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PFN1和TGF-β1信号通路基因多态性与中国南方汉族人群高血压和脑卒中的关联研究

刘春兰  
【摘要】:第一部分PFN1基因多态性与原发性高血压的关联研究研究背景与目的:动脉血管的发育和重塑是高血压血管病变的主要病理生理过程。动物研究表明,前纤维蛋白1(PFN1)基因敲除小鼠血压显著降低,其功能障碍与动脉硬化和血管重塑密切相关。本研究探讨了PFN1基因多态性与中国南方汉族人群原发性高血压(Essential hypertension,EH)的关系。研究对象和方法:采用流行病学整群抽样方法,于2009年对江苏省宜兴市2个镇社区人群进行调查,基线调查共4128人,其中2116例为血压正常对象,2012例为高血压患者。由于高血压患者年龄较大,所以补充94例高年龄的血压正常对象,进行高血压病例对照研究,同时对基线2116例血压正常对象进行随访,收集高血压发病事件。采用连锁不平衡原理以r~2≥0.8和少见等位基因频率(Minor allele frequency,MAF)≥0.05的标准,将覆盖PFN1基因及其上游5kb和下游2kb序列纳入分析,选择标签单核苷酸多态性(Tagging single nucleotide polymorphisms,tagSNPs),同时对选择SNPs进行生物信息学功能预测分析,最终纳入PFN1基因2个tagSNPs(rs238243、rs2233656)及其上游约4kb区域的ENO3基因2个tagSNPs(rs238238、rs238239)。血浆中profilin1蛋白水平测定采用酶联免疫吸附法。应用两样本t检验或卡方检验比较病例组和对照组一般人口学资料分布差异;采用Fisher精确概率法对对照组基因型频率进行Hardy-Weinberg平衡检验;用非条件logistic回归模型和Cox回归模型分析SNPs位点与EH之间的关联;HAPSTATA3.0软件进行多位点单体型与高血压的关联分析;一般线性模型(General linear model,GLM)比较不同基因型之间血压数量性状的差异。采用非参数检验比较病例组和对照组之间及不同基因型之间profilin1蛋白水平。研究结果:高血压病例对照研究显示,总人群中,未观察到4个SNPs位点变异与EH存在显著关联(P0.05),进一步校正性别、年龄、GLU、HDL-C、BMI、LDL-C、饮酒、吸烟、TC和TG等协变量,关联仍无统计学意义。单体型分析结果显示,各单体型与EH的关联均无统计学意义(P0.05)。血压的数量性状分析结果表明,服用降压药人群和未服降压药人群中不同位点基因型之间收缩压和舒张压水平差异均无统计学意义(P0.05)。随访研究表明,未发现4个位点与高血压发病存在显著关联(P0.05),进一步校正性别、年龄、糖尿病、HDL-C、BMI、LDL-C、饮酒、吸烟、TC和TG等协变量,关联仍无统计学意义。值得关注的是,高血压病例组血浆profilin1蛋白水平[96.93(11.91,242.46)ng/ml]显著高于健康对照人群[26.68(1.95,156.79)ng/ml,P=0.011];且在健康对照中,血浆中profilin1蛋白水平随PFN1基因rs238243(AG)位点变异逐渐降低,rs238243 AA、AG和GG基因型携带者血浆中profilin1水平的中位数分别是59.60、25.33和7.54 ng/ml,差异有统计学意义(P=0.041)。而高血压病例中血浆profilin1蛋白水平随ENO3基因rs238238(AG)位点变异逐渐升高,rs238238 AA、AG和GG基因型携带者血浆中profilin1水平的中位数分别是28.48、128.34和141.94ng/ml,差异有统计学意义(P=0.004)。结论:高血压病例呈现较高的血浆profilin1蛋白水平,rs238243和rs238238位点变异可能通过表观遗传修饰调控profilin1的表达,从而间接影响EH遗传易感性。第二部分TGF-β1信号通路基因多态性与中国南方汉族人群高血压和脑卒中的关联研究研究背景和目的当前,高血压已成为危害中国人群健康的重大公共卫生问题,而血压升高是脑卒中发生的主要且可干预的危险因素。因此,开展高血压及其并发脑血管病的发病机制和人群防控的研究具有十分重要的意义。原发性高血压是由遗传和环境共同作用的复杂疾病。血管重塑是原发性高血压的主要病理基础,慢性高血压引起的动脉硬化和血管重塑导致脑血流供应减少及大脑动脉血流动力学的改变,促进脑动脉的重塑,从而增加了脑卒中的发病风险。转化生长因子β1(Transforming growth factor-β1,TGF-β1)可调节细胞的增殖、分化、细胞外基质沉积和血管再生,参与血管发育和重塑。课题组前期已经对TGF-β1信号通路TGFB1基因及TGFBR1基因与中国北方汉族人群EH、TGFBRAP1基因和TGFBR2基因与中国南方汉族人群EH的关联进行了研究,结果提示TGF-β1信号通路与高血压/血压遗传易感性密切相关。此外,前期研究还发现,高血压及正常对照人群血浆中profilin1水平与TGF-β1水平之间存在关联性(r=0.8,P0.05),在缺血性脑卒中患者血浆中profilin1与TGF-β1之间的相关系数仅为0.2(P0.05)。