（rs11221497)位点存在CC、CG和GG 三种基因型和C、G两种等位基因。而外显子2区171C>T（rs6590357，Ser57Ser）测序时呈现两种基因型，但人群基因型鉴定时发现共有CC、CT和TT三种基因型存在；5126A>G（rs4937391）和6262A>C（rs2604204）维吾尔族人群中均存在三种基因型。2）-20559C>G（rs11221497)基因型及等位基因的频率在代谢综合征和非代谢综合征组两组间均有统计学差别。控制了年龄、性别等混杂因素后，-20559C>G（rs11221497)多态性与代谢综合征的关系仍有统计学意义。携带G等位基因患者代谢综合征的相对风险率比携带C等位基因者低。3）-20559C>G（rs11221497)的不同基因型与代谢综合征表型数量性状有关，GG基因型携带者较CC基因型携带者有更低的腰围、总胆固醇水平及血压水平。4）171C>T（rs6590357), 5126A>G（rs4937391)及6262A>C（rs2604204)多态性与代谢综合征关联分析无统计学差别，可能上述三个位点变异与新疆维吾尔族代谢综合征无关。
　　 考虑到基因与年龄有相互作用，加之本研究中代谢综合征的检出率在50~60岁人群中达高峰，故进一步对Girk4基因常见SNPs即-20559C>G（rs11221497)，171C＞T（rs6590357，Ser57Ser )，5126A>G（rs4937391 ), 6262A>C（rs2604204)与新疆维吾尔族50岁以下人群MetS及其表型数量性状并构建单体型进行深入分析，结论如下：1）Girk4基因4个常见单核苷酸多态-20559C>G（rs11221497)、171C>T（rs6590357)、5126A>G（rs4937391)及6262A>C（rs2604204)与新疆维吾尔族50岁以下人群MetS在所有的显性模型及除rs11221497以外的附加模型（χ2=5.53, P=0.063）均有统计学意义。2）Girk4基因-20559C>G（rs11221497)、171C>T（rs6590357)、5126A>G（rs4937391)及6262A>C（rs2604204)多态性与新疆维吾尔族50岁以下人群MetS主要表型数量性状相关。其中rs11221497与WC, 2HPG，和TC有统计学意义，P值分别为0.022，0.004，和0.007。0.022，0.004，和0.007。而rs6590357,主要与WC, LDL-C和TG有统计学意义，P值分别为 0.047，0.017和0.011。对rs4937391，2HPG和LDL-C 有显著差异，P值分别为 0.013 及 0.011。Rs2604204多态性与LDL-C（P=0.011)和2HPG（P﹤0.016)相关。 3）由Girk4基因-20559C>G（rs11221497)、171C>T（rs6590357)、5126A>G（rs4937391)及6262A>C（rs2604204)构建的4个主要单体型中的H1及H2在病例对照组的分布无统计学差异；然而，单体型中H3（6262A>C/5126A>G/171C>T/-20559C>G, C-G-T-C)和H4单体型（6262A>C/5126A>G/171C>T/-20559C>G, A-A-C-G)也即-20559G等位基因及171C等位基因的改变,在新疆维吾尔族50岁以下人群MetS组及非代谢综合征对照组中的频率分布有显著差异（P均<0.05），结果与先前的病例对照关联研究一致，提示Girk4基因的这些多态性位点可影响新疆年轻维吾尔族人群代谢综合征的患病风险。
　　 对测序筛查发现Girk4基因的低频率SNP，即稀有突变-外显子2区630G＞A,Met210Ile错义突变进行与MetS相关性分析，结论如下：1）Girk4基因中错义突变630G＞A（Met210Ile）是一罕见突变，在新疆维吾尔族自然人群中仅有GG和GA 两种基因型。在1352人中仅检出GA基因型7例，最小等位基因频率<0.005（为0.0028）；2）Girk4基因630G＞A（Met210Ile）错义突变可能与新疆维吾尔族人代谢综合征无相关性，但所有7例发生突变个体均为腹型肥胖患者，提示该错义突变可能与新疆维吾尔族人超重与腹型肥胖有关。但因其发生频率低，有待于进一步行功能试验验证；3）对Girk4基因630G＞A（Met210Ile）错义突变除序列保守性分析显示，该位点中度保守，说明该错义突变可能为功能性突变，但因突变发生频率低，有待于进一步行功能学试验以验证；同时从该基因序列保守性看，G-蛋白藕联内向整流钾通道4在维持机体细胞功能离子通透性中具有重要作用，不易发生突变。
　　 结论：新疆和田地区维吾尔族人代谢综合征及其相关组份，如超重肥胖、血脂紊乱、高血糖及高血压高发，特别是50到60岁人群。维吾尔族人群Girk4基因存在变异，而启动子区-20559C>G（rs11221497)的SNP与新疆维吾尔族人代谢综合征相关。进一步年龄分层后发现不但-20559C>G（rs11221497)而且171C＞T（rs6590357，Ser57Ser ), 5126A>G（rs4937391 )，6262A>C（rs2604204)多态性及其4个多态位点构建的单体型与新疆维吾尔族50岁以下人群MetS及其表型数量性状相关，提示-20559C>G（rs11221497)中G 位点是代谢综合征发生的保护因素，而171C>T（rs6590357)中C位点变异是一易感因素。对罕见错义突变进行分析，结果显示Girk4基因630G＞A（Met210Ile）错义突变可能与新疆维吾尔族人代谢综合征无相关性，但可能与新疆维吾尔族人超重与腹型肥胖有关。因其发生频率低，有待于进一步行功能试验验证。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：英文缩略语表

声明

前 言

第一部分 新疆和田地区维族代谢综合征流行病学研究

第二部分 新疆维族代谢综合征与Girk4代表性SNPSs研究

第三部分 Girk4基因SNPs与不同年龄组维族代谢综合征及单体型关系

第四部分 Girk4错义突变与新疆维吾尔族代谢综合征研究

结 论

致 谢

参考文献

G-蛋白偶联（门控）内向整流钾离子通道4基因（Girk4）与能量代谢机制研究（综述）

攻读博士学位期间发表的学术论文

个人简历