瘦素信號通路及脂聯素信號通路與2型糖尿病的關聯研究.pdf

1、目的:
　　調查數據顯示，糖尿病的發(fā)病率和患者數量在世界范圍內迅速上升，估計到2030年全球糖尿病患者將接近5億，其中2型糖尿病是最主要和增長最快的糖尿病類型，占整個糖尿病人群的90％以上，我國已成為世界上糖尿病患病數最多的國家，2型糖尿病也已成為嚴重的公共衛(wèi)生問題之一，給社會、經濟以及人們的健康帶來了沉重的負擔。但由于病因和發(fā)病機制尚未完全明確，使得對2型糖尿病的預防和治療存在較大困難。
　　近年來國內外學者進行了大量的遺

2、傳流行病學研究，希望找到2型糖尿病的易感基因，以更好地理解其遺傳學基礎和發(fā)病機制。截至目前，主要有以下幾種遺傳流行病學的研究策略和方法用于2型糖尿病易感基因的定位和識別:
　　(1)連鎖分析:連鎖分析是較早用于定位2型糖尿病易感基因的方法。目前，已在20多個種族人群（如芬蘭人、墨西哥裔美國人、美國白人、英國人、日本人、法國人、中國北方和南方漢族人等）中進行全基因組掃描及微衛(wèi)星標記與2型糖尿病的連鎖分析，結果顯示2型糖尿病的易感位點

3、位于多條染色體上，并且在多個人群中得到驗證。
　　(2)候選基因關聯研究:候選基因關聯研究是根據某些間接線索（如連鎖分析的結果或者基因表達產物的功能信息等）選定一個或幾個候選基因，借助于直接測序或等位基因特異性擴增等實驗方法，通過在病例和對照中比較候選基因序列差異，來確定這些候選基因與患病狀態(tài)或數量性狀間是否存在關聯。自20多年前第一篇胰島素基因與2型糖尿病的關聯研究發(fā)表以來，與胰腺發(fā)育的分子機制、胰島素信號轉導和胰島素分泌等有關

4、的2型糖尿病的候選基因明顯增多，但小型的候選基因關聯研究的結果可重復性較差，僅PPARG和KCNJ11得到較好的重復。
　　(3)全基因組關聯研究(Genome-wide association study，GWAS):它以人類基因組中數以百萬計的SNP為標記進行病例-對照關聯分析，以期發(fā)現與復雜疾病相關的遺傳變異。自2007年Sladek等在Nature上發(fā)表第一篇關于2型糖尿病的全基因組關聯分析以來，在不同種族、不同人群中開展

5、的2型糖尿病全基因組關聯分析有30余項，報道的關聯位點139個，被不同研究驗證的60多個。這些發(fā)現為了解2型糖尿病的發(fā)病機制提供了更多的線索，但是它們還是不能全面系統(tǒng)地闡釋2型糖尿病的遺傳機制，存在著嚴重的“遺失遺傳度”現象。這可能與全基因組關聯分析的局限性有關。針對這種情況，一些新的策略和方法已經被嘗試應用到GWAS的后續(xù)研究中，如基因-基因交互作用研究、基于通路的關聯分析等。
　　(4)基因-基因交互作用研究:基因-基因交互作

6、用主要指非等位基因間的相互作用，有的文獻中也稱上位效應，它可能是導致復雜疾病的主要因素之一。復雜疾病大多受到微效基因的影響，這些影響更可能通過交互作用分析被檢測出來?；?基因交互作用研究不僅可以提高發(fā)現基因與疾病關聯的功效，而且有助于我們對與疾病相關生物學通路的理解。已發(fā)現UCP2和PPARγ基因中的兩位點互作與2型糖尿病關聯，與肥胖相關候選基因的SNP-SNP互作也可以增加患2型糖尿病的風險。
　　(5)基于通路的關聯分析:通

7、路分析是近年來發(fā)展的基于先驗知識的下游功能學分析方法，它以已有的先驗通路（如KEGG、Biocarta和Gene Ontology等數據庫中的通路）中的基因集為分析單元，在基因集水平上尋找疾病關聯的通路及生物學功能，評估通路對疾病風險的貢獻。以功能相關的基因集為分析單元符合復雜疾病的多基因遺傳特性，一方面可以起到降維的目的，減少多重比較的次數，增加了檢驗效能，另一方面考慮了同一功能基因集中基因間的相互作用，并把復雜的基因互作看作一個整體

8、納入分析，能更好地識別互作效應和挖掘出具備功能學意義的互作基因，所得結果也更具有生物學解釋能力。
　　在前期研究工作中，我們發(fā)現脂肪細胞因子信號通路可能是與2型糖尿病關聯較密切的一條通路。脂肪細胞因子信號通路包含3條子通路，其中瘦素(leptin，LEP)信號通路和脂聯素(adiponectin，ADIPO)信號通路一直是生物醫(yī)學領域研究的熱點。因此，本研究擬選取LEP信號通路和ADIPO信號通路進行深入探討，分析基因中單個SNP

