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中国汉族人群CRTC3和UCP1基因多态性与肥胖及脂类代谢紊乱的关联研究

作　者: 欧泽金
导　师: 邹飞
学　校: 南方医科大学
专　业: 劳动卫生与环境卫生学
关键词: CRTC3 UCP1 肥胖脂类代谢遗传多态性易感性
分类号: R589.2
类　型: 博士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

背景肥胖和脂类代谢紊乱是日益受关注的全球性健康问题。肥胖和脂类代谢紊乱是冠心病和缺血性脑卒中的独立危险因素,与以动脉粥样硬化为基础的缺血性心脑血管疾病的发病率日益升高有密切关系。在我国,随着生活水平的提高和生活方式的改变,肥胖和脂类代谢紊乱引起的健康问题日益凸显。因为与高血压病、糖尿病和缺血性心脑血管疾病等慢性病的发病率密切相关,肥胖和脂类代谢紊乱已成为我国公共健康的防治重点。棕色脂肪组织由于具有显著的抗肥胖功能而成为当前肥胖和脂类代谢研究的热点。棕色脂肪组织主要过燃烧脂肪酸产生热量而在寒冷刺激或进食所致的非颤抖性产热中起重要作用。传统观点认为成年人体内没有棕色脂肪,随着科技的发展,特别是正电子发射断层扫描技术(Positron Emission Tomography, PET)技术广泛应用于临床,多个研究发现健康成年人体内仍然存在有代谢活性的棕色脂肪。尽管在成年人体内的棕色脂肪数量较少,但它的能量代谢能力是不可忽视的。研究发现环磷腺苷反应元件结合物协同激活物3(CREB regulated transcription coactivator3, CRTC3)和解偶联蛋白1(uncoupling protein1, UCP1)与棕色脂肪组织的能量代谢活动有密切关系。CRTC3是近年新发现的CRTC蛋白家族成员,是环磷腺苷反应元件结合物协同激活物家族的重要成员。CRTC3在棕色脂肪组织中高度表达,能够显著促进环磷腺苷反应元件调控的下游基因的转录,如过氧化物酶增殖物激活受体Y协同激活物-1α(peroxisome proliferator-activated receptor gamma coactivator-1alpha, PGC-1α)和多种与代谢密切相关的神经肽等。CRTC3通过增加PPARγ及其PGC-1α的转录,诱导棕色脂肪细胞内UCP1蛋白的表达,增加棕色脂肪组织的代谢活性,从而促进能量代谢。在墨西哥裔美国及高加索人种中进行的关联研究发现,CRTC3基因多态性与体重、体质指数(BMI)和臀围有关联。迄今为止,在亚洲人群中关于CRTC3基因多态性与肥胖及脂类代谢紊乱的关联研究尚未报道过。UCP1是棕色脂肪细胞特异性表达蛋白,是棕色脂肪组织发挥产热活性的最重要的分子。它能够降低氧化磷酸化过程中产生的质子浓度梯度,从而减少三磷酸腺苷(ATP)的合成,使产生的能量以热辐射的形式释放出来。游离脂肪酸能够诱导UCP1蛋白的表达增加,使棕色脂肪组织在UCP1的刺激下消耗大量脂肪酸,从而达到对脂肪酸的清除作用。此外,在肾上腺素和甲状腺素等刺激下,棕色脂肪细胞的UCP1表达增加,从而增加棕色脂肪组织的消耗脂肪酸的活性,因此UCP1被认为是抵抗肥胖和2型糖尿病的重要基因。临床研究提示UCP1与肥胖的发生发展有密切关联；功能研究发现基因多态性影响UCP1mRNA表达水平,从而调控能量代谢平衡,说明UCP1基因多态性与能量代谢平衡有密切的关系。虽然有多个报道提示UCP1基因多态影响肥胖的易感性,但全球范围内不同研究中心的关联研究结论并不一致,因此有必要在中国人群中进行研究,并对所有相关研究进行筛选继而系统分析,以获得关于这个位点与肥胖之间关系的更准确的结论。另外,关于UCP1基因多态性与脂类代谢紊乱的关联研究未见报道,值得探索。目的以CRTC3和UCP1基因做为研究的目标基因,探讨在中国汉族人群中CRTC3和UCPl基因多态性与肥胖和脂类代谢紊乱之间的关联,并对UCP1基因多态性位点rs1800592与肥胖和体质指数(BMI)之间的关联研究结果进行meta分析,以进一步认识引起中国汉族人群肥胖及脂类代谢紊乱的遗传学病因。材料和方法所有的研究对象都是从参加南方医科大学附属南方医院常规健康体检的参与者中随机挑选,一共有1631例,包括男性657例,女性974例。临床计量资料主要包括BMI、空腹血糖和血脂(甘油三酯、总胆固醇、高密度脂蛋白、低密度脂蛋白和极低密度脂蛋白)等；临床计数资料(病例-对照)包括超重、肥胖、高甘油三酯血症、临界高胆固醇血症和高胆固醇血症以及相对应的对照组。脂类代谢紊乱诊断标准为美国国家胆固醇教育计划成人治疗组第三次会议制定的血脂异常防治指南(NCEP-ATPⅢ)。从美国国立生物技术信息中心(NCBI)和人类基因组计划数据库(HapMap Project Database)获取CRTC3和UCP1基因的参考序列及单核苷酸多态信息。根据连锁不平衡分析,选取CRTC3和UCP1·基因的三个单核苷酸多态性位点进行关联研究,分别为：1).rs3862434,位于CRTC3基因的内含子区(intron region),与位于编码区的位点rs8033595存在高度连锁不平衡(LD=1, LOD=12.08, r2=0.928);2). rs11635252,位于CRTC3基因的启动子区(promoter region);3).rs1800592,位于UCPl基因的启动子区(promoter region)。应用PCR-限制性片段长度多态性(PCR-RFLP)方法进行基因分型,随机抽取总标本量的5%测序以检验分型结果的准确性。分析基因多态性与临床计量资料之间的关联时将年龄与性别视为协变量扣除后,行协方差分析；基因多态性与与临床计数资料(病例-对照研究)的关联研究应用经年龄和性别校正后的Logistic回归分析。上述数据应用SPSS(版本16.0)统计软件进行统计处理。Epi Info软件统计分析等位基因与代谢紊乱的风险之间的关联。SHEsis在线软件(http://analysis2.bio-x.cn/myAnalysis.php)统计分析单体型的频率及其与代谢紊乱风险之间的关联。meta分析的文献检索数据库是Pubmed和Embase,根据文献筛选标准所得关于肥胖和BMI的数据应用STATA(版本12.0)软件统计处理。