说明肾脏产生的氨主要来自水中的H和O分别来自于什么基因写出三个

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中国北方汉族人群CTH基因、HMOX1基因及HMOX2基因与原发性高血压的关联研究
北京协和医学院博lj研究生毕业论文Y1414284论文题目中国北方汉族人群CTH基因、HMOXl基因及HMOX2基因与原发性高血压的关联研究研究生:李云导师:顾东风教授专业:流行病与卫生统计学研究方向:心血管流行病学所在院所:阜外心血管病医院入学时间:二零零五年八月二零零八年五月北京协和医学院博士研究生学位论文摘要中文摘要第一部分:血红素加氧酶基因多态性与原发性高血压的关联研究研究背景和目的血红素加氧酶(Hemeoxygenase,HO)是催化血红素分解生成等摩尔一氧化碳(Carbonmonoxide,Co)、铁和胆绿素的起始酶和限速酶,在体内以三种同工酶形式存在,分别是Ho―l、Ho.2和HO.3。H0.1为诱导型,广泛分布于全身组织细胞的微粒体内,脾、肝中含量最高,炎症细胞因子、激素和环磷酸腺苷(Cyclicadenosinemonophosphate,cAMP)等均能诱导HO一1的生成;HO一2为构成型,于血管的内皮细胞及肌层天然表达,主要存在于内皮细胞和神经元内,脑组织和前列腺中含量最高;Ho.3也是构成型,主要分布于脾脏和肝脏,是一个作用很弱的血红素催化剂。在这三种同工酶中,研究较多的足Ho.1和H0―2。肾脏在血压调节和高血压发生中发挥重要作用,肾脏功能异常可引起水钠潴留、肾血流量下降和肾小球滤过率下降,体内诱导生成H0―1可纠乖这些异常变化。在动物模型中诱导生成H0.1可以保护横纹肌溶解症、顺铂肾毒性和肾毒性肾炎大鼠的肾脏功能。在急性肾衰和高血压中,Ho的产物可提供保护性作用。另外有研究提示,血管紧张素II(AngiotensinlI,AngII)灌注可降低肾小球滤过率(Glomerularfiltrationrate,GFR),从而导致血压升高,随后即观察到Ho.1表达上调,发挥细胞保护作用。这个研究证实H0.1在山肾脏功能异常导致的高血压中起到保护性作用。氧化应激(oxidativestress)参与了体内多种病理变化过程,包括高血压、动脉粥样硬化、心肌缺血和一些神经变性疾病。有研究证实,在脂蛋白E缺乏小鼠中给予血红素后,小鼠主动脉和。肾脏中的HO.1表达增加,同时还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(Nicotin锄ide―adeninedinucleotidephosphate,NADPH)活性显著下降。此外,在高血压大鼠的肾髓质中诱导生成Ho一1可降低血压水平。最近研究发现,Ho.2敲除小鼠对肿瘤坏死因子.c【引起的细胞凋亡非常敏感,抑制内源性生成HO.2可加重由肿瘤坏死因子一a诱发的氧化应激反应,说明内源性Ho.2可抑制肿瘤坏死因子.a诱发的氧化应激反应,提供保护作用。这些研究结果提示HO可能通过调节机体的氧化应激状态参与体内血压的调控和高血压的发生发展。4北京协和医学院博士研究生学位论文摘要以上这些证据提示Ho.1和H0―2可能参与了原发性高血压的发生发展。Ho.1和Ho一2的编码基因分别是HMOXl和HMOX2,目前关于这两个基因多态与高血压关系的研究尚较少。本研究采用病例对照设计,探讨在中国北方汉族人群中,HMoXl基因和HMoX2基因多态是否与原发性高血压关联,同时应用多因子降维方法(Multifactordimensionalityreduction,MDR)分析HMOXl基因和HMoX2基因多态在高血压的发生中是否存在交互作用。材料和方法所有研究对象的DNA样本和临床资料均来自亚洲国际心血管疾病协作研究(IntemationalcollabomtivestudyofcardiovaSculardiseaseinAsia,InterASIA)的中国部分。为了检测出岛血压病例和血压正常者之间可能的遗传差异和提高关联分析的把握度,我们从InterASIA人群中选择了503例血压水平为收缩压(systolicbloodpressure,SBP)三160mmHg和/或舒张压(Diastolicbloodpressure,DBP)≥100mmHg的高血压患者和490例年龄、性别匹配的正常血压对照(SBP<140mmHg且DBP<90mmHg)。参加者均接受标准的问卷调查,调查内容包括疾病史、家族史、吸烟与饮酒史和药物使用情况,并测量血压、身高、体重、腰围及臀围以及脂质水平等各项生化指标。所有研究对象均为汉族且无血缘关系。研究巾排除了有继发性高血压、冠心病、糖尿病、脑卒中、严重肝肾疾病或甲状腺疾病病史以及恶性肿瘤的患者。采用标签单核苷酸多态(TaggingtagSNP)策略,在中困汉族人群中少见等位基因频率(MinorSNP,allelefrequency,MAF)≥O.05的所有SNP中,HMoXl基因筛选出3个标签SNP位点,分别是rS8140669T/A多态、rs9607267T/C多态和rs2071749G/A多态;HMoX2基因筛选出2个标签SNP位点,分别是rs4786500T/C多态和rs9921781C厂r多态。采用聚合酶链反应和限制性片断长度多态性方法对这5个SNP位点进行基因分型。病例组和对照组间基因型的分布和等位基因频率的比较采用卡方检验;采用非条件Logistic回归分析检验多态位点与表型的独立关联,以上分析过程由SPSS13.O来完成。采用Haplo.stats软件包分析单体型、双体型与原发性高血压的关系。结果病例组和对照组的性别、年龄、吸烟率和饮洒率均无显著性差异。所有5个标签SNP位点均符合Hardy.Wdnberg平衡。北京协和医学院博士研究生学位论文摘要单点分析结果提示,病例组中HMOXl基因的rS9607267位点CC基因型频率高于对照组,校正其它影响因素后,rS9607267位点CC基因型个体高血压发病危险是该位点其它基因型个体的1.4l倍(95%CI:1.02.1.95,P_0.040)。数量性状分析结果也显示rs9607267位点CC基因型个体血压水平显著高于该位点其它基因型患者,校J下其它影响因素后,rs9607267位点CC基因型个体与其它基因型个体比较,收缩压水平升高4.7mmHg,舒张压水平升高2.8mmHg,差别有统计学意义。单体型分析结果显示,携带HMOXl基因rS9607267位点C等位基因的单体型Hap3(T-C.G)与血压水平相关,校正其它影响因素后,该单体型的EH发病危险为对照单体型(Hapl,T.T-G)的1.44倍(95%CI:1.04―2.01,尸:O.029)。此外,没有观察到HMox2基因与原发性高血压之间的关联。多因子降维(MDR)分析也没有发现HMoXl基因和HMOX2基因在原发性高血压的发生中存在交互作用。结论中国北方汉族人群中HMoxl基因多态可能与血压水平及原发性高血压相关联,该关联有待在其他人群中进一步研究证实。关键词:关联研究,基因.基因交互作用,单体型,血红素加氧酶,高血压,标签SNP6北京协和医学院博士研究生学位论丈摘要第二部分:中国北方汉族人群胱硫醚吖一裂解酶基因多态性与原发性高血压的关联研究研究背景和目的高血压是导致中风、心肌梗塞和肾衰患者死亡的重要原因,目前已成为危害人类健康的主要公共卫生问题。在过去的几十年间,对高血压病理机制进行了大量的研究,但由于高血压是一种遗传因素和环境因素共同作用引起的复杂性疾病,存在多基因决定性、遗传异质性、外显不全、表型模糊等诸多因素,阻碍了对其遗传机制的深入研究,以致这些研究结果在不同人群中的重复性较差,甚至在同种族人群亦有差异,关于高血压的发病机制仍不明确。内源性硫化氢(Hydrogensulfide,H2S)是继一氧化氮(Nit“coxide,No)和CO之后的第三种气体信号分子,在调节血管舒张程度等多方面具有与No及Co非常相似的特性。内源性H2S主要来自于体内的同型半胱氨酸,在硫化作用下生成半胱氨酸,然后半胱氨酸在胱硫醚一p一合成酶(CystathionineD―synthase,CBs)和胱硫醚吖.裂解酶(cystathionine丫一lyase,CSE)作用下生成H2s。CBS主要分布于神经系统,而CSE主要表达于肝脏、肾脏和血管平滑肌。研究发现,高血压大鼠胸主动脉中CSE表达水平和活性均低于对照组。此外,实施腹主动脉.下腔静脉分流术后的大鼠肺动脉CSEmRNA表达水平与正常对照组比较明显下调,这提示CSE可能与高血压的发生相关。CSE的编码基因为CTH,在其第12外显子处存在一个常见错义突变1364G>T(rSl021737),该多态使CTH基因编码的第403位氨基酸由丝氨酸(s嘶ne,Ser)变为异亮氨酸(Isoleucine,Ile)。研究发现该多态与血清同型半胱氨酸浓度相关,而同型半胱氨酸能增强氧化应激的反应程度,刺激血管平滑肌细胞增殖并改变血管壁弹性蛋白的特性,从而参与高血压的发生与发展。这些结果提示我们CTH基因有可能通过调控血清同型半胱氨酸浓度来参与血压调节和高血压的发生发展。目前尚没有关于CTH基因多态与原发性高血压的关联研究报道。本研究采用病例对照研究设计,在中国北方汉族人群中探讨CSE编码基因CTH多态是否与原发性高血压(Essentialhypertension,EH)相关。拣漱帮玄浓所有研究对象的DNA样本和临床资料均来自亚洲圈际心血管疾病协作研究7北京协和医学院博士研究生学位论文(IntemationalcollaboratiVestudyofcardioVasculardiseaseinAsia,摘要IntefASIA)的中国部分。