基因-吸煙交互作用和鈣離子通道相關(guān)基因?qū)τ跐h族人群血壓的影響.pdf

1、文章分為以下部分:
　　第一部分:基于全基因組基因-吸煙交互作用識別漢族人群血壓易感基因
　　目的:
　　高血壓是心血管疾病首要危險因素，位列疾病負(fù)擔(dān)危險因素的首位。目前大規(guī)模全基因組關(guān)聯(lián)研究(genome-wide association study，GWAS)已經(jīng)鑒定出200余個血壓位點(diǎn)，然而這些位點(diǎn)僅能解釋不足4％的血壓變異。血壓“遺傳度缺失”可能是由于當(dāng)前大部分GWAS沒有考慮基因間和基因-環(huán)境間的交互作用所導(dǎo)

2、致。采用全基因組基因-環(huán)境交互作用分析(genome-wide environmental interaction study，GWEIS)可以在全基因組范圍內(nèi)識別出與環(huán)境因素共同作用影響血壓的新位點(diǎn)。吸煙作為影響血壓的重要因素，可能與遺傳因素共同作用影響血壓水平。本研究旨在應(yīng)用GWEIS方法在中國漢族人群中鑒定與吸煙存在交互作用的血壓易感位點(diǎn)。
　　方法:
　　第一階段納入來自中國心血管健康多中心合作研究(InterAsi

3、a)的3，998名研究對象，采用Affymetrix的AxiomTM全基因組CHB1陣列芯片進(jìn)行檢測，共獲取657，124個單核苷酸多態(tài)性(single nucleotide polymorphism，SNP)位點(diǎn)的基因型信息。進(jìn)而使用人類千人基因組數(shù)據(jù)庫中東亞人群數(shù)據(jù)，利用MACH軟件對未直接檢測的位點(diǎn)進(jìn)行基因型填補(bǔ)和質(zhì)控，最終大約570萬個SNP位點(diǎn)納入分析。采用1自由度交互作用檢驗和2自由度SNP主效應(yīng)與交互效應(yīng)聯(lián)合檢驗兩種分析方

4、法，分析單個SNP位點(diǎn)的交互作用。采用versatile gene-basedassociation study(VEGAS)方法，整合單個SNP位點(diǎn)交互作用關(guān)聯(lián)P值，分析基于基因水平的交互作用。第二階段研究對象采用Affymetrix GeneChip Human Mapping500K Array Set基因芯片進(jìn)行基因分型。統(tǒng)計分析采用ProbAbel，VEGAS2，Metal，Plink和R等軟件。
　　結(jié)果:
　　

5、在第一階段研究中，采用1自由度交互作用檢驗共分別發(fā)現(xiàn)49、59、62和38個獨(dú)立SNP位點(diǎn)與收縮壓、舒張壓、平均動脈壓和脈壓的交互作用關(guān)聯(lián)P值小于1×10-4;采用2自由度主效應(yīng)與交互效應(yīng)聯(lián)合檢驗共發(fā)現(xiàn)69、65、77和55個獨(dú)立SNP位點(diǎn)分別與收縮壓、舒張壓、平均動脈壓和脈壓的交互作用關(guān)聯(lián)P值小于1×10-4。對兩階段樣本meta分析，1自由度交互作用檢驗發(fā)現(xiàn)3個SNP位點(diǎn)與吸煙的交互作用達(dá)到全基因組潛在顯著關(guān)聯(lián)水平(P＜1×10-6

6、)，其中，rs2716127(LOC105378753,P1df interaction=7.7×10-7)和rs4751139(EBF3,P1dfinteraction=1.58×10-7)的交互作用與舒張壓相關(guān)，rs2036086(LOC105378150，P1df interaction=6.16×10-7)的交互作用與平均動脈壓相關(guān);2自由度主效應(yīng)與交互效應(yīng)聯(lián)合檢驗發(fā)現(xiàn)rs1465405(ADRB2，P2df interacti

7、on=4.3×10-8)與吸煙交互作用對脈壓的效應(yīng)達(dá)到全基因組顯著關(guān)聯(lián)水平(P＜5×10-8)，rs2400643(ADRB2，P2df interaction=5.33×10-7)與吸煙交互作用對收縮壓的效應(yīng)、rs4751139(EBF3，P2dfinteraction=5.00×10-7)與吸煙交互作用對舒張壓的效應(yīng)達(dá)到了全基因組潛在顯著關(guān)聯(lián)水平。在吸煙者和非吸煙者中，潛在關(guān)聯(lián)或者顯著關(guān)聯(lián)的SNP位點(diǎn)對血壓影響的效應(yīng)不同。例如，在I

8、nterAsia人群中，SNP rs2716127每增加一個T等位基因，吸煙者的平均舒張壓升高1.91mmHg，而非吸煙者的平均舒張壓降低0.73mmHg，在BAS人群中結(jié)果相似。本研究同時發(fā)現(xiàn)7個既往東亞人群報道的血壓SNP位點(diǎn)與吸煙有交互作用（P值通過Bonferroni多重校正），位于7個基因內(nèi)，分別是CACNA1D、FGF5、ARL3、CYP17A1、CNNM2、NT5C2和ATP2B1。7個SNP位點(diǎn)總體解釋的收縮壓、舒張壓、

9、平均動脈壓和脈壓的變異比例分別為1.79％、2.28％、2.24％和0.52％，加入吸煙交互作用之后，解釋的血壓變異比例分別增加到2.11％、2.46％、2.49％和0.85％，解釋的變異比例提升的百分比分別為17.69％、7.82％、11.06％和62.83％。此外，基于基因的關(guān)聯(lián)分析發(fā)現(xiàn)3個基因與吸煙的交互作用達(dá)到基因水平全基因組顯著關(guān)聯(lián)(P＜2.5×10-6)，分別是ZBTB2、ZNF180和CNNM2。上述結(jié)果中，LOC1053