本研究将采用高血压病例对照研究结合随访研究,探讨TGF-β1信号通路上TGFB1基因、TGFBR1基因和TGFBR3基因与中国南方汉族人群EH的关系,并研究TGFB1基因、TGFBR1基因、TGFBR2基因、TGFBR3基因和TGFBRAP1基因遗传变异与中国南方汉族人群EH发病及缺血性脑卒中(Ischemic stroke,IS)发病的关系,同时探讨TGF-β1信号通路多个基因-基因和基因-环境交互作用对EH和IS的影响。研究对象和方法研究对象选择同第一部分,排除94例高年龄的血压正常对象及基线人群中30例脑卒中者后,对基线4098例被调查者进行随访,收集脑卒中发病事件;同时对其中2116例血压正常对象收集高血压发病事件。根据连锁不平衡原理,同时进行生物信息学功能预测分析,最终TGF-β1信号通路上TGFB1基因、TGFBR1基因、TGFBR2基因、TGFBR3基因和TGFBRAP1基因37个标签单核苷酸多态性(tagSNPs)位点被纳入。非条件logistic回归模型进行TGF-β1通路基因多态性、加权的遗传风险评分(Genetic Risk Score,GRS)与EH之间的关联分析;Cox回归模型进行TGF-β1通路基因多态性与高血压发病和缺血性脑卒中发病的关联分析。一般线性模型进行不同基因型之间血压数量性状及血浆TGF-β1蛋白水平的比较。似然比检验和基于模型的多因子降维法(Model-based Multifactor Dimensionality Reduction,MB-MDR)进行基因-基因交互作用分析。研究结果病例对照研究显示,总人群中,TGFBR3基因rs12032588(GT)位点的变异显著增加了高血压的患病风险,相加模型有统计学意义,校正性别、年龄、GLU、HDL-C、BMI、LDL-C、饮酒、吸烟、TC和TG等协变量,OR(95%CI)为1.152(1.025-1.295),P值为0.018。分层分析结果显示,在年龄≥55岁的人群中,TGFBR1基因rs6478974(AT)和TGFBR1基因rs10512263(CT)位点的变异显著降低了高血压的患病风险,校正相关协变量,相加模型均有统计学意义,ORs(95%CIs)为0.890(0.796-0.995)和0.865(0.762-0.981),P值分别为0.040和0.024。在年龄55岁的人群中,TGFBR1基因rs10988705(AG)位点的变异显著降低了高血压的患病风险,相加模型有统计学意义,校正的OR(95%CI)为0.697(0.500-0.971),P=0.033。男性人群中,TGFBR1基因rs6478974(AT)、TGFBR3基因rs1805110(GA)、TGFBR3基因rs12567680(AG)位点的变异显著降低了高血压患病风险,相加模型均有统计学意义,校正的ORs(95%CIs)分别为0.856(0.741-0.989)、0.859(0.745-0.99)和0.847(0.738-0.973),P值分别为0.035、0.036和0.019;而TGFBR3基因rs284878 GG、GA和AA基因型携带者高血压的患病风险逐渐增加,校正协变量后,相加模型的OR(95%CI)为1.201(1.013-1.423),P=0.035。多位点遗传风险评分(GRS)分析发现,与≤P25(GRS≤1.66)相比,高血压患病风险随GRS的增大而逐渐增加(Pt rend0.001),P50(1.67≤GRS≤1.95)、P75(1.96≤GRS≤2.19)和P95(GRS≥2.20)的ORs(95%CIs)分别为1.213(1.014-1.451)、1.420(1.177-1.713)和1.608(1.311-1.973)。高血压随访研究显示,在年龄55岁的人群中,TGFB1基因rs12980942(AG)位点的变异显著增加了高血压的发病风险,校正性别、TG、BMI、TC、LDL-C、HDL-C、糖尿病、吸烟和饮酒状况后,相加模型的HR(95%CI)为1.288(1.039-1.598),P值为0.021;TGF-B1基因rs8105161CT/TT基因型携带者的高血压发病风险是CC基因型携带者的1.477倍,校正的HR(95%CI)为1.477(1.074-2.031),P值为0.016;TGFBR1基因rs12346650(AG)和TGFBR1基因rs1888223(AG)位点的变异均显著降低了高血压的发病风险,校正协变量,相加模型的HRs(95%CIs)分别为0.717(0.533-0.965)和0.745(0.600-0.926),P值分别为0.028和0.008。在饮酒人群中,TGFB1基因rs13168506 AG/GG基因型携带者的高血压发病风险是AA基因型携带者的1.494倍,校正的HR(95%CI)为1.494(1.049-2.127),P值为0.026;TGFBR2基因rs3773645(CG)位点的变异显著增加了高血压的发病风险,校正协变量后,相加模型的HR(95%CI)为1.340(1.058-1.698),P值为0.015。