FTO基因單核苷酸多態(tài)性與中國漢族兒童-青少年肥胖的關(guān)聯(lián)性研究.pdf

1、研究背景：
　　 隨著兒童肥胖發(fā)生率的迅速增長，兒童肥胖正成為一個(gè)日趨嚴(yán)重的危害健康的全球性問題。伴隨著生活環(huán)境的改變(如能量的過度攝入，體力活動(dòng)不足，多靜態(tài)活動(dòng)等)，肥胖患病率呈現(xiàn)明顯上升的一個(gè)趨勢。肥胖可以導(dǎo)致各種相關(guān)的慢性疾病，如心血管疾病，高血壓，高血脂，2型糖尿病，代謝綜合征以及某些腫瘤等，同時(shí)，肥胖也給家庭、社會(huì)甚至國家?guī)砭薮蟮慕?jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。
　　 肥胖是一種發(fā)生在多個(gè)基因、多種因素基礎(chǔ)上的常見代謝失調(diào)癥，是遺

2、傳因素和環(huán)境因素共同作用的結(jié)果。家系以及雙生子研究表明，在肥胖發(fā)生過程中遺傳因素占40-70％，遺傳因素增加了機(jī)體對(duì)肥胖的易感性。但即便存在遺傳因素的影響，肥胖的發(fā)生及發(fā)展也是包括生活方式在內(nèi)的多種環(huán)境因素相互作用的結(jié)果。研究遺傳因素和環(huán)境因素與兒童青少年肥胖的關(guān)聯(lián)性對(duì)于肥胖的預(yù)防和控制具有極其重要的意義。近幾年來，全球各研究中心的大規(guī)模的全基因組關(guān)聯(lián)研究(Genome-WideAssociationStudy，GWAS)將肥胖，代謝綜

3、合征、腫瘤以及其他重要疾病的研究推向了一個(gè)全新的高度。GWAS分析了一系列與人類肥胖相關(guān)的基因，其中肥胖相關(guān)基因(fatmassandobesityassociatedgene，F(xiàn)TO)是第一個(gè)由GWAS發(fā)現(xiàn)的與普通人群肥胖相關(guān)的可靠候選基因[1]，在最大程度上解釋了人類肥胖以及體質(zhì)指數(shù)(bodymassindex，BMI)的變異。人類FTO基因定位于16q12.2，基因全長約400kb，包括9個(gè)外顯子，全部編碼蛋白質(zhì)[2]。研究表明，

4、FTO基因普遍表達(dá)于胎兒和成人組織，在腦組織中表達(dá)最高，這是控制能量平衡的關(guān)鍵部位。而人類FTO基因變異可能會(huì)導(dǎo)致FTO基因表達(dá)的上調(diào)或者失調(diào)，攜帶風(fēng)險(xiǎn)等位基因者可能在不改變能量消耗的情況下通過過量攝食造成肥胖。Cecil等[3]研究了FTO基因rs9939609變異與肥胖、能量消耗和食物攝入的可能聯(lián)系，發(fā)現(xiàn)FTO基因的變異雖然導(dǎo)致了肥胖的易感性卻沒有顯示其可直接調(diào)控能量消耗，而是可能在控制食物攝取和食物選擇中發(fā)揮作用，表明FTO基因與

5、食欲過剩的表型或者喜好高能量食物有關(guān)系。
　　 目前，雖然全球，尤其在歐美人群中的研究結(jié)果多支持FTO基因與人類肥胖以及BMI的關(guān)系，但FTO基因影響肥胖的機(jī)制尚不清楚[4-6]。再者，在亞洲人群中，雖也有報(bào)道支持FTO基因與肥胖相關(guān)[7]，但仍未得出一致的結(jié)論，尚需要更多的重復(fù)性研究來驗(yàn)證FTO基因在中國人群中所起的作用。
　　 研究目的：
　　 本研究依托“‘十一五’國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目：代謝綜合征易感人群早

