FTO基因与中国儿童肥胖病遗传发病机制的相关性

FTO基因与中国儿童肥胖病遗传发病机制的相关性徐海冬，桑艳梅，闰洁，朱逞，倪桂臣摘要FTO基因是指脂肪含量和肥胖相关基因.通过对2010年1月至9月于首都医科大学附属北京儿童医院就诊的无血缘关系的儿童肥胖病患者201例(肥胖组)，健康对照组选自无血缘关系的成年健康献血员183例。选取FTO基因9个具有单核甘酸多态性的位点，运用飞行质谱技术对FTO基因与中国儿童肥胖病的遗传易感相关性进行研究。结果在本课题所研究的FTO基因9个单核苷酸多态性与儿童肥胖病遗传易感性存在统计学相关性(P0．05)。结果得到FTO基因中rs9939609、rs8050136、rs3751812、rsl421085、rs7193144位点与中国儿童肥胖病发生相关;FTO基因的CTGGTCTGG、TCTGCAAAA、CTGGCCTGG单体型与儿童肥胖病发生相关。关键词：肥胖症；遗传性；基因；儿童；FTO基因随着现代分子生物学技术的迅速发展，人类对肥胖发病机制的认识和研究更为深入，已经发现了解耦联蛋白2基因(UCP2基因)、脂肪含量和肥胖相关基因(FTO基因)、促黑激素皮质素受体4基因(MC4R基因)等多种与肥胖相关的易感基因;2007年;Frayling等人利用全基因组扫描关联研究(GWAS)对一个大样本的英国肥胖和患有2型糖尿病的人群进行正常染色体的单核苷酸多态性(SNP)分析，率先报道了位于FTO基因第1内含子的rs9939609T／A多态性与成人和儿童肥胖病具有高度相关性。之后在多人种中进行的后续研究发现FTO基因与肥胖病的遗传发病机制存在统计学相关性。本课题选取中国儿童肥胖病患者201例作为研究对象，运用飞行质谱技术，对FTO基因的rs9939609、rs8050136、rs3751812、rsl421085、rs7131445、rsl121980、rs6499640、rs9939973、rs9940128位点的多态性与中国儿童肥胖病的相关性进行研究，以期揭示FTO基因与中国儿童肥胖病遗传发病机制的相关性。1.FTO基因的研究方法1,1,1引物设计利用SequenomMassARRAY@分子量阵列平台的iPLEXGOLD技术根据SNP位点序列信息设计多重反应PCR和单碱基延伸的引物，见表一1.1.2PCR试验使用iPLEXGOLD设计的多重反应PCR引物，按照其建议的PCR条件进行多重应PCR。PCR反应体系(384孔PCR板+38％的试剂损耗)：927．5¨L水，331．25IxLPCR缓冲液，172．25斗LMgCl2，53trLdNTP，530pLPCR扩增引物混合物，106IxLTaq酶，1lxLDNA样本(每孔)。PCR反应条件：94℃预变性15min；94oC变性20s，56oC退火30s，72℃延伸1min，共45个循环；最终72℃延伸3rain，4℃保存。1．1．3人血清淀粉样蛋白P酶消化用SAP酶消化掉体系中剩余的dNTP，避免影响单碱基延伸终止反应。1．1．4单碱基延伸终止反应使用iPLEXGOLD设计的单碱基延伸PCR引物，将常规PCR反应中的dNTP换为ddNTP，按照iPLEXGOLD建议的PCR条件进行单碱基增。1．1．5基质辅助激光解析电离飞行时间质谱技术(MALDI-TOF-MS)样品分析样品树脂纯化后，使用MassARRAYNanod．ispenser(Sequenom)点取纯化产物转入SpectroCHIP(Sequenom)芯片上，并用MALDI—TOF．MS分析。应用飞行时间质谱仪，自动采集数据，进行数据分析。2.儿童肥胖的FTO基因遗传影响大量研究证实，遗传是影响肥胖发生、发展的重要因素，但不是唯一的决定因素。肥胖作为一种复杂的基因表型，是各具较小作用的多对基因的作用相加结果，属多基因遗传。遗传基因决定的易感性，提示个体在特定环境下可能出现肥胖。是否真的发生肥胖，还与该个体对环境作用的敏感性有关2l。