10、78753、EBF3、LOC105378150、ZBTB2和ZNF180基因與血壓表型的關(guān)系是首次報道。
　　結(jié)論:
　　本研究首次在中國人群中開展了全基因組基因-吸煙交互作用與血壓關(guān)系的GWIES研究，發(fā)現(xiàn)ADRB2 rs1465405與血壓顯著相關(guān)，EBF3 rs4751139、LOC105378150 rs2716127和LOC105378150 rs2036086三個位點(diǎn)與血壓潛在相關(guān);此外，基于基因水平的分析鑒定出

11、ZBTB2、ZNF180和CNNM2三個基因與血壓顯著相關(guān)。本研究結(jié)果提示基于基因-環(huán)境交互作用分析策略不僅可以鑒定出新的血壓相關(guān)遺傳位點(diǎn)，而且基因-環(huán)境交互作用可以提升解釋缺失的血壓變異。研究結(jié)果尚需進(jìn)一步在不同人群中進(jìn)行大規(guī)模驗證，同時開展功能學(xué)研究，解釋這些位點(diǎn)的潛在生物學(xué)機(jī)制。
　　第二部分:鈣離子通道相關(guān)基因?qū)h族人群血壓長期變化的影響
　　目的:
　　高血壓是全球首要致病危險因素。近年來，盡管通過GWAS發(fā)

12、現(xiàn)一系列血壓相關(guān)易感基因，但血壓調(diào)控的遺傳機(jī)制還不明確。以關(guān)鍵血壓易感基因為切入點(diǎn)深入研究，可以高效識別新的血壓易感位點(diǎn)，有助于解析血壓的調(diào)節(jié)機(jī)制。電壓門控鈣離子通道(voltage-dependent calcium channels，VDCCs)在血管平滑肌細(xì)胞收縮等血壓調(diào)控過程中具有重要作用，既往橫斷面調(diào)查發(fā)現(xiàn)VDCCs相關(guān)基因與血壓表型相關(guān)，但是這些遺傳變異是否影響血壓水平長期變化及高血壓發(fā)病尚不清楚。本研究旨在通過單個SNP位

13、點(diǎn)和基于基因的關(guān)聯(lián)分析，探討VDCCs基因與血壓長期變化和高血壓發(fā)病之間的關(guān)系。
　　方法:
　　本研究的研究對象均來自于鹽敏感性遺傳流行病學(xué)網(wǎng)絡(luò)(Genetic EpidemiologyNetwork of Salt GenSalt Sensitivity，GenSak)研究，共納入633個家庭的1，768名研究對象?；€調(diào)查時間為2003-2005年，并分別于2008-2009年和2011-2012年開展兩次隨訪調(diào)查。血

14、壓測量使用隨機(jī)零點(diǎn)血壓計，每天測量3次，每次間隔時間不少于30秒，每次調(diào)查連續(xù)測量3天，共9次，將9次測量值的平均收縮壓和舒張壓作為分析血壓。本研究共納入分析9個VDCCs相關(guān)基因，經(jīng)過質(zhì)量控制后，9個基因內(nèi)的219個SNP納入分析。應(yīng)用混合線性模型分析每個SNP與血壓長期變化的關(guān)系;應(yīng)用廣義混合線性模型，在剔除基線患有高血壓的173名研究對象后，分析每個SNP與高血壓發(fā)病的關(guān)系。采用截點(diǎn)乘積法(truncated product me

15、thod，TPM)，整合單個SNP分析得到的P值，進(jìn)行基于基因的分析。全部統(tǒng)計分析結(jié)果采用Bonferroni法進(jìn)行多重檢驗校正。
　　結(jié)果:
　　1，768名GenSak研究對象的男性比例為52.3％，基線階段平均年齡為39歲，平均體質(zhì)指數(shù)(body mass index，BMI)為23.4 kg/m2，平均收縮壓為116.9mmHg，平均舒張壓為73.8mmHg。經(jīng)過平均7.2年的隨訪，平均收縮壓上升至129.1mmHg

16、，平均舒張壓上升至82.2mmHg，同時出現(xiàn)512例新發(fā)高血壓患者，高血壓累積發(fā)病率為32.1％。在單個SNP位點(diǎn)分析中，CACNA1A基因內(nèi)的SNP位點(diǎn)rs8182538與舒張壓的長期變化相關(guān)，且經(jīng)Bonferroni多重校正后仍達(dá)統(tǒng)計學(xué)顯著水平(P=9.9×10-5)。rs8182538的基因型為C/C、C/T和T/T的研究對象，年均舒張壓增長幅度分別為0.85、1.03和1.19 mmHg。rs8182538與收縮壓長期變化也有類

17、似趨勢(P=0.022)?；诨虻年P(guān)聯(lián)分析發(fā)現(xiàn)CACNA1A與舒張壓的長期變化顯著相關(guān)(P=2.0×10-5)，CACNA1C基因與收縮壓的長期變化顯著相關(guān)(p=1.4×10-4)。去除CACNA1A和CACNA1C基因內(nèi)最顯著的SNP位點(diǎn)后，CACNA1A和CACNA1C基因整體變異仍分別與舒張壓和收縮壓長期變化顯著相關(guān)。
　　結(jié)論:
　　我們首次發(fā)現(xiàn)中國漢族人群中CACNA1A基因的常見SNP位點(diǎn)rs8182538與舒