结果在研究过程中因为一些DNA标本的质量下降或其他原因,造成PCR或酶切不成功,以致各位点成功分型的数目不一致。测序的结果显示随机抽查的样本基因型与PCR-RFLP分型结果完全一致。1.CRTC3基因多态性与总胆固醇水平及超重、高甘油三脂血症和临界高胆固醇血症的风险之间的关联有统计学意义(1).rs3862434基因多态性与总胆固醇水平之间的关联有统计学意义基因分型成功1550个研究对象,其中男性为618例,女性为932例。rs3862434基因多态性与总胆固醇水平之间的关联有统计学意义(F=4.17,P=0.016),即AG基因型携带者或GG基因型携带者的总胆固醇水平显著低于AA基因型携带者,但是发现这个位点与BMI、空腹血糖和甘油三酯等其他临床计量资料之间的关联没有统计学意义(P均大于0.05)。进一步的分析发现G等位基因(AG基因型和GG基因型)携带者的总胆固醇水平显著低于AA基因型携带者(F=6.51,P=0.011),符合显性效应模型。GG基因型携带者与A等位基因基因型携带者比较,没发现这个位点与临床计量资料有关联(P均大于0.05),不符合隐性效应模型。因为在体重和血脂正常人群中位点rs3862434的基因型分布不符合哈迪-温伯格平衡定律(P均小于0.05),所以未进一步进行病例-对照研究分析。(2).rs11635252基因多态性与超重、高甘油三脂血症和临界高胆固醇血症的风险之间的关联有统计学意义基因分型成功有1517例,其中男性为603例,女性为914例。rs11635252基因多态性与BMI、空腹血糖和血脂等临床计量资料之间的关联没有统计学意义,进一步分析也未发现上述二者之间的关联符合显性效应模型或隐性效应模型(P均大于0.05)。在体重和血脂正常人群中rs11635252基因型分布符合哈迪-温伯格平衡定律(P均大于0.05),可以进一步进行病例-对照研究分析。该多态位点与超重、肥胖、高甘油三酯血症和高胆固醇血症的风险之间的关联没有统计学意义。等位基因分析发现,相对于C等位基因,T等位基因携带者有更高的超重,高甘油三酯血症和临界高胆固醇血症的风险(分别为：χ2=5.92,OR=1.26,95%CI:1.04-1.52,P=0.015；χ2=3.89,OR=1.22,95%CI:1.00-1.48,P=0.048；χ2=5.50,OR=1.32,95%CI:1.04-1.67,P=0.019)。(3).rs3862434和rs11635252构成的单体型与超重、临界高胆固醇血症和高胆固醇血症的风险之间的关联有统计学意义单体型AT携带者有更高的超重、临界高胆固醇血症和高胆固醇血症的风险(分别为：χ2=4.58,OR=1.24,95%CI:1.02-1.51,P=0.032；χ2=7.81,OR=1.41,95%CI:1.11-1.79,P=0.005；χ2=8.09,OR=1.38,95%CI:1.11-1.72,P=0.004)；单体型GT携带者有更低的高胆固醇血症的风险(χ2=16.49,OR=0.14,95%CI:0.05-0.42.P<0.001).2.UCP1基因多态性位点rs1800592与超重的风险之间的关联有统计学意义基因分型成功的有1622例,其中男性为652例,女性为970例。rs1800592基因多态性与BMI、空腹血糖和血脂等临床计量资料之间的关联没有统计学意义,进一步分析也未发现上述二者之间的关联符合显性效应模型或隐性效应模型(P均大于0.05)。在体重和总高胆固醇水平正常人群中rs1800592基因型分布符合哈迪-温伯格平衡定律(P均大于0.05),而甘油三酯正常人群不符合(f=8.13,P=0.004)。与AA基因型携带者相比较,GG基因型携带者和G等位基因携带者有更高的超重的风险(分别为：OR=1.70,95%CI:1.17-2.48,P=0.005； OR=1.43,95%CI:1.05.1.95,P=0.023).G等位基因携带者比A等位基因携带者有更高的超重的风险(χ2=8.91,OR=1.28,95%CI:1.09.1.51,P=0.003)。这个位点与肥胖、临界高胆固醇血症和高胆固醇血症的风险之间的关联没有统计学意义(P均大于0.05)。3.CRTC3基因多态性位点rs3862434与UCP1基因多态性位点rs1800592与肥胖和脂类代谢紊乱的风险之间的关联未发现存在联合效应(P均大于0.05)。4.CRTC3基因多态性位点rs11635252与UCP1基因多态性位点rs1800592与临界高胆固醇血症的风险之间的关联存在联合效应与rs11635252的CC基因型与rs1800592的AA基因型携带者(即CCAA)相比较,CCGG携带者有更低的临界高胆固醇血症风险(OR=0.48,95%CI：0.24-0.97,P=0.039),而其他的基因型与代谢紊乱之间的关联未发现存在联合效应(P均大于0.05)。5.meta分析发现UCP1基因多态性位点rs1800592与肥胖的风险之间的关联无统计学意义对Pubmed和Embase数据库进行文献检索,获得246篇相关的文献。最终有23篇文献符合纳入标准,其中8篇是病例对照研究,16篇是关于BMI的计量资料研究。加上我们的研究数据,病例对照研究和计量资料研究的样本量分别为5037和6352。在所纳入的关于病例-对照研究的文献之间没有显著的异质性和发表偏倚(12=0%,χ2值在3.17-7.71之间,P值均大于0.05)。各基因型之间比较,没有发现rs1800592基因多态性与肥胖的风险存在关联(P均大于0.05)。而有关BMI分析的文献之间存在明显的异质性(12均大于25%,χ2在28.88-589.59之间,P值均小于0.001)。即使经过敏感分析和回归分析不能发现异质性的来源,进一步以亚洲人群和非亚洲人群进行亚组分析亦不能降低异质性,所以这部分数据未进一步进行关联研究的统计分析。结论在中国汉族人群中,CRTC3和UCP1基因多态性与超重和脂类代谢紊乱的风险有关联,其中首次报道CRTC3基因多态性在亚洲人群中与代谢紊乱的风险之间的关联。meta分析未发现UCP1基因多态性位点rs1800592与肥胖的风险之间存在关联。加深对CRTC3和UCP1基因多态性与代谢紊乱的之间的风险关联的认识,进一步增加关于代谢紊乱的基因机制的了解,有助于代谢紊乱的新治疗方法的发展。