我们选择了503例血压水平为SBP三160mmHg和/或DBP>100mmHg的高血压患者和490例年龄、性别匹配的正常血压对照者(SBP<140mmHg且DBP<90mmHg)进行研究。参加者均接受标准的问卷调查,调查内容包括疾病个人史、家族史、吸烟与饮酒史和药物使用情况,并测量血压、身高、体重、腰围、臀围以及脂质水平等各项生化指标。所有研究对象均为汉族且无血缘关系。本研究排除了有继发性高血压、冠心病、糖尿病、脑卒中、严重肝肾疾病或甲状腺疾病病史以及恶性肿瘤的患者。采用单核:苷酸多态位点功能分析和选择工具(Functionanalysisandselectiontoolforsinglenucleotidep01ymo印hisms,FaStSNP)进行SNP位点选择。在中国汉族人群中少见等位基因频率(Minorallele仔equency,MAF)≥O.05的所有SNP位点中,根据FastSNP功能预测结果,选择了2个CTH基因潜在的功能位点:rs482843位点~G多态和rsl021737位点G/T多态。基因分型方法PCR.RFLP方法。病例组和对照组间基因型分布和等位基因频率的比较采用卡方检验,采用非条件Logistic回归分析检验多态位点与表型的独立关联,以上分析过程由SPsS13.O来完成。采用Haplo.stats软件包分析单体型、双体型与原发性高血压的关系。结果病例组和对照纽的性别、年龄、吸烟率和饮酒率均无显著性差异。CTH基因rs482843位点和rsl021737位点均符合Hardy.Wanberg平衡。病例组和对照组中这两个多态位点的基因型分布和等位基因频率没有显著差别(P值均>0.05)。在逐步回归分析中,校正年龄、性别等协变量后,也没有发现CTH基因rs482843位点和rsl021737位点与高血压相关。此外,在校正协变量前和校正协变量后均没有发现可以增加或降低高血压危险的单体型或双体型。结论我们的研究没有观察到中国北方汉族人群的CTH基因rs482843~G多态和rSl021737G/T多态与原发性高血压相关。关于CTH基因与原发性高血压的关系尚需在其他人群中进行重复验证,同时需要进一步的功能研究证据。关键词:胱硫醚吖.裂解酶,双体型,单体型,高血压,单核苷酸多态性8北京协和医学院博士研究生学位论文摘要ABSTRACTSection1:AssociationofthestudyhemeoxygenasegeneswithessentialhypertensioninnorthernChineseHanpopuIationBackgroundHemeoxygenase(HO)catalyzestheconVersionofhemetobiliVerdin,wimreleaseeXistsaSof矗eeimnandcarbonmonoxide(CO).HOathfeeisoenzymes,Ho―l,H0-2,anandH0.3,eachencodedbybeinduceddiH’erentgene.H0一lisinducibleisof;引rrnthatmaythrou曲theuseofVariouspha咖aceuticalagents.Ho一2isconstitutiVelyexpressedinbloodVessels,endothelium,testisandmostothertissuesanditsleVelsarerelatiVelyunaflfectedbyfactorsinducingHO一1.Ho一3isconstitutiVelyexpressedatlowlevelsandisnotactiveinhememetabolism.HO一1andHo一2arearebothviewedaspla如ngamajorroleinthehemebreakdownandalikeinte肌sofmechanismofhemeoxidation,cof.actor,andsubstratespecificities.Renalabnonnalitiesleadingtohypertensionconsistofreducedexcertionofsodiumandwater'decreasedrenalbloodnoW’anddecreasedglomerularfiltration.Suchabno肌alitiescanbecorrectedbyinducingHO一1actiVity.Ho-linductionhasalsoabeenshowntoexertprotectiVeeH’ectonrenal如nctioninanimalmodelsofr11dbdomyolysis,cisplatinnephrotoxicity;andnephrotoxicnephritis.Inanotherstudy’AngIIin如siondecreasedglomemlarfiltrationHO一1rate(GFR),whichaledtohypertension.upregulationnaturallyfollowedandproVidedac”oprotectiVeeff’ect.Onceagain,meeVidencesuggeststhatHO-lhasofhypenension.OxidativestressisaprotectiVeefrectagainstmedeVelopmentstateinwhichexcessreactiVeoxygenspeciesoVerwhelmendogenousantioxidantsyStemsanditplayshypertensionthroughtheanimportantroleinthedeVelopmentofdisturb柚ceofthedelicatebalanceofendothelium-deriVedcanvasoactiVefactorScausedbythesereactions.InductionofHO-linViVosuppressNADPHoxidase-dedvedoxidativestress.IthadalsobeenreportedthattheinductionofH0―1maylowerbloodpressure(BP)andsuperoxidepmductionintherenal9北京协和医学院博士研究生学位论文摘要medullaofH0―2an百otensinIIhypertensiVemice.Recently'BasumyetprotectionagainstoxidatiVeasa1.r印ortedthattheweaproVidedendogenousstress.Therefore,presumethattheH0一landHO一2mayactpartinthepathogenesisofhypertension.regulatorofoxidatiVestressandplayTheHO―landHo-2wereencodedbythehemeoxygenasethehemeoxygenasegene-l(HMOX1)andassessgene-2(HMoX2)respectiVely.ThisonstudyaimedtotheefrectofthesetwogenesMethodsAlltheDNAEHinnonhemChineseHanpopuIation.s锄plesandclinicaldataofthestudiedsubjectswereselectedf两mtheIntemationalcoUaboratiVestudyofcardioVasculardiseaseinAsia(InterASIAinChina).Tomaximizethepotentialgeneticdif.ferencesandstatisticalpowerfortheassociationanalysis,weselected993subjectsasasubsamplecontaining503and/ordiaStolichypertensiVebloodwithpatients(systolicbloodpressure(SBP)>l60mmHgpressure(DBP)>100mmHg,orantihypertensiVeself-reportedcurrenttreatmentforhypenensionand490age一,gender-andmedications)area-matchednomotensivecontrols(SBP<l40mmpopulation.WithHgandDBP<90mmHg)fromthemainstudythewholegene-basedtaggingsinglenucleotidepolymo印hism(SNP)appIIoach,threeSNPsofthcHMOX1gencandtwoSNPsoftheHMoX2genewereselectedasthetagSNPsbytheHaploViewTaggerprogram.ThesetagSNPswerecasesgenotypedin503betWeencasesand490controls.Thedif’ferencesinclinical(IharacteristicsaandcontrolswereaSsessedbyt―testforquantitatiVeVariablesandchi―squaretestforqualitatiVeones.Thef}equenciesoftheaUelesandgenotypesbetweencasesandcontrolswerecomparedbyamechi―squaretest.TotestthewaSalsoassociationbetweengenotypesandEH,conductedtostepwiselogisticre伊essiona(1justforcoVariatesincludingage,gender,bodymassindex(BMI),status.glucose(Glu),TG;TC,HDL―C,creatinine(Cr),smokingHardy.Weinbergequilibrium(HWE)wasprogramanddrinkingassessedbyFisher’sexacttestusingthewasusedtoinVestigatetherelationshipHWE.Thepro伊锄Haplo.statsandEH.Thebetweentheh印lotypespro伊锄ofmultifactor-dimensionalityreduction(MDR)waSusedtotestforpotentialgene?geneinteractions.10北京协和医学院博士研究生学位论文摘要ResultsThreeSNPs,rS8140669,rs9607267andrs207l749,oftheHMOXlgeneandtwoSNPs,rS4786500andrs9921781oftheHMoX2genewereselectedSNPs.NoneofthesefiveSNPsdeviatedsignificantlyf.rommeasthetaggingcaseorHWEinthecontrolgroup.SingleSNPanalysesindicatedthatthe行equencyofrs9607267ofHMoXlgeneincasegroupwaShi曲erthanthatincontrolgroup.Subjectsorwithrs9607267CCgenotypehadthehi曲erEHriskthansubjectswithTTTCgenotype(adjustedoR=1.41,95%CI:1.02-1.95,尸==O.040).Inaddition,theCCgenotypeofrs9607267wasaSsociatedwithhighbloodpressureleVel.AReradjustedforcoVariates,systolicbloodpressureanddiaStolicbloodpressureinoCgenotypehigherthanthatinTTorc撕erwereTCgenotype(increasedby4.7mmHgand2.8mmHg,theHMOXlgenerespectiVely).Inhaplotypeanalysis,wefoundtheHap3(T-C―G)ofwhichcarnedthers9607267CaIlelewasassociatedwithbloodpressureleVelandmightincreasethenskofEH(adjustedoR=1.44,95%CI:1.04-2.Ol,尸==O.029).NoassociationwasobseⅣedbetweentheHMOX2geneanddidnotEH.Theshowanymultifactor.dimensionalityreduction(MDR)analysisresultsinteractionbetweentheHMoXlgeneandHMOX2geneunderlyingthedeVelopmentofhypertension.ConcIusionThegeneticV撕antsoftheHMoXlgenemi曲tcont曲utetotheriskoftheEHinnorthChineseHanpopulationandotherstudieswithlargesamplesizeandfhnctionstudywereneededtoconfinntheassociationbetweentheHMoXgenesandEH.Keywords:associationstudy,gene―geneinteraction,haplotype,hemeoxygenasegenes,hypertension,tagSNPs北京协和医学院博士研究生学位论文摘要Secdon2:RelationshipbetweencystatllionjIle丫一lyasegenepoIymorphismsandessentialhypeIrtensioniIlNoI.thernCIlineseHanpopulationBackgroundH),pertensionisanimportantworldwidepublichealmchallengeandita行ectsapproximately25%oftheadultpopulationworldwide.Thereisadirectrelationshipbetweentherisksofstroke,heartattack,heartfailure,kidneydiseaseandtheseVerityofhypeIrtension.ItiswidelybelieVedthatessentialhypenension(EH)isacomplexdiseaseinnuencedbymultiplefactorS.Althoughnumerousphysiolo百calalterationshavebeenstlJdiedinhypertensiVeindiViduals,theetiopathogenisisofhypenensionisstinnotwellelucidated.Theendogenousproductionofhydrogensulfide(H2S)anditsphysiological如nctions,includingmembranehype叩ol撕zationandsmoothmusclecellrelaxation,placethisgasinthefamilyofgastransmitters,togetherwithnitricoxide(No)andcarbonmonoxide(C0).Twoenzymes,cystathionineD―synthase(CBS)andcystathionine丫一lyase(CSE),areresponsiblef’ortheendogenousproductionofH2Sinm锄maliantissues.TheCBSisapredominantH2S―generatingenzymeinthebrainandnervoussystem,andtheCSEismainlyexpressedinliVer,kidney;andVascularsmoothmuscles.ThegeneexpressionandtheactiVityoftheCSEinthoracicaortaweresuppressedinh),pertensionrats,andtheexpressionoftheCSEmRNAwasdown―regulatedinthepulmonaryhypertensionrats.Therefore,itispossiblethattheCSE,whichisencodedbyCTHgene,maypanicipateinmeregulationofBPandeveninmedeVelopmentofEH.Inaddition,thepolymo叩hismofrs1021737inCTHgenewasaSsociatedwimV撕ationinplaSmahomocysteineleVel,whichplaysaroleinmepathogenesisofessentialhypertension.HoweVer,nostudytodatehasassessedmerelationshipbetweentheCTHgeneVariationsandhypertension.Inthissmdy,weperfo咖edacase―controlstudytoinVestigatewhethertheCTHgenewasassociatedwimtheEHinanorthemChineseHanpopulation.Methods12北京协和医学院博士研究生学位论文摘要AUtheDNAsamplesandclinicaldataofthestlJdiedsubjectswereselectedf.rommeIntemationalcollaborativestudyofcardjovasculardiseaseinAsia(InterASIAinChina).TomaXimizethepotentialgeneticdif.ferencesandstatisticalpowerfortheassociationanalysis,weselected993su场ectsasasubsamplecontaining503hyp甜ensiVepatients(syStolicbloodwithbloodpressure(SBP沦160mmHgcurrentand/ordiastolicpressure(DBP)>lOOmmHg,orself-r印oIrtedantihypenensiVetreatmentforhypertensionandarea-matchedmedications)and490age一,gender-no肌otensivecontrols(SBP<140mmpopulation.BasedsinglenucleotideandrsonHgandDBP<90mmwebserVerH曲仔omthemainstudytheFASTSNP,atoidentifyputatiVe向nctionalSNPs(rs482843bythepolymo叩hisms(SNPs)ofgenes,weselectedtwo102l737)inmeCTHgeneforgenotyping.Genotypingwasperfomedpolymerasechainreactionandrestriction行agmentlengthpolymorphismmethod(PCR―RFLP).Thefrequenciesoftheallelesandgenotypesbetweencasesandcontrolswerecomparedbythechi―squaretest.Thepro伊amHaplo.statswasusedtoinvestigatetherelationshipbetweenthehaplotypesandEH.ResultsThesetwoSNPswereinHardy-Wrcinbe略Equilib^uminbothcasesandcontrols.Genotypedistributionsandallelef.requenciesofthemdidnotsignificantlydif.ferbetweencasesandcontrols(an,)>O.05).Inthestepwiselogisticregressionanalysis,wedidnotobserVetheirassociationwithhypertensioneither.Inaddition,noneofthef.0urestimatedhaplotypesofhypertensionbeforeConcIusionThispresentstudysuggestedthattheSNPsrs482843andrsl021737oftheCTHgenewerenotassociatedwithessentialhypertensioninorordiplotypessigIlificantlyincreasedordecreasedtheriskaReradjustmentforseVeralknownriskfactors.NorthemChineseHanpopulation.HoweVer,replicationsinotherpopulationsand丘1rther如nctionalstudiesarestillnecessarytocla打矽theroleoftheCTHgeneinthepathogenesisofEH.diplotype,haplotype,hypertension,singleKeywords:cystathionine丫一lyase,nucleotidepolymorphism北京协和医学院博士研究生学位论文缩略语表缩略语表(Abbreviations)缩略语AHAAngIIATlR英文全称AmericanheartaSsociation中文全称美国心脏病协会血管紧张素IIrec印torl型血管紧张素II受体体重指数血压环磷酸腺苷An西otensionAn西otensinIIIItype1BMIBPBodymassindexB100dpressureCyclicadenosinemonophosphate(二lassificationandregressiontreesCystathioninecAMPCAIU’CBS回归分类树胱硫醚一D一合成酶环磷酸鸟苷中国北京的汉族人可信区间一氧化碳血肌酐胱硫醚吖一裂解酶胱硫醚吖-裂解酶基因心血管病舒张压脱氧核糖核苷三磷酸醋酸去氧皮质酮原发性高血压EM算法SNP位点功能分析和选择工具肾小球滤过率血糖硫化氢p―synthasecGMPCHBCICoCrCSECTHCVDDBPdNTPDOCAEHCyclicguanosinemonophosphateHanChineseinBeijingConfidenceintervalCarbonmonoxideCreatinineCystathionine丫一lyaseCystathionine丫-lyasegene(戈盯diovasculardiseaseDiastolicbloodpressureDeox州bonucleosidetriphosphateDeoxycorticosteroneacetateEssentialhypenensionExpectationmaximisationFunctionanalysisandselectiontoolforEMFaStSNPsin百eGFRGLUH2SnucleotidepolymorphismsrateGlomell】larfiltrationGlucoseHydrogensulfide北京协和医学院博士研究生学位论文缩略语表HapM印HDL.CHaplotypemap人类基因组单体型图高密度脂蛋白胆固醇血红素加氧酶1基因血红素加氧酶2基因血红素加氧酶哈迪.温伯平衡亚洲国际心血管疾病协作研究中国部分低密度脂蛋白胆固醇少见等位基因频率丝裂原活化蛋白激酶多元适应性回归样条多因子降维法信使核糖核酸还原型尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸美罔生物信息中心Hi曲densitylipoproteincholesterolHMOXlHemeoxygenase1geneHemeoxygenase2geneHMOX2HOHemeoxygenaseHWEHardy-WeinbergequilibriumIntemationalcollaborativestudyofInterASIAcardiovasculardiseaseinAsiaLDL.CLowdensitylipoproteincholesterolMAFMAPKMinorallele仔equencyMitogenactiVatedproteinkinaseMultivariateadaptiVeregressionsplinesMultifactordimensionalityreductionMessengerribonucleicacidNicotinamideadeninedinucleotideMARSMDRmRNANADPHphosphateNa‘i。nalcen‘erforbi。‘echn。l。gyNCBIinfornlationNONoSORPCRRFLPNitricoxideNitncoxidesynthase0ddsratio一氧化氮一氧化氮合酶比值比聚合酶链反应限制性片段长度多态PolymeraSechainreactionRestriction行agmentlen舀hpolymo叩hismReVerse‘rans嘶pti。nRT.PCRr.eactionSBPsGCSHRpolymerasechain逆转录聚合酶链反应收缩压可溶性鸟:肖酸环化酶自发性高血压大鼠血管平滑肌细胞SystolicbloodpressureSolubleguanylylcyclaseSpontaneouslyhypenensiVeratSMCsmoothmusclecell2缩略语表3北京协和医学院博士研究生学位论丈北京协和医学院博士研究生学位论文前言前言在世界范围内,心血管病(CardiovaSculardisease,CVD)位于疾病死亡谱的首位,占所有疾病负担的13%。每年死于非传染疾病的人数占所有死亡人数的绝大部分,而其中一半以上的人死于心血管病。在许多发展中国家,包括中国,随着经济的快速发展及生活条件、营养状态和医疗卫生水平的改善,CVD的发病率大幅度增加,目前已成为我国40岁以上成人死亡的主要原因。无论在发达国家还是在发展中国家,高血压都是CVD最重要的一个危险因素。目前,全世界约有26.4%的成人患有高血压,预计到2025年,高血压患病率将达到29.2%,患病人数将从2000年的9.7亿增加到15亿。在过去的几十年中,我国高血压的患病率和患病人数也在快速增长。中国成人中估计的高血压人数已经从1980年的5900万增加到1991年的9400万,到2002年,中国18岁及以上居民高血压患病率达18.8%,高血压患者约1.6亿。研究已经证实,高血压是中风、心肌梗塞和肾衰的重要危险因素,我国高血压患者的死亡率比非高血压患者死亡率高约48%。高血压已经成为危害人类健康的主要公共卫生问题。在过去的几十年间,虽然对高血压致病基因进行了大量的研究,但由于高血压是一种遗传因素和环境因素共同作用引起的复杂性疾病,存在多基因决定性、遗传异质性、外显不全、表型模糊等诸多冈素,阻碍了对其遗传机制的深入研究,以致这些研究结果在不同人群中的重复性较差,甚至在同种族人群办有差异,关于高m压的发病机制仍不明确。关于血压调控和高血压发生过程中遗传因素的作用研究有多种方法,主要包括连锁分析和关联研究。连锁分析是在有亲缘关系的个体中,通过检测某一性状和遗传标记之间共分离的概率是否超过预期的随机概率,来定位疾病易感位点。连锁分析常能将疾病的易感基因定位到染色体的一个较大的区域,甚至在不知道疾病的生物学机制的情况下也能运用。但连锁分析需要获得相对完整的家系结构,这限制了连锁分析在复杂疾病遗传冈素研究中的广泛应用。关联研究是在无关个体中,通过比较病例组和对照组之间的等位基因频率来评价遗传变异对所研究的表型的作用。关联研究常用来在最初连锁所确定的基因组位置之上进行精细作图和定位。