目前有关肥胖遗传基因影响的研究思路，多从以下角度人手：(1)个体或群体存在哪些肥胖的生物学线索。即肥胖相关基因的表现；(2)确定这些基因在染色体上的定位，即DNA序列出现哪些变化，以此分析其引发肥胖的机制及对机体脂肪含量和分布的影响；(3)建立某候选基因的致肥胖作用假说，再利用基因敲除、转基因等方法加以验证；(4)克隆基因，作为肥胖治疗的靶点。正因为肥胖的发生、发展涉及饮食、代谢、基因、基因受体及它们的分化转录因子、中枢神经、内分泌激素等多方面，而这些方面的因素都非孤立作用，而是交织成网，相辅相成，相互影响，故有关的基因一基因作用、基因一环境作用成为当前的研究热点_3j。有关肥胖的分子遗传机制研究迄今尚在摸索阶段．3.儿童肥胖的候选基因研究本类研究的基本构想是：(1)虽然肥胖属多基因遗传，但理应有一个或几个主基因发挥作用；阐述这些基因及其突变和肥胖的关系，应成为研究重点。(2)先确认各种肥胖相关基因在影响体脂活性蛋白等方面的共同作用，基因一基因和基因一环境作用，再使用混合、分离等方法筛选主基因并获得相关证据。(3)通过双生人体测量学等研究获得的体脂率、身体不同部位的脂肪量及其分布状况，都应作为主基因作用的表型指标而受到重视。(4)下丘脑饱食中枢上的瘦素、NPY神经肽、胰高血糖素样多肽、促黑激素皮质素MC一4等受体的神经元，摄食中枢上的增食因子、黑素浓缩素MCH等神经元，分别产生各种中枢神经肽。神经递质和激素也在体重调节中发挥作用。有关营养物的储存、饱腹感、食物121感等信息，通过神经一内分泌通路进入大脑，整合后在这些神经递质、神经肽的帮助下，实现对体重、体脂代谢的调节J。(5)脂肪细胞不仅是能量储存库，本身也是重要的内分泌组织。(6)其他许多神经递质(去甲。肾上腺素、多巴胺、5一羟色胺)及其受体也都与进食、肥胖密切相关。例如，去甲。肾上腺素促进合成代谢，增加进食量；多巴胺与进食行为有关；5一羟色胺则可能与药物产生的继发性肥胖有关。它们的分泌和生理作用，都在上述由神经一内分泌调控机制参与的致肥基因网络作用下实现。4.与FTO基因有关基因的研究——瘦素受体基因4.1瘦素和瘦素受体基因肥胖相关基因中最重要的是0b基因和0b受体(OB—R)基因，两者的产物分别是瘦素(1eptin)和瘦素受体。近年来在瘦素和瘦素受体基因方面的研究取得重大突破⋯。大量研究表明，肥胖不仅与瘦素水平及其节律性分泌相关，且受瘦素受体缺乏的影响。若0b基因正常而OB—R基因功能缺陷，leptin水平虽高却无法调节体重，导致肥胖；即使使用外源性leptin，也无法治愈之。同样，OB—R基因发生突变，也可使其信号转导作用下降或丧失功能，引起肥胖。瘦索还和下丘脑一垂体一性腺轴组成多层(内分泌腺)、多环节的双向闭合环路，对生长发育发挥重要功能。瘦素分泌有昼夜节律性，晚上高、白天低，呈脉冲式。肥胖者(尤其青少年)瘦素分泌昼夜波动大、脉冲频率低。瘦素分泌还有显著性别差异，女孩24h绝对瘦素浓度高于男孩，而相对昼夜波动较男孩小。就是说。女性相对高的瘦素水平起因于其较高的体脂百分率和各脂肪细胞的较高水平的瘦素分泌率l7J。4.2瘦素作用的影响机制瘦素不可能单独完成上述调节能量代谢、控制肥胖的生理功能，必须有下列机制的共同参与：(1)神经一内分泌系统。leptin一方面作用于下丘脑、肾上腺、胰腺、甲状腺和性腺等，发挥调节功能；另一方面又受其负反馈调节。诸多效应通过作用于下丘脑的瘦素受体，经JIAKSTAT信号传递，引起NPY和POMC等改变，并通过内脏、内分泌器官的多种瘦素受体实现l7J。(2)对瘦素起正向调节作用的肥胖相关因子有前阿黑皮素、生长激素、促。肾上腺皮质激素释放激素、去甲肾上腺素、口内啡肽、强啡肽等；起负向调节作用的肥胖相关因子有胰岛素、糖皮质激素、促甲状腺激素释放激素、胰高血糖素样多肽、生长激素释放抑制因子、5一羟色胺、胆囊收缩素、神经减压素等。如：①神经肽Y(NPY)是瘦素作用的中枢部位，对调节食欲有重要作用；②Agoufi蛋白是由脂肪组织和皮肤产生的旁分泌激素，在转基因小鼠中引起肥胖；③解偶联蛋白(UCP)由棕色脂肪细胞产生，促进产热，消耗多余热能。UCP的活化由岛肾上腺寨能受体和蛋白激酶A等共同调节5.FTO基因的研究现状2009年，Fischer等¨钊通过对敲除FTO基因的小鼠和正常小鼠的研究，证明FTO基因也可以通过控制能量消耗在能量动态平衡中起作用，敲除FTO基因的小鼠生后成长延迟并且脂肪组织和瘦肉组织明显减少。由于敲除FTO基因小鼠进食并未减少，而测定他们消耗的氧气量和呼出的二氧化碳量发现其卡路里消耗显著高于正常小鼠，所以推测敲除FTO基因小鼠的消瘦是源于能量消耗增加和交感神经系统活化。从而证实FTO基因对肥胖产生的影响不仅与饮食摄入和调节食欲有关，也与调节能量和新陈代谢有关。总之，丌0蛋白导致肥胖的可能机制主要包括下列几个方面：(1)经常过量进食和选择高能食物；(2)能量消耗的减少和新陈代谢减慢；(3)调节脂肪细胞的成脂分化过程。F册基因的一系列SNPs位点异常导致FTO表达的差异，从而进一步影响肥胖病的发生、发展。6．展望目前，有关肥胖的遗传病因研究仍在摸索阶段，未解决的问题还很多，但随着科技的进步发展，人们对FTO基因的进一步研究，人们会揭示肥胖的深层次原因，这对探讨防治儿童青少年肥胖的有效途径有重要意义；对中国儿童的身心发展具有重要的意义。总之，基因与中国儿童肥胖病的遗传易感性存在一定的相关性。FTO基因与肥胖病的遗传发病机制存在一定的人种差异；但是现在的科学研究对FTO基因导致肥胖发生的具体机制尚不明确，还需要进一步的研究来证实FTI基因和肥胖的具体联系和关联。参考文献1.FraylingTM;TimpsonNJ;WeedonMN;ZegginiE;FreathyRM;LindgrenCM;PerryJRB;ElliottKS;LangoH;RaynerNWAcommonvariantintheFTOgeneisassociatedwithbodymassindexandpredisposestochildhoodandadultobesity[外文期刊]2007(5826)2.季成叶中国学生超重肥胖BMI筛查标准的应用[期刊论文]-中国学校卫生2004(1)3.HinneyA;NguyenTT;ScheragAGenomewideassociation(GWA)studyforearlyonsetextremeobesitysupportstheroleoffatmassandobesityassociatedgene(FTO)variants2007(12)4.ancestryrevealsacommontaggingSNP2008(03)5.LiH;WuY;LoosRJ;HuFB;LiuY;WangJ;YuZ;LinXVariantsinthefatmass-andobesity-associated(FTO)genearenotassociatedwithobesityinaChineseHanpopulation.[外文期刊]2008(1)6.LiX;SongF;JiangHAgeneticvariationinthefatmass-andobesity-associatedgeneisassociatedwithobesityandnewlydiagnosedtype2diabetesinaChinesepopulation2010(02)7.曹凌峰,罗飞宏,支涤静,程若倩,沈水仙,杨毅FTO基因SNPrs9939609,rs1421085多态性与儿童青少年肥胖及其代谢指标的相关性研究[期刊论文]-中国循证儿科杂志2010(1)8.WangK;LiWD;ZhangCKAgenome-wideassociationstudyonobesityandobesity-relatedtraits2011(04)9.SallmanAM;Rask-AndersenM;JacobssonJADetermina