在男性人群、不吸烟人群和饮酒人群中,TGFBR2 rs749794(GA)位点的变异与高血压发病均呈负关联,相加模型均有统计学意义,校正协变量,HRs(95%CIs)分别为0.786(0.650-0.950)、0.857(0.742-0.990)和0.743(0.574-0.960),P值分别为0.013、0.036和0.023。在年龄55岁人群、女性人群、不吸烟人群和不饮酒人群,TGFBR3基因rs1473488(CT)位点的变异与高血压发病均呈负关联,相加模型均有统计学意义,校正的HRs(95%CIs)分别为0.705(0.55-0.903)、0.821(0.689-0.979)、0.783(0.672-0.913)和0.835(0.718-0.971),P值分别为0.006、0.028、0.002和0.019。在不吸烟人群和不饮酒人群,TGFBR3基因rs6604060 CG/GG基因型携带者高血压的发病风险均显著低于CC基因型携带者,校正的HRs(95%CIs)分别为0.807(0.668-0.975)和0.821(0.681-0.990),P值分别为0.026和0.030。脑卒中随访研究显示,总人群中,TGFBR1基因rs10512263TT基因型携带者缺血性脑卒中的发病风险显著高于CC/CT基因型携带者,校正年龄、性别、TC、BMI、TG、HDL-C、糖尿病、LDL-C、吸烟、饮酒和高血压后,HR(95%CI)为1.888(1.167-3.054),P值为0.010;TGFBR2基因rs3773645 GG基因型携带者缺血性脑卒中的发病风险显著高于CC/CG基因型携带者,校正协变量,HR(95%CI)为1.586(1.043-2.413),P值为0.031;TGFBR3基因rs1805110(GA)和TGFBR3基因rs2799522(GC)位点的变异显著降低了缺血性脑卒中的发病风险,校正协变量后,相加模型的HRs(95%CIs)分别为0.786(0.633-0.976)和0.684(0.548-0.854),P值分别为0.029和0.001,结果经Bonferroni校正后,rs2799522与IS的关联仍有统计学意义(0.001×37);TGFBR3基因rs1804506(TC)和TGFBRAP1基因rs17030766(AG)位点的变异显著增加了缺血性脑卒中的发病风险,校正协变量后,相加模型的HRs(95%CIs)分别为1.270(1.031-1.564)和1.506(1.177-1.928),P值分别为0.025和0.001,经Bonferroni校正后,rs17030766与IS的关联仍有统计学意义(0.001×37)。高血压病例对照研究中,似然比检验和MB-MDR的基因-基因交互作用分析显示,校正年龄、性别、TC、GLU、TG、BMI、HDL-C、LDL-C、吸烟和饮酒协变量,TGFBR2 rs764522和TGFBR1 rs1888223(P=0.011)、TGFBR2 rs6785358和TGFBR1 rs1888223(P=0.006)、TGFBR2 rs764522和TGFBR2 rs3773661(P=0.014)、TGFBR3 rs12032588和TGFBR2 rs749794(P=0.008)、TGFBR3 rs284878和TGFBR2 rs6785358(P=0.048)、TGFBRAP1 rs2241797和TGFBR2 rs764522(P=0.032)、TGFBRAP1 rs2241797和TGFBR3 rs284878(P=0.009)、TGFBR3rs284878和TGFBR2 rs6785358(P=0.016)、TGFBR2 rs764522和TGFB1rs13168506(P=0.029)、TGFBR3 rs12032588和TGFB1 rs13168506(P=0.037)均存在显著的基因-基因交互作用,同时TGFBR3 rs12032588有显著的主效应(P=0.018)。高血压队列研究中,基因-环境的交互作用分析结果显示,校正年龄、性别、TC、BMI、TG、HDL-C、糖尿病、LDL-C、吸烟和饮酒状况后,TGFBR2基因rs3773645 CG位点的变异与饮酒的交互作用对高血压发病有显著的影响(P=0.024);TGFBR3基因rs1473488 CT位点的变异与吸烟的交互作用对高血压发病有显著的影响(P0.001),同时rs1473488CT位点的变异与饮酒的交互作用对高血压发病有显著的影响(P=0.028)。结论1.本研究采用大样本人群的病例对照研究结合随访研究对参与血管发育和重塑的TGF-β1信号通路基因的37个tagSNPs与高血压和缺血性脑卒中的关系进行关联分析。结果表明TGF-β1信号通路基因TGFB1基因、TGFBR1基因、TGFBR2基因、TGFBR3基因和TGFBRAP1基因多个SNPs位点遗传变异与中国南方汉族人群EH和IS存在关联。2.TGFBR2基因rs3773645与饮酒、TGFBR3基因rs1473488与吸烟、饮酒之间存在着对高血压的交互作用;且TGF-β1信号通路多个基因位点之间也存在显著的基因-基因交互作用。3.血浆TGF-β1升高与高血压和脑卒中密切相关,提示TGF-β1表达异常在高血压和脑卒中的发生发展中发挥了重要的作用。


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