与连锁分析相比,关联研究在检测微效基因的效应方面把握度更高,但需要更多的遗传标记。最近,人们已经认识到常见的复杂疾病涉及到许多易感14北京协和医学院博士研究生学位论文前言基因,并且这些基因均为微效基因,加上全基因组已经识别出来大量的单核苷酸多态(Singlenuclidepolymorphism,SNP)和基因分型价格的迅速下降,使得关联研究在遗传流行病学中有着重要的作用和地位,逐渐成为复杂疾病致病基因研究的主要方法。SNP作为人类基因组中最丰富的遗传变异,可能是人类基因组中疾病易感基因的遗传标记,甚至是直接影响一些常见病的易感性基因位点。目前许多高通量SNP检测方法应用到sNP的基因分型中,大大加快了人类SNP数据的增长。据估计,人类基因组中平均约每290bp就存在一个碱基突变,这些SNP位于基因的编码区或非编码区,可能与复杂疾病之间存在关联。运用关联研究发现这些与常见疾病相关的脱氧核糖核酸(DeoXyribonucleicacid,DNA)多态位点,是揭示人类疾病复杂致病原因的最重要途径之一。但由于SNP位点数量庞大,检测所有SNP位点与疾病的关联显然是不太可能的事情,标签SNP(TaggingSNP,tagSNP)的提出使人类探究基因组SNP多态信息与遗传性状的关系成为可能。一个染色体区域可以有很多SNP位点,其中能代表其它位点信息的SNP位点称为标签SNP,选择恰当的标签SNP可以保留全部或者大部分SNP的信息,这样将大大减少用于基因型与疾病关联分析中的SNP数量,提高关联分析的有效性,同时节省基因分型的费用。标签SNP的选择有不同的算法,按选择方法评价标准的不同,可以分为基于单体型变异选择、基于两点之间的关联程度选择和基于多个点与一个SNP位点的关联选择等三种方法。其中基于两点之间的关联程度选择的标签SNP效力最高。人类基因组中,相邻近的SNP位点倾向于以一个整体遗传给后代,位于一条染色体上或某一区域的一组相关联的SNP等位位点被称为单体型。如果一个单体型有n个变异位点,理论上就有2n种可能的单体型,实际上,大多数染色体区域只有少数几种常见的单体型,他们代表了一个群体中人与人之间的大部分多态性。单体型方法是以单体型板块为研究基础,通过检测构成单体型板块的几个标签SNP,分析易感基因与复杂疾病间的相关性。许多研究表明,一些复杂性状的遗传只能通过两个不连锁的位点的联合作用来解释,因此,在易感基因与复杂性状的相关分析中,采用单体型或双体型分析比单个SNP分析具有更好的统计分析效果。而且,通过单体型方法还可以分析其所在区域内等位基因的相关性15北京协和医学院博士研究生学位论文前言以及通过比较不同人群中的单体型种类和频率的不同来确定常见复杂疾病的致病因素。高血压作为一种多基因疾病,基因一基因之间或基因一环境之间的交互作用在其发生和发展过程中有重要作用。基因.基因之间交互作用的分析方法有很多种,包括多元适应性回归样条(Multiv撕atead叩tive归分类树(Classificalionandregressionregressionsplines,MARS)、回trees,CART)和多因子降维法(Multifacto卜dimensionalityreduction,MDR),其中MDR是在遗传关联研究中应用较多的一种方法。MDR是一种非参数、无需遗传模型的分析方法,以疾病易感性分类的方式建模,将研究中的多个因子(指交互作用研究中的变量)看做一个多因子的组合,通过这种方法把高维的结构降低到一维两水平。该方法无需指定遗传模型,只需具备各位点的遗传数据即可进行,适用于病例对照研究设计,目前己成功应用于散发性乳腺癌、心房颤动等疾病的研究,也为高血压的基因.基因交互作用分析提供了有效的工具。本研究采用关联研究设计和标签SNP策略,在中国北方汉族人群中分析胱硫醚吖.裂解酶和血红素加氧酶基因多态性与原发性高血压的关系,同时探讨血红素加氧酶基因1和基因2对高血压是否存在交互作用。16北京协和医学院博士研究生学位论文实验材料实验材料实验主要试剂试剂名称PCR相关试剂dNTP生产厂商大连Takara(宝生物)公司大连Takara(宝生物)公司北京天根生化科技有限公司TaqDNA聚合酶引物(合成)上海生物技术工程有限公司奥科生物技术有限公司PCR染料酚氯仿法提取DNA相关试剂北京赛百盛生物工程公司嘶s.HCl重蒸饱和酚氯仿蛋白酶K异戊醇无水乙醇乙酸钠十二烷基磺酸钠(SDS)限制性内切酶长度多态(RFLP)相关试剂琼脂糖溴乙锭(EB)限制性内切酶BsmAI限制性内切酶EcoR限制性内切酶XapI限制性内切酶SspII北京华美生物公司北京化学试剂公司美国Promega公司北京化学试剂公司北京化学试剂公司北京化学试剂公司美国Sigma公司上海Yito有限公司(分装)北京化学试剂公司立陶宛MBIFemlentas公司立陶宛MBIFernlentas公司立陶宛MBIFernlentaS公司立陶宛MBI立陶宛MBIFementas公司Fe肌entaS公司限制性内切酶Cail限制性内切酶Hpyl88IDL2000分子量标记MarkerMark纽英伦生物技术(北京)有限公司中同合资大连Takara(宝生物)公司北京天根生化科技有限公司171分子量标记北京协和医学院博士研究生学位论文实验材料实验主要仪器及相关耗材仪器名称生产厂家PCR相关仪器耗材GeneAmp9700PCR扩增仪美国ABI公司梯度PCR自动循环仪德国Eppendollf公司96孔PCR反应板美国Axygen公司单道移液器(O.1-2.5p1;O.5-lO“l;20―200p1)德国Eppendorf公司8道移液器(0.5.10斗1)德国EppendorlF公司12道移液器(O.5.10¨1)德国BRAND公司单道电动连续移液器(5一100肛1)德国Eppendorf公司枪头北京东方仪器厂QL.901漩涡混合器江苏海门麒麟医用仪器厂Milli―Q纯水制备机美国Millipore公司SANYOSIM.F124制冰机同本SANYo公司Eppendorf5415D离心机德国Eppendorf公司Eppendorf5810RPCR板离心机德国Eppendorf公司阪神BD/BC一568冷柜江苏阪神电器有限公司Haier-200C冰箱青岛海尔集团公司血液生化指标测定相关仪器耗材HITACHI7060自动生化分析仪闩本HITACHI有限公司酚氯仿法提取DNA相关仪器耗材BECKMANAvantiJ.25低温离心机美国BECKMANCoULTER公司.700C冰箱Becl【man.U.S.A紫外分光光度计DU640型Beckman.U.S.A限制性内切酶长度多态(RFLP)相关仪器耗材LRH一250A恒温生化培养箱广东省医疗器械厂Dyy-IIl6B型稳压稳流电泳仪北京市六一仪器厂Bio.RadGelDoc2000型凝胶成像仪美国Bio―Rad公司电热恒温水浴箱北京东方仪器厂18北京协和医学院博士研究生学位论文实验材料实验及分析主要软件软件名称QuantityPrimer3HaploViewSPSSl3.OHaplo.statsOnesoRware开发厂商/作者美国Bio―Rad公司http://舶do.wi.mit.edu/c西-bin/primer3/primer3―-Www.c百http:∥www.broad.mit.ed幽pg/haploViewSPSSInc,Chicago,USAhttp://www.mayo.edu/llsr/people/schaid.htmlMDRGeneticsFastSNPhttp:∥www.印istasis.or∥open―source―md叩roject.htmlhttp:∥cran.r-project.or∥web/packages/genetics/index.htmlhttp://f.astsnp.ibms.sinica.edu.tw/pages/input―CandidateGeneSearchjsp19北京协和医学院博士研究生学位论文实验方法实验方法一、主要试剂配置1.O.5MEDTA(pH8.0,1000m1):称取二水乙二胺四乙酸二钠(EDTA.Na?H20)186.1g,加入800ml去离子水,磁力搅拌器搅拌,用NaOH调节pH至8.O,定容至l000ml。分装高压灭菌备用。2.溶血液:155mMNH4Cl,10mMKHC03,O.1mMEDTANa2,调pH值至7.4。常温保存。3.SE液:75mMNaCl,25mMEDTANa2,调pH值至8.0。放置40C保存。4.10%SDS溶液:取109SDS溶于100ml蒸馏水中,可加热加速其溶解。常温保存。5.10m∥ml蛋白酶K:将100mg蛋白酶K溶于10ml蒸馏水中,以lml为单位分装在lO个1.5mlEP管中。放置一200C冻存。6.TE液:10mMTrisHCl,1mMEDTANa2,调pH值至8.O。放置40C保存。1087.1O×TBE(1000m1):称取嘶sg,硼酸55磊吸取O.5MEDTA贮存液(pH8.O)40ml,置入洁净烧杯中,加去离子水800ml,磁力搅拌器搅拌至完全溶解,移液至洁净量筒,定容至1000m1,用于电泳。8.10“M引物工作液:10000叩m离心带有引物干粉的小离心管10秒钟,慢慢打开管盖,加入适量去离子水,充分振荡后分装,.200C冻存备用。加入去离子水量的计算公式:去离子水量(斗1)=(3-3×106)×oD/MW其中OD为引物的OD含量,MW为引物分子量。二、生化指标测定5ml非抗凝血以3000印m常温离心15分钟,取出上清,分装于4个EP管,各约0.5m1。其中l管用于测定生化指标,其余.200C冻存备用。三、基因组DNA提取采用低渗法破白细胞,酚氯仿法从外周静脉血白细胞中提取基因组DNA。1.