TGF-β信號通路基因多態(tài)性與原發(fā)性高血壓的關(guān)聯(lián)研究.pdf

1、研究背景和目的：
　　 當(dāng)今，心腦血管疾病已經(jīng)成為世界大多數(shù)發(fā)達(dá)國家乃至發(fā)展中國家(如中國)居民的首位死因。而血壓升高是腦卒中和冠心病發(fā)病的首要獨(dú)立危險因素，因此，預(yù)防和控制高血壓是預(yù)防心腦血管病的主要措施。近半個世紀(jì)來，由于我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展，人民生活改善和生活節(jié)奏加快帶來的一系列不健康生活方式，我國人群高血壓患病率上升很快。尤其值得關(guān)注的是，年輕人群和農(nóng)村人群的高血壓患病率迅速增加。目前，高血壓已成為危害中國人群健康的嚴(yán)重公共衛(wèi)生

2、問題。因此，開展高血壓發(fā)病機(jī)制和人群防控的研究具有十分重要的意義。
　　 成人高血壓中絕大多數(shù)是原發(fā)性高血壓(EH)。EH是一種復(fù)雜的多基因疾病，環(huán)境因素與遺傳因素都對疾病的發(fā)生起到了重要的作用。遺傳因素通過多個微效基因及其和環(huán)境因素共同作用而導(dǎo)致血壓升高。目前，廣泛采用基于人群的關(guān)聯(lián)研究來探索遺傳標(biāo)志與高血壓這一類常見復(fù)雜性狀疾病的關(guān)系。
　　 動脈結(jié)構(gòu)與功能改變是原發(fā)性高血壓的重要病理基礎(chǔ)。血管壁彈性降低/失活、血管

3、內(nèi)皮損傷相關(guān)的周圍阻力增加和動脈血管重塑，與血壓持續(xù)升高及某些器官損害密切相關(guān)，但具體作用機(jī)制目前尚未明確。
　　 為了探討血管發(fā)育和重塑與EH發(fā)生的關(guān)系，本研究通過對參與血管發(fā)育和維持血管形態(tài)的生物信息學(xué)分析，確定了參與轉(zhuǎn)化生長因子β(TGF-β)信號通路的幾個關(guān)鍵功能候選基因，包括血管彈性微纖維膜--原微纖維蛋白(FBN1)基因、彈性纖維胞外基質(zhì)組件(EMILIN1)基因、抑制TGF-β前體(proTGF-β)水解的轉(zhuǎn)化酶F

4、URIN基因、血管發(fā)育和重塑過程中控制TGF-β釋放的凝血酶敏感素1結(jié)構(gòu)域包含體1(THSD1)基因、編碼TGF-β1的TGFB1基因和TGF-β1受體(TGFBRl)基因。應(yīng)用tagSNP選擇和功能預(yù)測分析相結(jié)合的方法，從覆蓋功能候選基因區(qū)域的人類遺傳變異的重要標(biāo)志--單核苷酸多態(tài)性(SNP)中選擇有代表性的SNPs，通過以人群為基礎(chǔ)的兩階段關(guān)聯(lián)研究篩選高血壓易感SNPs，并分析了可能存在的基因-基因和基因-環(huán)境交互作用，研究結(jié)果將有

5、助于揭示中國人EH發(fā)病機(jī)制及其特點(diǎn)，并為EH的藥物基因組學(xué)研究以及人群防制提供理論依據(jù)。
　　 研究對象與方法：
　　 1、所有研究對象的DNA樣本和臨床資料均來自亞洲國際心血管疾病協(xié)作研究(Inter ASIA)的中國部分。本研究從四階段分層抽樣調(diào)查獲得的中國北方四個省市:北京、吉林、山東、陜西的35-74歲無親緣關(guān)系人群中選擇了1317名收縮壓(SBP)≥150mmHg和/或舒張壓(DBP)≥95mmHg或正在服用降

6、壓藥物的高血壓患者，和1269名年齡、性別匹配的正常對照(SBP<140mmHg且DBP<90mmHg)作為研究對象。
　　 我們設(shè)計了兩階段關(guān)聯(lián)研究，即第一階段采用相對小的樣本用于篩選，第二階段對第一階段篩選出來的陽性關(guān)聯(lián)的位點(diǎn)繼續(xù)進(jìn)行研究。為了增加檢測出病例和對照人群高血壓易感等位基因頻率差異的能力，我們選擇了503例血壓水平為SBP≥160mmHg和/或DBP≥100mmHg的高血壓患者和490例年齡、性別匹配的正常對照(

7、SBP<140mmHg且DBP<90mmHg)作為第一階段研究對象。第二階段樣本包括了814名高血壓病例和779名年齡和性別匹配的正常對照。為提高研究效能，最后采用兩階段研究人群的聯(lián)合樣本進(jìn)行驗證分析。
　　 采用基于連鎖不平衡分析的標(biāo)簽SNP(tagSNP)選擇和生物信息學(xué)的功能預(yù)測分析相結(jié)合的策略，對覆蓋6個功能候選基因及其上下游區(qū)域的23個有代表性的SNPs進(jìn)行基因分型。
　　 首先分析單個SNP位點(diǎn)的等位基因和基