全文目录

摘要  3-9
ABSTRACT  9-18
前言  18-23
材料与方法  23-30
  主要仪器与试剂  23-24
  一、研究对象  24
  二、CRTC3和UCP1基因多态性的筛查  24-28
  三、文献与检索策略  28
  四、统计学分析  28-30
结果  30-61
  一. 基因型分析  30-33
    1. CRTC3和UCP1的基因型分析结果  30-33
  二. CRTC3和UCP1基因多态性与代谢紊乱之间的关联  33-61
    1. CRTC3基因多态性与总胆固醇水平总胆固醇水平及超重、高甘油三脂血症和临界高胆固醇血症的风险之间的关联有统计学意义  33-35
    2. UCP1基因多态性位点rs1800592与超重的风险之间的关联有统计学意义  35-36
    3. CRTC3与UCP1基因多态性位点与临界高胆固醇血症的风险之间的关联存在联合效应  36-37
    4. meta分析发现UCP1基因多态性位点rs1800592与肥胖的风险之间的关联没有统计学意义  37-61
讨论  61-67
全文小结  67-68
参考文献  68-76
综述  76-96
  参考文献  88-96
博士期间主要成果  96-97
致谢  97-99
统计学证明  99

中国汉族人群CRTC3和UCP1基因多态性与肥胖及脂类代谢紊乱的关联研究

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