分离白细胞:5mlEDTA抗凝管中的血液直接倒入15ml塑料离心管,3000叩m于40C下离心10分钟,取上清液(血浆)分装入两个EP管中,各1.2.1.3ml,北京协和医学院博士研究生学位论文实验方法放入塑料袋中,.200C冻存。剩下的血细胞加入lO一13ml的溶血液,轻弹混匀,置于冰上15分钟,3000印m40C离心10分钟,倒掉上清,再重复上述步骤,得到白细胞沉淀。2.向自细胞中加入4.5mISE,混匀打散,再加入0.5ml白酶K,轻微混匀,370C恒温箱消化18.20小时。10%SDS,50ullom咖l蛋3.取出消化好的白细胞,加入5ml嘶s―Cl饱和酚,轻摇颠倒混匀10分钟,40C3000印m离心15分钟。4.取出离心管,小心吸取上清,转移到新离心管。下层的沉淀弃去。5.重复步骤3、4一次。6.在含有上清液的新离心管中加入与上清液等体积氯仿,轻摇颠倒混匀10分钟,40C3000印m离心15分钟。7.取出离心管,小心吸取上清,转移到新离心管。8.重复步骤6、7一次。9.取出离心管,小心吸取上清,转移到新离心管,加入2倍体积的预冷无水乙醇。10.将沉淀出的DNA挑出,用75%乙醇冲洗2次,置入1.5蒸发后,加入适量TE,40C过夜溶解备用。mlEP管中,待乙醇四、DNA浓度和质量的检测1.取溶解后的DNA溶液1“l,加蒸馏水至50“l(稀释50倍),以相同蒸馏水为空白对照,在紫外分光光度计上测定OD260、OD280及oD230。2.DNA的纯度检测:OD260/oD280>1.7,oD280/0D230>2.0,说明DNA纯度合格,否则需要重新提取。3.DNA的定量:根据测定的原液DNA浓度(n∥肛1)),加入TE液,稀释DNA终浓度为50n∥肛l。五、聚合酶链式反应(PCR)的主要条件1.PCR反应体系的常用组成:常用反应体系为10“l,组成如下,具体调整后的PCR反应体系的组成详见分章节方法部分。2l北京协和医学院博士研究生学位论文实验方法2.PCR反应条件详见分章节实验方法部分。六、限制性内切酶长度多态分析(RFLP)1.酶切体系的建立和酶切过程1)酶解体系组成。酶切体系组成建立后,用移液枪反复吹打几次,使酶切体系中所有成分混匀。置于内切酶最适的反应温度下,过夜消化。每板酶切反应均加入1.2例未经酶切的阴性对照样本;2)反应终止。次日早晨,以内切酶合适的灭活温度保温20分钟以灭活内切酶;2.琼脂糖凝胶电泳以鉴定样本基因型1)琼脂糖凝胶的制备:根据所需浓度称取一定量的琼脂糖粉,置入三角烧瓶,加入300mlO.5×TBE缓冲液;微波炉加热使琼脂糖溶解完全至溶液清澈透明无絮状物。取出溶液冷却至600C以下,加入lOm咖l溴乙锭(EB)溶液至终浓度0.5肛∥ml(约加入15p1)。制胶模具的两端用医用橡皮膏封好,将含有EB的琼脂糖溶液缓缓倒入模具,厚度一般为0.3.0.5cm,迅速插上梳子。冷却至琼脂糖完全凝固。装入电泳槽内,放入O.5×TBE缓冲液至液面高于胶面lmm。北京协和医学院博士研究生学位论文2)上样及电泳:实验方法用移液枪将酶切后样品加入琼脂糖凝胶上样孔,接通电源,在合适电压下电泳O.5.1小时,根据指示剂迁移的位置和预检测的片段大小,判断何时终止电泳。3)鉴定基因型。使用Bio.RadGelDoc2000型凝胶成像仪在合适的曝光条件下显影并照相保存胶图。独立2次判读并输入数据库。北京协和医学院博士研究生学位论文HMOX基因与原发性高血压第一部分‘中国北方汉族人群中血红素加氧酶基因多态性与原发性高血压的关联研究一、研究背景与目的内源性一氧化碳(Carbonmonoxide,Co)是继一氧化氮(Nitricoxide,No)之后发现的第二种气体信号分子,与No一样,都是双原子、小分子气态物质,在体内充当重要的血管活性介质和神经递质,通过扩散以自分泌或旁分泌方式与自身或临近细胞胞浆中可溶性鸟苷酸环化酶(Solubleguanylylcyclase,sGC)分子血红素基团中的铁结合,发挥各种生理效应。Ndisang等研究认为co可直接调节大鼠主动脉、肺动脉、尾动脉、冠状动脉以及犬的股动脉、颈动脉、冠状动脉等的血管平滑肌细胞的舒缩状态【I】。Co生成增加可降低自发性高血压大鼠(Spontaneouslyhypenensiverat,SHR)大鼠和醋酸去氧皮质酮(Deoxyconicosteroneacetate,DOCA)盐敏感大鼠的血压水平‘21。向12.14周SHR大鼠或DoCA盐敏感大鼠腹腔内注入C0(12ml/l(g)可显著降低大鼠的血压水平。Baum等研究认为在患有妊高症的女性中,内源性生成的C0量要低于血压水平正常的妊娠女性【3】。这些结果均提示CO与正常血压水平的维持及高血压的发生有一定关系。人类和哺乳动物几乎所有的器官、组织、细胞都能合成和释放内源性Co,且体内存在着多个合成释放C0的生物学系统,其中由血红素加氧酶(Hemeoxygenase,Ho)催化血红素分解生成等摩尔CO、铁和胆绿素是最主要的代谢途径,Ho是该过程的起始酶和限速酶。Ho在体内以三种同工酶形式存在,分别是HO―l、H0.2和H0.3。H0―1为诱导型,广泛分布于全身组织细胞的微粒体内,脾、肝中含量最高,脑中则很难检出。除血红素外,某些重金属(如镉、三价砷化合物)、热休克、高氧、低氧、紫外线辐射、内毒素、炎症细胞因子、激素和cAMP等均能诱导Ho.1的生成,其抑制剂主要是金属卟啉,如锌原卟啉,锡原卟啉,铜原卟啉等。H0.2为构成型,于血管的内皮细胞及肌层天然表达,主要存在于内皮细胞和神经元内,脑组织和前列腺中含量最高,肾上腺糖皮质激素可上调H0―2基因,使其蛋白质表达增加。Ho一3也是构成型,主要分布于脾24北京协和医学院博士研究生学位论文HMOX基因与原发性高血压脏和肝脏,是一个作用很弱的血红素催化剂。在这三种同工酶中,研究较多的是HO―l和HO.2。肾脏功能异常在高血压的发生发展中有重要作用。SHR大鼠肾脏功能异常可导致血压升高,移植血压正常的大鼠肾脏后可降低升高的血压水平【4】。肾脏功能异常可引起水钠潴留、肾血流量下降和肾小球滤过率下降,体内诱导生成HO.1可纠正这些异常变化。在动物模型中诱导生成H0.1可以保护横纹肌溶解症【51、顺铂肾毒性【6】和肾毒性肾炎【7】大鼠的肾脏功能。血管紧张素II(An西otensionAngII,lI)可能是Ho一1的一个诱导因子【81。Haugen等‘91研究证实在肾脏近曲小管使用AngII后可增加H0一l活性,说明AngII在体内可直接诱导Ho.1的生成。另外有研究提示,AngII灌注可降低肾小球滤过率(Glomellllarfiltrationrate,GFR),从而导致血压升高,随后即观察到HO.1表达上调,发挥细胞保护作用f10】。这个研究再次证实H0.1在由肾脏功能异常导致的高血压中起到保护性作用。氧化应激(oxidativestress)参与了体内多种病理变化过程,包括高血压、动脉粥样硬化、心肌缺血和一些神经变性疾病…。14】。Datla等观察到在脂蛋白E缺乏小鼠中给予血红素后,小鼠主动脉和肾脏中的HO一1表达增加,同时还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(Nicotinamide―adeninedinucleotidephosphate,NADPH)活性显著下降;同时给予血红素和Ho抑制剂后,没有观察到小鼠体内H0.1表达的变化,这提示体内诱导产生HO.1能抑制NADPH诱发的氧化应激反应【15】。Vera等研究认为在高血压大鼠的肾髓质中诱导生成Ho一1可降低血压水平【16】。最近,Basuroy等利用小鼠和新生猪的脑组织微血管上皮细胞发现,HO一2敲除小鼠对肿瘤坏死因子仅(Tumornecrosisfactora,TNF.仅)引起的细胞凋亡非常敏感,抑制内源性生成Ho.2可加重由TNF一0L诱发的氧化应激反应,说明内源性HO一2可抑制TNF.0【诱发的氧化应激反应,提供保护作用【171。这些研究结果提示HO可能通过调节机体的氧化应激状态参与体内血压的调控和高血压的发生发展。以上这些证据说明Ho.1和HO.2可能参与了血压调二符和高血压的发生发展。HO.1和Ho。2的编码基因分别是HMoXl和HMOX2,2001年,Sabaawy等【18】发现HO.1基因转染可降低SHR大鼠血压。2004年,Ono等㈣发现HMoxl基北京协和医学院博士研究生学位论文HMoX基因与原发性高血压因启动子区存在G―1135A多态和T-413A多态,其中T_413A多态与缺血性心脏病和女性高血压患病率相关【201,但在男性中没有观察到这种相关性。目前尚无该基因其它多态及HMox2基因多态与高血压关系的研究。本研究采用病例对照设计,探讨在中国北方汉族人群中,HMoXl基因和HMOX2基因是否与原发性高血压关联。此外,高血压作为一种复杂疾病,单一基因作用微弱,基因一基因之间的交互作用在高血压的发生发展中有重要作用。基因.基因之间的交互作用也称为上位效应(Epistatice仃ect),指一个基因/位点修饰了另一基因/位点的作用【2¨,这种效应在基因与表型的关系中起着重要作用,同时也是决定个体疾病易感性的重要因素【2引。目前用于检测交互作用的统计方法很多,包括分类回归树(Classificationandre野essiontrees,CART)、多元适应性回归样条(Multiv撕ateadaptivere铲essionsplines,MARS)和多因子降维法(Multifacto卜dimensionalityreduction,MDR)等,其中MDR是应用较为广泛的一种方法,本研究中我们采用MDR方法分析HMoXl基因和HMOX2基因在高血压的发病中是否存在交互作用。