6、期篩查技術(shù)”研究的資源，以7～18歲的中國漢族兒童青少年為研究對(duì)象，旨在探討FTO基因的單核苷酸多態(tài)性與中國漢族兒童青少年肥胖及其相關(guān)代謝指標(biāo)的關(guān)系；篩查出與中國漢族兒童青少年肥胖相關(guān)的SNPs標(biāo)志，以豐富和補(bǔ)充肥胖易感性標(biāo)志，從而更全面的解釋肥胖發(fā)生的遺傳機(jī)制，為肥胖易感人群的識(shí)別與篩查提供科學(xué)依據(jù)。
　　 研究方法：
　　 本研究依托“‘十一五’國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目：代謝綜合征易感人群早期篩查技術(shù)”研究的資源，以廣西

7、南寧、天津、北京、重慶以及杭州等地7～18歲的中國漢族兒童青少年為研究對(duì)象，通過病例對(duì)照研究設(shè)計(jì)來探討FTO基因的單核苷酸多態(tài)性與中國漢族兒童青少年肥胖的關(guān)聯(lián)性，篩查與中國漢族兒童青少年肥胖相關(guān)的SNPs標(biāo)志。本研究的研究對(duì)象(包括病例和對(duì)照)的排除標(biāo)準(zhǔn)為：(1)患有惡性腫瘤和嚴(yán)重的心、肝，腎等慢性疾病史者；(2)不合作或資料不全者。病例組入選標(biāo)準(zhǔn)為：中國肥胖問題工作組(WGOC)于2003年11月公布的“中國學(xué)齡兒童青少年超重、肥胖篩

8、查體重指數(shù)值分類標(biāo)準(zhǔn)”[8]，即按年齡、性別分組計(jì)算得到的BMI[體重/身高2(kg/m2)]。對(duì)照納入標(biāo)準(zhǔn)為同性別、同年齡和同居住地的匹配原則。共納入病例4000例研究對(duì)象。(Ⅰ階段1000例，Ⅱ階段3000例)。
　　 SNP的篩選策略：(1)基因區(qū)域：FTO基因上游3000bp到下游3000bp區(qū)域；(2)人種為CHB、CHD或Asia；(3)用FastSNP和SNPFunctionPredication等軟件進(jìn)行功能預(yù)測

9、。功能改變類型：無義突變、錯(cuò)義突變、同義突變、剪接調(diào)控、轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點(diǎn)、增強(qiáng)子、microRNA位點(diǎn)；(4)MAF選擇標(biāo)準(zhǔn)≥0.15，如為錯(cuò)義突變、無義突變和剪接調(diào)控SNP，MAF放寬至≥0.05；(5)以r2≥0.8為標(biāo)準(zhǔn)，選擇TagSNP。根據(jù)前述的篩選原則，采用Haploview軟件對(duì)FTO基因的連鎖不平衡情況進(jìn)行探索。此外，本研究還通過文獻(xiàn)查閱對(duì)其他重要多態(tài)位點(diǎn)進(jìn)行了補(bǔ)充，包括rs9939609，最終篩選出FTO基因SNPs共

10、24個(gè)。在Ⅰ階段研究中，對(duì)1000名研究對(duì)象進(jìn)行FTO基因的24個(gè)SNPs的基因分型實(shí)驗(yàn)，分型工作在上海天昊生物技術(shù)有限公司完成，采用SNPScan技術(shù)，其中988例分型成功；Ⅱ階段研究中，對(duì)3000名研究對(duì)象進(jìn)行rs9939609多態(tài)位點(diǎn)的分型實(shí)驗(yàn)，分型工作在上海輝瑞生物科技有限公司完成，采用熒光定量PCR技術(shù)，其中2936例分型成功。
　　 應(yīng)用SPSS16.0forWindows軟件對(duì)各指標(biāo)用1-SampleK-S進(jìn)行正態(tài)