8、因型與高血壓的關(guān)聯(lián)，然后分析多位點(diǎn)構(gòu)建的單體型和雙體型與高血壓之間的關(guān)系。
　　 2、本研究應(yīng)用目前較為常用的多元適應(yīng)性回歸樣條(MARS)方法和在多因子降維法基礎(chǔ)上發(fā)展的廣義多因子降維法(GMDR)，分析潛在的基因-基因及基因-環(huán)境交互作用，然后進(jìn)一步應(yīng)用Logistic回歸模型對分析的結(jié)果進(jìn)行重復(fù)分析。
　　 研究結(jié)果：
　　 1、第一階段的關(guān)聯(lián)研究初步篩選出8個與高血壓顯著相關(guān)的SNPs(P<0.05)，分

9、別為EMILIN1基因rs3754734和rs2011616，F(xiàn)URIN基因rs4932178，TGFB1基因rs12980942，TGFBR1基因rs12346650、rs1888223以及FBNI基因rs140598和rs6493333。
　　 進(jìn)一步對這8個SNPs在兩階段研究人群樣本中進(jìn)行聯(lián)合分析，發(fā)現(xiàn)有3個多態(tài)位點(diǎn)與高血壓的關(guān)聯(lián)得到了重復(fù)驗證。攜帶FURIN基因rs4932178的TT(vs.CC+CT)突變基因型個體

10、的高血壓患病風(fēng)險顯著增加，OR(95％可信區(qū)間)為2.543(1.324-4.886)；攜帶TGFBR1基因rs12346650的A(vs.G)等位基因個體的高血壓患病風(fēng)險顯著增加，具有加性作用，OR為1.473(1.315-1.650)，而FBNI基因rs140598G(vs.C)等位基因攜帶者高血壓患病風(fēng)險相對較低，也具有加性作用，OR值為0.827(0.703-0.973)。
　　 單體型與雙體型分析結(jié)果表明，與TGFBR

11、1基因的G-W單體型作比較，A-G和A-W單體型攜帶者高血壓患病風(fēng)險顯著增加，OR(95％CI)分別為1.269(1.095-1.470)和1.550(1.299-1.856)；G-G單體型攜帶者高血壓患病風(fēng)險明顯降低，OR為0.112(0.094-0.134)。與雙體型Hap1(G-W)-Hap1(G-W)相比較，其它常見5種雙體型Dip2(Hap1-Hap2)、Dip3(Hap1-Hap4)、Dip4(Hap2-Hap2)、Dip5

12、(Hap3-Hap3)和Dip6(Hap2-Hap3)均具有顯著的危險作用，經(jīng)過Bonferroni校正后，P值均有顯著性意義(P<0.003)。與FBN1基因C-C單體型相比較，單體型G-C對于EH具有保護(hù)作用，OR=0.823(Bonferroni校正后，P<0.0125)；與Hap(C-C)-Hap(C-C)雙體型相比，Hap(G-C)-Hap(G-C)雙體型具有保護(hù)作用，OR＝0.619(0.436-0.880)。
　　

13、 2、應(yīng)用MARS對不同模型的交互作用進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，Model1中，TGFBR1基因rs12346650與FBN1基因rs140598及吸煙之間的交互作用有顯著意義，并且rs12346650具有顯著的主效應(yīng)；Model2中，TGFBR1基因rs12346650除了具有主效應(yīng)外，還與其它位點(diǎn)和環(huán)境因素之間存在顯著的交互作用，而FURIN基因rs4932178具有獨(dú)立的主效應(yīng)；Model3中，3個微效多態(tài)位點(diǎn)TGFBR1基因rs188822

14、3、TGFB1基因rs12980942、FBN1基因rs649333和飲酒之間存在多階交互作用。GMDR對Model1和Model2的分析結(jié)果與MARS基本一致，但在Model3中沒有發(fā)現(xiàn)有顯著意義的交互作用。隨后，對于3個模型中MARS分析顯示有顯著性的3個3階交互作用rs12346650-rs140598-吸煙、rs12346650-rs140598-rs3754734和rs1888223-rs12980942-飲酒，采用Logis

15、tic回歸進(jìn)行了重復(fù)分析，結(jié)果顯示兩者具有較好的一致性。
　　 結(jié)論：
　　 1、通過以基于人群的兩階段關(guān)聯(lián)研究對TGF-β信號通路關(guān)鍵基因的23個有代表性SNPs進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)8個SNPs與原發(fā)性高血壓顯著相關(guān)；其中FURIN基因的rs4932178、TGFBR1基因的rs12346650和FBN1基因的rs140598在兩階段大樣本人群中得到重復(fù)驗證。結(jié)果提示TGF-β信號通路3個基因多態(tài)位點(diǎn)rs4932178、rs