基因多态性与铁营养状况及神经管畸形的关联性分析

【摘要】：背景铁是维持人体正常生理活动的必需微量元素之一。以往研究认为,人体铁营养状况主要与环境和膳食因素有关。然而随着对与铁代谢相关基因认识的不断深入,单核苷酸多态性与人体铁营养状况指标之间的关联性被相继发现,并被越来越多的研究所证实。然而,目前的有关数据基本来自于对西方人群的研究,而中国人的相关数据鲜有报道。因此,本课题旨在研究中国青少年人群基因多态性的与铁营养状况的关系。叶酸介导一碳单位代谢途径,相关基因的多态性可能是诱发神经管畸形的危险因素。本研究以中国汉族人群为研究对象,观察BHMT、CUBN、FTCD、GAMT、 GART、SARDH、SHMT1和MUT基因上单核苷酸多态性对于神经管畸形的作用。并首次对FTCD、GAMT和MUT基因在对神经管畸形作用方面进行了观察。目的本研究立足于以往研究结果,观察中国人群铁营养状况及神经管畸形相关的多态性位点的分布及关联,初步确定在中国人群中与铁营养状况和神经管畸形相关的基因多态性位点。方法铁营养状况方面,本研究采用多阶段整群随机抽样方法在广东省肇庆市、四川省成都市、山东省汶上县、宁夏回族自治区吴忠市、天津市和浙江省松阳县等6个地区共抽取农村寄宿制学校中初中学一年级学生700名。分别检测研究对象的Hb、SF、sTfR和CRP水平,以及纳入研究的多态性位点的基因型。在以CRP5mg/L和基因分型结果对样本进行质量控制并排除不合格样本后,将进入最终研究的研究对象不同基因型和等位基因进行分组,比较各组之间生化指标的水平差异。再按照贫血、SF25 ng/ml;sTfR≥4.4 mg/L分别设定铁缺乏标准,将研究对象分为病例组和对照组,通过率的比较得出不同基因型和等位基因之间的差异,计算OR值并评价其相对风险。神经管畸形研究方面,本研究通过临床诊断分别遴选了270名对照组研究对象和192名病例组研究对象,并使用二代测序方法,对从研究对象脑组织中提取的DNA进行SNP分析。分别采集了113名病例组研究对象和123名对照组研究对象的脑组织,使用化学发光免疫分析法对研究对象脑组织中的叶酸水平进行测定。通过比较不同组别之间基因型和等位基因频率差异,以及不同基因型之间叶酸水平的差异,确定中国人群中与神经管畸形存在关联的多态性位点。结果铁营养状况研究中,有681名研究对象人最终进入本研究,总体平均年龄13.80±1.13岁,性别之间年龄差异无统计学意义(p0.05)。总体XG SF水平为51.94±1.86ng/mL,性别之间无统计学差异(p0.05)。总体XG sTfR水平为3.35±1.32mg/L,男性高于女性(p0.05)。总体XG CRP水平为0.35±2.51 mg/L,男性高于女性(p0.05)。总体Hb水平为144.8±13.6g/L,男性人群Hb水平高于女性(p0.05)。根据基因型分型结果,候选的36个SNP位点中,共有24个位点进入与铁指标的关联性分析。TMPRSS6基因上rs855791位点的C等位基因是贫血的风险等位基因,与TT纯合子携带者人群相比起OR值为3.93(p=0.017)。rs4820268位点A等位基因携带者人群的Hb水平高于GG纯合子携带者人群(p=0.018)；GG纯合子携带者人群SF25ng/mL的率是AA纯合子携带者人群的3.48倍(p=0.003),在等位基因分析中发现,G等位基因是SF25ng/mL的风险等位基因；AA纯合子基因型携带者人群1gsTfR水平低于AG和GG基因型携带者人群(p=0.001). BMP4基因上的rs4901474位点C等位基因携带者人群的1gSF水平高于TT纯合子携带者人群(p=0.045)。TF基因上的rs1880669位点的A等位基因携带者人群sTfR≥4.4 mg/L的率与GG纯合子携带者人群相比其OR值为2.41(p=0.012),该位点上A等位基因是sTfR≥4.4 mg/L的风险等位基因。HjV基因上的rs7536827位点的AA纯合子携带者人群sTfR≥4.4 mg/L的率与T等位基因携带者人群相比其OR值为1.78(p=0.028),该位点上AA纯合子是sTfR≥4.4 mg/L的风险等位基因。在线性回归分析中,男性与Hb、1g SF和1gsTfR水平均呈正相关。TMPRSS6基因上的rs4820268与1g sTfR水平呈负相关。在Logistic回归分析中,rMPRSS6基因上的rs855791和rs4820268分别与贫血和SF25ng/mL相关,而HjV基因上的rs7536827位点上的T等位基因可能为铁缺乏的保护性等位基因。神经管畸形研究中,经二代测序,8个候选基因上共检测出818个多态性位点,其中214个位点符合条件最终进入本研究。SARDH基因上的两个相对独立的位点rs2797840和rs2073817可能与神经管畸形易感性存在关联。在脊柱裂分组中,rs2797840上的稀有碱基G等位基因与其存在关联(p=0.0348)。在叶酸水平分析中,rs2797840上的G等位基因与脑组织中叶酸升高相关。另外,rs2797840还存在于一些ENCODE调控区域,这表明该位点可能会对SARDH基因的表达产生影响。结论TMPRSS6基因、BMP4基因、TF基因和HjV基因与中国人群的铁营养状况存在关联,其中TMPRSS6基因与Hb, SF和sTfR均关联,显示出其多态性对于铁营养状况影响较大,并且新发现了TF基因中的rs1880669位点与铁营养状况存在关联。SARDH基因上的rs2797840和rs2073817位点汉族人群中可能是神经管畸形发生的指示指标,而rs2797840还可能是脑组织中叶酸水平的指示指标。