高原適應(yīng)遺傳機(jī)制及藏族胎盤組織表達(dá)譜研究.pdf

1、近年來，全基因組水平研究方法的進(jìn)步，為更深入研究人類高原低氧遺傳適應(yīng)機(jī)制提供了前所未有的便利條件，使我們可以從遺傳水平進(jìn)一步揭示高原低氧環(huán)境條件下人類適應(yīng)進(jìn)化的機(jī)制，這將為研究人類遺傳進(jìn)化機(jī)制提供重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，也可為更多與缺氧相關(guān)的疾病以及病理狀態(tài)的研究提供重要的理論基礎(chǔ)。本博士課題從以下三方面深入揭示藏族低氧適應(yīng)的遺傳適應(yīng)機(jī)制：（1）不同地域/語系的藏族高原適應(yīng)遺傳共性與差異研究，以揭示特殊環(huán)境選擇壓力對(duì)遺傳適應(yīng)的影響及不同地理環(huán)境

2、與語言對(duì)人群適應(yīng)的影響；（2）從胎盤組織水平揭示與藏族人群適應(yīng)進(jìn)化密切相關(guān)的成功繁育（reproductive success）機(jī)制，從而為藏族高原適應(yīng)機(jī)制的研究提供遺傳水平以及組織形態(tài)水平的證據(jù)。（3）對(duì)鄰近的高原蒙古人群進(jìn)行高原適應(yīng)相關(guān)遺傳機(jī)制的研究，為特殊環(huán)境作為自然選擇壓力而導(dǎo)致表型改變的過程進(jìn)行更為全面的解釋。
　　第一部分不同地區(qū)藏族人群中高原適應(yīng)正選信號(hào)異同性的分析
　　以往的研究利用多種不同的分析方法對(duì)青藏高

3、原藏族人群進(jìn)行了高原適應(yīng)遺傳機(jī)制的研究。由于方法與人群選擇的不同，結(jié)果存在很多異同性。本實(shí)驗(yàn)利用相同的分析方法（iHS和 XP-EHH）對(duì)不同地域/方言地區(qū)的藏族人群以及其他鄰近人群進(jìn)行高原適應(yīng)相關(guān)正選基因以及區(qū)域的研究。我們研究的兩個(gè)不同的藏族人群同樣存在，p<0.01時(shí)，EPAS1、EGLN1,、HOMX2和 CYP17A1基因區(qū)域；p<0.02時(shí)， PKLR、HFE,、HBB和HBG2基因區(qū)域。但在康巴藏族人群中，未發(fā)現(xiàn)研究安多藏

4、族人群時(shí)所發(fā)現(xiàn)的與血紅蛋白濃度相關(guān)的EGLN1和PPARA優(yōu)勢(shì)性單倍體型，卻發(fā)現(xiàn)了EPAS1優(yōu)勢(shì)性單倍體型與血紅蛋白濃度相關(guān)的趨勢(shì)，但未達(dá)到統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。在排除了方法學(xué)所導(dǎo)致的差異后，本研究重點(diǎn)提出了在不同的藏族人群中進(jìn)行群體混合性研究的重要性，并提示今后在大規(guī)模的青藏高原地區(qū)進(jìn)行人群研究時(shí)需要考慮地理位置與不同部落之間所存在的差異。
　　第二部分高原世居藏族胎盤組織基因表達(dá)譜研究
　　人類在高原上生存面臨著低氧環(huán)境帶來的重大

5、挑戰(zhàn)。高原環(huán)境導(dǎo)致的妊娠期慢性缺氧是新生兒出生體重低、胎兒宮內(nèi)生長(zhǎng)受限的重要原因，與低海拔移居人群相比，高原適應(yīng)藏族新生兒出生體重較高、存活率較高。因此，本課題對(duì)高原世居藏族人群妊娠以及新生兒的相關(guān)特性進(jìn)行研究，從而探討藏族人群在高原慢性低氧環(huán)境下成功繁育主要原因。本課題對(duì)15名高原世居?jì)D女的胎盤以及15名高原移居白種人婦女的胎盤進(jìn)行了基因表達(dá)研究，同時(shí)獲取了新生兒出生體重以及胎盤形態(tài)學(xué)的資料?；虮磉_(dá)芯片獲得了差異性表達(dá)基因1382個(gè)

6、，并對(duì)其進(jìn)行GO生物學(xué)功能分類，發(fā)現(xiàn)與對(duì)照組相比，藏族胎盤基因表達(dá)顯示與低氧相關(guān)的基因都下調(diào)表達(dá)，而表示粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、線粒體應(yīng)激狀態(tài)的基因都下調(diào)表達(dá)，此結(jié)果表明藏族胎盤組織并未處于缺氧狀態(tài)。以往的研究證實(shí)，經(jīng)產(chǎn)道分娩的胎盤與剖宮產(chǎn)的胎盤組織相比存在很多與急性缺血缺氧應(yīng)激狀態(tài)相關(guān)的基因表達(dá)以及蛋白表達(dá)的差異。但是我們對(duì)高原藏族經(jīng)產(chǎn)道分娩的胎盤組織與剖宮產(chǎn)分娩的胎盤組織進(jìn)行基因表達(dá)差異性分析后，未發(fā)現(xiàn)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的差異表達(dá)基因，說明藏族胎盤組

7、織對(duì)急性缺血缺氧具有保護(hù)作用。本課題首次從組織及轉(zhuǎn)錄水平對(duì)高原適應(yīng)機(jī)制進(jìn)行研究，初步證明了藏族胎盤在基因表達(dá)水平存在著適應(yīng)性特征，為今后進(jìn)一步從基因組水平到轉(zhuǎn)錄水平研究奠定了基礎(chǔ)。
　　第三部分高原蒙古人高原低氧相關(guān)自然選擇與表性特異性的基因組水平研究
　　據(jù)史料記載，約在500年前高原蒙古人開始大規(guī)模進(jìn)入并定居在青藏高原，這一人群與世居藏族人群一樣面臨著高原環(huán)境帶來的挑戰(zhàn)。故對(duì)這一特殊人群進(jìn)行適應(yīng)相關(guān)遺傳因素的分析能夠?yàn)榱?/p>

8、解高原特殊環(huán)境下生物體協(xié)調(diào)生理反應(yīng)提供更多證據(jù)。本課題對(duì)這一特殊人群進(jìn)行了全基因組范圍內(nèi)的遺傳以及表型多態(tài)性研究，并對(duì)其中一男性個(gè)體進(jìn)行了全基因組測(cè)序分析。高通量SNP芯片數(shù)據(jù)證明了高原蒙古人與其他蒙古人群擁有同樣的遺傳祖先特征，并且與該地區(qū)藏族人群高原適應(yīng)相關(guān)基因組正選區(qū)域存在很多重疊區(qū)域。此外，在高原蒙古人群中發(fā)現(xiàn)參與代謝適應(yīng)相關(guān)的候選基因區(qū)域，同樣出現(xiàn)在前期藏族適應(yīng)研究中，說明代謝適應(yīng)與低氧適應(yīng)的緊密關(guān)系。同時(shí)，與同海拔藏族和漢族