11、性檢驗(yàn)，在病例組與對(duì)照組之間的年齡，性別，以及其他各個(gè)研究因素的情況依據(jù)數(shù)據(jù)特征分別采用相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)方法：正態(tài)分布的兩樣本均數(shù)比較采用t檢驗(yàn)，X2檢驗(yàn)；非正態(tài)分布或方差不齊的數(shù)據(jù)用非參數(shù)秩和檢驗(yàn)(Kruskal-Wallis，Kw)等統(tǒng)計(jì)方法比較組間分布差異。采用X-2擬合優(yōu)度檢驗(yàn)評(píng)價(jià)各多態(tài)基因型在對(duì)照人群中的分布特征是否符合哈代-溫伯格遺傳平衡定律(Hardy-Weinbergequilibrium，HWE)。采用非條件Logistic

12、回歸模型計(jì)算以年齡和性別作為調(diào)整因素的調(diào)整OR值及其95％CI，對(duì)FTO基因的24個(gè)多態(tài)基因型與兒童青少年肥胖的關(guān)聯(lián)強(qiáng)度進(jìn)行估計(jì)，多元線性回歸用于研究控制年齡和性別等混雜因素后分析多態(tài)基因型與數(shù)量性狀等變量間的依存關(guān)系?；蚺c基因之間，基因與飲食習(xí)慣之間聯(lián)合作用的探索采用叉生分析，以及Logistic回歸模型計(jì)算以年齡和性別作為調(diào)整因素的調(diào)整OR值及其95％CI，并作趨勢分析，以上均在Plink軟件中進(jìn)行分析。采用Haploview軟件

13、對(duì)同一基因上的多態(tài)位點(diǎn)進(jìn)行連鎖不平衡分析，采用基于RforWindows2.14.0軟件運(yùn)行的Haplo.Stats1.4.4程序包模擬構(gòu)建其單體型，計(jì)算以年齡和性別作為調(diào)整因素的調(diào)整OR值及其95％CI，對(duì)基因單體型與兒童青少年肥胖的關(guān)聯(lián)強(qiáng)度進(jìn)行估計(jì)。無特殊說明以檢驗(yàn)水準(zhǔn)P值小于0.05作為具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
　　 結(jié)果：
　　 Ⅰ階段研究中，在相加遺傳模型下，rs7206790(P=0.018)，rs9939609(P

14、=0.002)，rs11644943(P=0.023)都可能與中國漢族兒童青少年肥胖的發(fā)生相關(guān)，且經(jīng)FDR調(diào)整后，rs9939609(P=0.048)具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；在顯性遺傳模型下，rs9939609(OR=1.57，95％CI：1.17-2.11，P=0.002)能顯著增加中國漢族兒童青少年肥胖的風(fēng)險(xiǎn)；在隱性遺傳模型下，rs7206790(OR=3.76，95％CI：1.24-11.43；P=0.012)，rs11644943(OR

15、=0.16，95％CI：0.04-0.72；P=0.017)可能與中國漢族兒童青少年肥胖的發(fā)生相關(guān)。Ⅱ階段研究中，發(fā)現(xiàn)rs9939609多態(tài)性位點(diǎn)可能顯著增加漢族兒童青少年的肥胖發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)(OR=1.57，95％CI：1.34-1.85；P<0.0001)，且在加性遺傳模型、顯性遺傳模型、以及隱性遺傳模型下rs9939609均可能與中國漢族兒童青少年肥胖的發(fā)生有關(guān)(P<0.0001)。合并研究中同樣發(fā)現(xiàn)rs9939609多態(tài)性位點(diǎn)能顯著增

16、加漢族兒童青少年的肥胖發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)(OR=1.56；95％CI：1.36-1.78；P<0.0001)，且在加性遺傳模型、顯性遺傳模型、以及隱性遺傳模型下rs9939609也均可能與中國漢族兒童青少年肥胖的發(fā)生有關(guān)(P<0.0001)。
　　 Ⅰ階段研究中，進(jìn)一步分析三個(gè)陽性位點(diǎn)與兒童青少年肥胖相關(guān)的各數(shù)量性狀的影響情況。發(fā)現(xiàn)rs9939609的突變純合子AA對(duì)BMI(P=0.005)，腰圍(P=0.02)，臀圍(P=0.05)，飲