二、研究对象和方法2.1研究对象及调查内容所有研究对象的DNA样本和临床资料均来自亚洲国际心血管疾病协作研究(IntemationalcollaborativestudyofcardiovasculardiseaseinAsia,InterASIA)的中国部分。InterASIA研究采用多阶段整群随机抽样方法,选取了全国范围年龄在35岁到74岁之间具有代表性的人群样本,共有15,838名参与者最终完成了调查和相关检查项卧131,InterAsIA研究方案得到了伦理委员会的批准,并且所有参与者均签署了知情同意书。为了检测出高血压病例与对照组之间可能的遗传差异和提高关联分析的把握度,我们从InterASIA人群中选择了503例血压水平为收缩压(Systolicpressure,SBP)之160mmHg和/或舒张压(Diastolicbloodbloodpressure,DBP)之100mmHg的高血压患者和490例年龄、性别匹配的血压正常对照(SBP<140mmHg且DBP<90mmHg)。所有研究对象均为汉族,无血缘关系。按照标准方法进行资料的收集和访谈,调查员均经过统一的培训和考核。调查前制定详细的调查表,对所有入选者采用统一的调查表进行详细的调查,包括人口统计学和一般情况、北京协和医学院博士研究生学位论文HMoX基因与原发性高血压个人史及家族史、吸烟与饮酒史,病例组详细记录降压药使用情况(包括药物的名称、是否规律用药、最近两周是否服药等),测量血压、身高、体重、腰围和臀围,体重指数(BMI)=体重/身高2(k∥m2)。根据美国心脏病协会(AmericanheanaSsociation,AHA)推荐的标准,由统一培训的调查人员对每个研究对象测量3次血压。测量血压前研究对象坐位休息5分钟。此外,测量血压前30分钟避免饮酒、吸烟、饮茶/咖啡及体育锻炼。研究中排除了有继发性高血压、冠心病、糖尿病、脑卒中、严重肝肾疾病或甲状腺疾病病史以及恶性肿瘤的对象。2.2标本采集和生化指标测定所有调查对象晨起空腹,由受过训练的护士使用Greiner公司(奥地利)真空耿血管采集肘静脉血液样本(6mlEDTA抗凝血和5ml非抗凝阻),于40C3000转/分钟离心15分钟,分离血浆和血清用于后续检测。样品采集后于一70。C冷冻保存。使用同立7060自动生化分析仪,根据标准方法(高密度脂蛋白胆固醇(HDL―C):磷酸钨沉淀法;其余:酶法)测定血清生化指标,包括:空腹血糖(Glu)、总胆固醇(Tc)、甘油三酯(TG)、HDL.C和血肌酐(cr)水平。当TG<400m∥d1时,用Friedewald公式计算低密度脂蛋白胆固醇水平(LDL―C),即LDL.C=TC―HDL―C―TG/5(所有指标单位均为mmol/L)。使用标准方法从血液白细胞中分离提取基因组DNA。使用分光光度计进行DNA质量鉴定,oD260/oD280≈1.8为合格。2.3标签SNP选择本研究根据PauldeBakker等人【23】提出的扩张标签(Aggressivetagging)SNP选择方法进行标签SNP的选择。该方法首先以预设的r2为界值,按照配对标签(Pai刑isetagging)SNP选择方法构建一个包含最少标签SNP的集合,该集合代表的所有SNP位点均与集合中的某个sNP位点相关,其相关程度大于等于预设的r2值。然后应用多标记检验方法(Multi―markertest),在第一步构建的集合所不能代表的剩余SNP位点中,寻找可以用集合中多个标签SNP位点的组合所代表的SNP位点。最后,应用多标记检验方法对第一步中构建好的标签SNP集合进行回溯检查,去除可以用多个标签SNP位点组合代表的单个标签SNP位点。该方法以配对优势对数评分(Pai刑iseLoDscore)方法衡量SNP位点问的连锁关系,且27北京协和医学院博士研究生学位论文HMoX基因与原发性高血压只在连锁不平衡的SNP位点间进行多标记检验方法,这样就避免了重复选择标签SNP位点。LoD值默认为3,该参数可以根据需要调整。扩张标签SNP选择方法已由Haploview软件中的Tagger程序实现,本研究选取的运行参数是:MA眨O.5,r2芝O.8,LoD≥3。HMOXl基因定位于22号染色体的q12.13.1,全长约13kb。上下游各扩2kb后,HMOXl基因在HapMapII期数据上(更新至2007年4月)共有12个常见SNP位点(MA脸O.05),应用Haploview软件中的Tagger程序,根据扩张标签SNP选择方法,最小r2=O.8时,可选出3个标签SNP(tagSNP)来代表这12个SNP位点,这3个SNP分别为rs8140669,rS9607267和rS2071749。HMOX2基因定位于16号染色体的p13.3,全长约34kb。上下游各扩2kb后,HMox2基因在HapMapII期数据上共有18个常见SNP位点(MA眨O.05),应用与HMOXl基因相同的标准,可选出2个tagSNP(rs4786500和rs9921781)来代表所有的18个SNP位点,其中rs4786500可代表除rs992178l外的其它16个SNP。选择的5个tagSNP位点的详细信息见下表。表lHMoXl基冈和HM0x2基因标签SNP伉点信息MAF:少见等位基闪频率+常见/少见等位基因4本研究中的少见等位基因频率2.4基因分型利用oli906.O软件设计引物,采用PCR.RFLP的方法,在993名个体中进行基因分型。表2列出了5个标签SNP位点相应的PCR引物序列、PCR产物北京协和医学院博士研究生学位论文HMOX基因与原发性高血压长度、限制性内切酶及各等位基因所对应的酶切片段的长度。表3给出了PCR反应体系成分的组成,总反应体系共10肛1。PCR的循环参数:94。C预变性5分钟,经94oC15秒,50oC(rs9921781)或59oC(rs8140669,rs9607267,rS2071749和rs4786500)20秒,72oC20秒,循环40次,后于72oC延伸10分钟。主要热循环设备为ABIPRISM表29700PCR仪。HMoXl基因和HMOX2基因标签SNP引物序列和限制性内切酶注:U代表上游引物,L代表一卜.游引物;下划线表示错配的碱基酶切体系(15“1):限制性内切酶1U、Bu仃er1.5“l、ddH203.4肛l、PCR产物10¨l(见表3)。rs8140669,rs9607267,rS2071749和rs4786500的PCR产物经370C恒温箱中消化过夜,rS9921781的PCR产物经550C水浴箱中消化过夜。鉴定基因型:酶切产物经2‰3%琼脂糖凝胶电泳,溴化乙锭染色,在紫外灯下读取酶切结果并确定基因型(图1.图5)。在酶切电泳结果中,DNA标记使用MarkerI,从小到大片段分别为100600bp、200bp、300bp、400bp、500bp和bp。使用Bio―RadGelDoc2000型凝胶成像仪在合适的曝光条件下显影并照相保存胶图。随机抽取lO%的个体进行重复基因分型,控制基因分型质量。独立、双遍判读基因型并输入数据库。北京协和医学院博士研究生学位论文I{M0x基因与原发性高血压表3HMOxl基因和HM0)(2基因标签sNP伉点PcR体系和酶切体系的组成及反应带nc)fJb”500¨40ub【)3fm¨2(mbn|c}flhn5,7,8为Tr基因型,6为1A基因刑,M为Inarker嘲lHMOxl基内B8j40669基I划型鉴定圈示北京协和医学院博士研究生学位论丈HMox基因与原发性高血压600bo500ho4()0bo300b口200b口l叫bo2345678M3,4.5为TT基因型,2,6,8为Tc基闻型,7为cc基因掣,M为眦rkcr幽2HM0x1摹田口9607267基冈型鉴定酗示60。bD500b口4(10h300b口200b口I(mb345678M8为GG基lq型,2为GA萜冈吧.5为AA墓l州刑.M为ma^cr刚3HM0xl基因n2071749基田型鉴定凹示6w,bo5∞h400bD3㈨bD200bD2345678M2,7为TT基冈型,3.4,6,8为Tc基闪型,5为cc基内科。M为ma^er网4HMOx2基闭rS4786500基W型鉴定刚不北京协和医擘院博士研究生学位论疋HM0x基因与原发性高血压600bD500bo4Imbo300bD200booobD2.3,5.6,7,8为cc基Ⅲ7q。4为Tc基协l型,M为ma出er幽5IlMox2基L碍%992178l基…型鉴定吲示2.5统计分析251标签sNP与原发性高血雎的关联分析数据采用sPss软件130(sPssInc,chmgo,usA)进{j统计分析。计量资料以均数±标准差表示。应用两样本t榆验(计晕资料)或乍方榆验(计数资料)比较病例组和对照组蜘人体测晕指标、尘化指标及m压水平之M的差异。根据基叫型频率计钟_等他基凶频率,通过引sher精确概率法检验枷、签sNP位^是否符合Hardy-wclnbe喀平撕。以卡疗检验比较丛冈型在病例纽{l时蹦组刚的分布差异。然后应用非祭¨LogIstIc回蚰模型,校{1:传统心咖管病危险心豢,例如性别、年龄、BMI、吸烟、饮洒、m槠、肌酐和m脂水平后.分析HMoxl和HMO)(2璀因标签sNP位点对高血压危险的作用大小,计算比值比(oddsratio,OR)和95%可信区问(con尉cnccInterval,CI)。252单体型、烈体型与原发性高血压的关联分析采用EM原理计算单体型频率,应用schald等【“魄出的计分检验(scorctest)探讨在校正环境因豢后单体型和高血雎的发生是否相关。统计分析由HaDlostats程序完成,该程序包含Haploem、H叩loscorc和Hapl。羽m㈣=个模块。Haplocm是用米估训单体型的频率;Haploscorc足在校正环境危险凼岽后,比较单体型在病例纽和对照组问频率分布是否存在差异;HaplogIm探讨在校ll其它危险因索后,单体型埘高血雎危险的作用大小,井计算OR值和95%可信区间。