9、與2型糖尿病的關聯、同一基因多個SNP的連鎖不平衡和LD block內的單倍型、SNP-SNP的交互作用以及在通路水平上SNP集與2型糖尿病的關聯，以期發(fā)現新的有意義的SNP位點、SNP對子和SNP組合，為進一步研究2型糖尿病的發(fā)病機制和尋找可能的藥物作用靶點提供線索，為個體2型糖尿病發(fā)病風險的預測及早期干預提供依據。
　　方法:
　　本研究采用病例對照設計，病例為確診的2型糖尿病患者，來自廣東醫(yī)學院附屬醫(yī)院、茂名市人民醫(yī)院

10、、韶關市人民醫(yī)院、東莞市石龍博愛醫(yī)院、東莞厚街人民醫(yī)院、深圳龍華人民醫(yī)院、深圳市南山人民醫(yī)院、深圳市觀瀾人民醫(yī)院、深圳市西鄉(xiāng)人民醫(yī)院、深圳市福田人民醫(yī)院等10所醫(yī)院的內分泌科。對照為與病例同時期在同一家醫(yī)院體檢的健康人群。按照所在地區(qū)和性別將病例組和對照組受試者進行匹配。
　　由統(tǒng)一培訓的調查員對符合納入標準的研究對象進行標準化的問卷調查，內容包括年齡、性別、籍貫、職業(yè)、疾病史、病程、吸煙史、家族史、并發(fā)癥、飲食及運動情況等。采取

11、受試者外周血，一部分用于生化檢測，一部分冷藏用于提取DNA。提取DNA后，用SNPscanTM多重SNP分型試劑盒對選擇的48個SNP——LEP通路中15個基因(LEP、LEPR、JAK1、JAK2、STAT3、SHP-2、PPARGC1A、PRKAA1、PRKAA2、PRKAB2、PRKAG1、PRKAG2、PRKAG3、alpha-MSH、NPY)的23個SNP(rs4731426、rs2167270、rs12405556、rs17

12、127107、rs10889502、rs7849191、rs9891119、rs4767860、rs2970847、rs6821591、 rs249429、rs3805486、rs1342382、rs6588640、rs6937、rs3766522、rs10783299、rs5017427、rs9648724、rs645163、rs6436094、rs6713532、rs16147)和ADIPO通路中14個基因(ADIPOQ、ADIPO

13、QR1、 ADIPOQR2、PPAR-alpha、PCK1,PCK2、G6PC,ACC2、 GLUT1、GLUT4、 CPT-1、RXRA、RXRB、RXRG)的25個SNP(rs266729、rs16861205、rs1342387、rs12733285、rs767870、rs1044471、rs4823613、rs5767743、 rs1042531、rs11908628、 rs2301336、 rs4982856、 rs25935

14、95、 rs2268388、rs3754219、rs12718444、rs5435、rs16956647、rs11228368、rs11185660、rs1045570、rs2744537、rs2076310、rs1467664、rs3753898)進行分型。將核查后的問卷信息、體格檢查及臨床生化檢查結果與SNP數據整合，用于統(tǒng)計分析。
　　結果:
　　(1)LEP通路與2型糖尿病的關聯分析結果:
　　單位點關聯分析中

15、，rs2167270在未調整協變量和調整協變量顯性模型下均有統(tǒng)計學意義，在未調整協變量和調整協變量共顯性模型下，基因型AG相對于基因型GG均有統(tǒng)計學意義，在未調整協變量超顯性模型下有統(tǒng)計學意義，但在調整協變量超顯性模型下無統(tǒng)計學意義;rs16147在穩(wěn)健檢驗、隱形模型、超顯性模型下調整協變量前和調整協變量后均有統(tǒng)計學意義。
　　連鎖不平衡分析發(fā)現，我們所檢測LEP基因的rs2167270和rs4731426、JAK1基因的rs10

16、889502和rs17127107、PPARGC1A基因的rs2970847和rs6821591、PRKAA1基因的rs249429和rs3805486、PRKAA2基因的rs1342382和rs6588640、PRKAB2基因的rs3766522和rs6937、PRKAG2基因的rs2970847和rs6821591、PRKAG3基因的rs6436094和rs645163等8個基因內的各自2個位點之間存在連鎖不平衡關系;非條件Logi

17、stic回歸分析未發(fā)現各基因內LDblock的單倍型有統(tǒng)計學意義的陽性結果。
　　(2)ADIPO通路與2型糖尿病的關聯分析結果:
　　無論是否加入協變量，ADIPO通路與2型糖尿病的關聯均無統(tǒng)計學意義。
　　結論:
　　(1)LEP通路中的rs2167270和rs16147與2型糖尿病存在關聯;ADIPO通路中的rs3753898、rs1042531、rs12718444與2型糖尿病存在關聯。
　　(2)

18、ADIPO通路中RXRG基因內rs1467664的等位基因T與rs3753898的等位基因A構成的單倍型是2型糖尿病發(fā)生的高危因素。
　　(3)LEP通路與ADIPO通路兩條通路下基因中的SNP存在多對有統(tǒng)計學意義的互作，SNP-SNP互作可以增加患2型糖尿病的風險，是2型糖尿病遺傳結構的組成部分。
　　(4)根據logistic kernel machine regression結果，尚不能認為LEP通路及ADIPO通路與