17、食習(xí)慣(P=0.03)等具有顯著影響；rs7206790的突變純合子GG對(duì)BMI(P=0.007)，體重(P=0.005)腰圍(P=0.05)，臀圍(P=0.01)，收縮壓(P=0.04)等具有顯著影響；rs11644943對(duì)口味的偏好可能具有影響(P=0.02)。對(duì)其他數(shù)量性狀尚未發(fā)現(xiàn)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。Ⅱ階段研究中，進(jìn)一步驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)在加性遺傳模型下rs9939609的突變純合子AA對(duì)BMI(P<0.0001)，腰圍(P<0.0001)，臀圍

18、(P=0.0003)，收縮壓(P<0.0001)，TG(P=0.007)，LDLC(P=0.01)，HDLC(P=0.0002)等具有顯著影響；在顯性遺傳模型下，發(fā)現(xiàn)與野生純合子TT相比，TA+AA對(duì)體質(zhì)指數(shù)BMI(P<0.0001)，體重(P=0.02)，腰圍(P<0.0001)，臀圍(P=0.0004)，SBP(P<0.0001)，血糖(P=0.04)，TG(P=0.01)，LDLC(P=0.003)，HDLC(P=0.0001)等

19、具有顯著影響；在隱性遺傳模型下，發(fā)現(xiàn)與TT+TA相比，突變純合子AA對(duì)體質(zhì)指數(shù)BMI(P=0.001)，腰圍(P=0.0003)，臀圍(P=0.005)，SBP(P=0.0007)，HDLC(P=0.02)等具有顯著影響；對(duì)其他數(shù)量性狀尚未發(fā)現(xiàn)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。合并研究中的發(fā)現(xiàn)與Ⅰ階段和Ⅱ階段的研究結(jié)果一致。
　　 Ⅰ階段研究中，對(duì)FTO基因24個(gè)SNP單倍型分析，結(jié)果表明：單體型GG(rs4784323(G/A)-rs720679

20、0(C/G))(OR=1.39，95％CI：1.07-1.81；P=0.02)和單體型GTA(rs1477196(G/A)-rs3751813(G/T)-rs9939609(T/A))(OR=1.65，95％CI：1.24-2.19；P=0.001)的攜帶者肥胖風(fēng)險(xiǎn)增加，未發(fā)現(xiàn)其他單體型與兒童青少年肥胖遺傳易感性存在統(tǒng)計(jì)學(xué)關(guān)聯(lián)。
　　 探索三個(gè)陽性位點(diǎn)與肥胖相關(guān)的生活方式包括飲食習(xí)慣、口味以及對(duì)甜食的偏好之間的交互作用發(fā)現(xiàn)：rs

21、9939609與飲食習(xí)慣之間存在聯(lián)合作用，OR=3.63，95％CI：1.89-7.01，且有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.001)。rs9939609與口味偏好之間也存在聯(lián)合作用，OR=5.38，95％CI：2.64-10.97，且有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.001)。未發(fā)現(xiàn)其他交互作用存在。
　　 結(jié)論：
　　 1.本研究在中國漢族兒童青少年人群中重復(fù)和驗(yàn)證了FTO基因的rs9939609多態(tài)位點(diǎn)與兒童肥胖以及BMI都存在關(guān)聯(lián)。同時(shí)

22、還發(fā)現(xiàn)m9939609、rs7206790和rs11644943與體重、腰圍和臀圍也存在關(guān)聯(lián)。今后還需要在不同人群中進(jìn)行更大規(guī)模的重復(fù)研究，來驗(yàn)證這些關(guān)聯(lián)的可靠性。將來通過對(duì)這些SNP的功能研究，來探討遺傳變異與疾病之間的因果聯(lián)系，將有助于我們更深入的了解能量平衡的機(jī)制以及肥胖發(fā)生的病因。
　　 2.本研究發(fā)現(xiàn)FTO基因rs9939609位點(diǎn)多態(tài)性與肉類食物為主、偏好重口味等生活行為因素之間存在著聯(lián)合作用，共同影響兒童肥胖的發(fā)生