该程序通北京协和医学院博士研究生学位论文HMoX基因与原发性高血压过EM算法估计单体型频率及个体单体型对(Haplotypepair)概率,并基于广义线性模型(GLM)构建单体型与疾病表型的回归方程。此外,以Haplo.em程序估计的每个个体每种可能的单体型组合而成的双体型的频率作为权重,应用加权Lo西stic回归方法进行双体型分析。频率小于5%的单体型和双体型不参与分析。2.5.3标签SNP位点与血压水平的关系分析对单个标签SNP分析、单体型分析和双体型分析结果均提示与EH相关的基因,进一步分析该基因标签SNP位点与血压水平之间的关系。以t检验比较标签SNP位点的突变纯合基因型个体和其他基因型个体的血压水平有无显著差异;应用多元线性回归模型分析在校正可能影响血压水平的危险因素后,与收缩压和舒张压水平相关的SNP位点;采用Haplo.score程序校J下环境因素后,分析单体型与收缩压和舒张压水平是否相关。2.5.4基因.基因间交互作用分析基因.基因之间的交互作用,即上位效应,在常见疾病的遗传影响因素中有重要作用,Moore等【26】研究认为上位效应是导致原发性高血压遗传关联研究重复性较差的一个主要因素。采用传统的参数统计方法,如线性模型或Logistic回归模型,分析病例对照研究设计中众多SNP之间的基因一基因交互作用,可能会导致II类错误增加,效能降低,且所需样本量大,过程繁琐,模型参数的结果难以解释,况且,大多数复杂疾病的基因型和表型之I、日J并非线性关系。同时,在研究多位点之间基因.基因交互作用时,每增加一个SNP位点,数据在多维空|’uJ的分布就会变得相对稀疏,在某些基凶型组合下很可能会没有观察值【27】,这增加了多位点I、日J交互作用的检测难度。2001年Ritchie等首次提出采用多因子降维法(MDR)分析基因.基因之问的交互作用【2¨。该方法将研究中多个SNP位点的基因型分为高危组和低危组,这样将用于预测的基因型从多维降至一维两水平,然后通过交叉验证(Cmssvalidation)和置换检验(Pernlutationtesting)来评价这个新的一维变量对疾病分类和预测的效力,在检验所有可能的多位点基因型组合后,报告最佳分类的组合。MDR分析是一种非参数、无需遗传模型的分析方法,最多可处理4000名研究对象、500个变量中2~15个遗传或环境因素之间的交互作用【28】,适用于病例对照研究或患病不一致同胞对设计,只需具备各位点的遗传数据即可进行基因.基因33北京协和医学院博士研究生学位论文HMOX基因与原发性高血压交互作用的分析,其优点在于可以大大降低建模所需的自由度。Ritchie等【29】在病例对照各为200的样本量中估计了基因型错分、数据缺失及遗传异质性对MDR效能的影响,结果显示,MDR检测两点交互作用的效能达到80%以上,即使在基因型错分5%或数据缺失达5%的情况下,对大多数模型该结果仍然真实。目前该方法己成功应用于原发性高血压等疾病的研究【30】,具有传统统计学分析方法无法比拟的优势。本研究采用MDR方法分析HMoxl基因和HMox2基因在原发性高血压的发生中是否存在交互作用。三、结果3.1研究对象一般特征所有研究对象的一般情况比较见表4。病例组的年龄、性别、吸烟和饮酒比例与对照组比较没有显著差别。病例组血清HDL.C水平明显低于对照组(尸<O.05):而BMI、TC、TG、Glu和Cr水平高于对照组(尺0.05)。表4研究对象一般情况比较SBP,收缩压;DBP,舒张压;BMI,体重指数;TC,总胆I州醇;HDL―C,高密度脂蛋北京协和医学院博士研究生学位论文白胆同醇;12次。HMOX基因与原发性高血压Cr,血肌酐:吸LDL―C,低密度脂蛋白胆l卉I醇:TG,甘油三酯;Glu,血糖;烟者,在调查访问前至少吸烟100支:饮酒者,在调查访问前的一年时间内饮酒次数不少于3.2HMoXl和HMoX2基因标签SNP位点与原发性高血压的关联分析HMOXl基因和HMoX2基因的5个标签SNP位点在总样本、病例组和对照组中的基因型分布均符合HWE。HMOXl基因rs8140669位点在HapM印数据库中国人群中MAF为0.067,HMoX2基因rs992178l位点的MAF为0.132,但是本研究中并没有观察到这两个位点的突变纯合基因型。由表5可以看到,HMOXl基因rS9607267位点CC基因型在病例组中的频率显著高于对照组,用Logistic回归分析校正年龄、性别、BMI、Glu、Cr、吸烟、饮酒和血脂水平后发现,rS9607267位点CC基因型个体EH发病危险高于GG/GC基因型个体(校正后OR=1.41,95%CI:1.02.1.95,仁O.040)(表5)。此外,在校正协变量前和校正协变量后均没有观察到HMoXl基因其它标签SNP位点和HMoX2基因标签SNP位点与EH关联。表5HMOXl基冈和HMoX2基冈标签SNP位点与原发性高血压关联分析’本研究没有观察剑该位点的突变纯合基冈型。#校正年龄、性别、BMI、Glu、Cr、吸烟、饮酒和血脂水平。3.3HMoXl基因单体型、双体型与原发性高血压的关联分析HMOXl基因3个标签SNP位点共组成8种单体型,其中3种单体型的频率大于5%,这3种单体型累计频率达95.2%,本研究只对频率大于或等于5%的单体型进行了分析。由于对照组中单体型T.T-G(Hapl,位点排列次序为北京协和医学院博士研究生学位论文HMOx基因与原发性高血压rS8140669.rs9607267.rS2071749,以下单体型位点排列次序均与此相同)的频率(O.255)大于病例组(O.233),因此选择Hapl为对照单体型。从表6可以看到,单体型T.C.G(Hap3)在病例组中的频率(O.471)显著高于对照组(O.440)。进一步应用了Haplo.glm程序,以单体型Hapl(T-T-G)作为对照单体型,评估每种单体型对高血压发病的作用。在校正年龄、性别、BMI等影响因素后,与单体型Hapl(T-T-G)比较,携带rS9607267C等位基因的单体型Hap3(T-C.G)显著增加高血压发生的危险,其校正后的oR值为1.44(95%CI:1.04.2.Ol,pO.029)。表6HMOXl基因单体型、双体璎频率分布及与原发性高血压关联分析注:表格中没有色括频率低于5%的单体型和双体型+单体型位点排列次序rS8140669.rS9607267一rS2071749。4选择Hapl单体型作为对照单体型。’选择Dipl双体型作为对照双体型。{校正的协变量包括年龄、性别、BMI、Glu、Cr、吸烟、饮酒和血脂水平。HMoXl基因3个标签SNP位点的3种常见单体型共组成6种双体型,频率均大于5%。以含有两个保护作用的单体型(H印1)组成的双体型Hapl.Hapl北京协和医学院博士研究生学位论文HMoX基因与原发性高血压作为对照双体型,校正年龄、性别、BMI、Glu、Cr、吸烟、饮酒和血脂水平后,由两个危险单体型组成的双体型Hap3一Hap3携带者发生高血压的危险为对照双体型携带者的1.67倍(95%CI:1.07.2.6l,尸=O.025),见表6。单体型分析及双体型分析结果与单个标签SNP结果相一致。3.4HMox2基因单体型、双体型与原发性高血压关联分析HMOx2基因2个标签SNP共组成4种单体型,其中2种单体型频率大子5%,这2种单体型累计频率达99.4%。由于对照组中单体型T-C(Hapl,位点排列次序为rs4786500一rs9921781,以下单体型排列次序均与此相同)的频率(O.680)高于病例组(0.662),因此选择该单体型作为对照单体型。由表7可见,虽然HMOx2基因的Hap2单体型(C―C)频率在病例组中高于对照组,但是这种差别没有统计学意义。此外,在校正年龄、性别等影响因素后,没有观察到可能增加或降低高血压危险的单体型。表7HMOX2基冈单体型、双体型频率分布及与原发性高血压关联分析注:表格中没有包括频率低于5%的单体型和双体型。’单体型位点排列次序rS4786500稍9921781。”选择Hapl单体型作为对照单体型。’选择Dipl双体型作为对照双体型。}校正的协变量包括年龄、性别、BMI、Glu、Cr、吸烟、饮酒和血脂水平。HMOX2基因2个标签SNP位点的2种常见单体型共组成3种双体型,频37北京协和医学院博士研究生学位论tHM0x基因与原发性高血压率均大于5%。以两个保护作川的单体型组成的政体碰H印l-JIapI为刘照双体型,校正其它影响因素后,没有舰察到可能增加或降低高I缸上丘发病危险的取体型,结果见表7。单体型分析及取体型分析结果与单个标签sNP结粜丰H一致。3.5IlMoxl基因标签sNP位点与血压水平关系分析单个标签sNP分析、单体型分析和双体掣分析结果均提示HMoxI基因可能与EH相关,凶此我们进步刘该基凼与血压水平之『LIj的关系进行r分析。奉研究-p没有观察到rs8140669位点的突变纯合基因型,只分析了酶基凶的rs9607267位r^和璐2071749何点,结果见图6。由冈L}_l可知,HMox】基因rs9607267化点cc基冈型个体的收缩压(1469±315mmHg)和舒张Jl、(899土16141】±298mmH2)水平均硅著『苛1。该位点H他基冈型个体(收缩压2±l51mm№,舒张H、878mmHK),筹异有统¨学意义(尸值均c7005)。l比外.没有观察到rs207】749位点小同基冈型个体f¨血压水平存在硅善荠异。∞∞∞∞∞∞∞∞∞☆_一口}扪“蘸嘲rs960726,n207l,49?与}

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