肥胖和認知功能相關基因及其交互作用與輕度認知功能障礙的相關性研究*

孫曉婭 向瑩君 王立群 謝 延

隨著人口老齡化進展加速,以阿爾茨海默病(老年癡呆)為代表的老齡相關疾病患病人數急劇增多，已成為嚴重威脅老年人群身心健康的重要公共衛(wèi)生問題[1]。輕度認知功能障礙(Mild Cognitive Impairment, MCI)是個體正常老化與癡呆的過渡階段[2]，是目前開展認知功能障礙防治的最佳階段。MCI受多種因素的影響，包括遺傳、生活方式、肥胖和年齡等[3，4]。既往研究發(fā)現多個基因單核苷酸多態(tài)性(Single Nucleotide Polymorphisms，SNP)與MCI顯著關聯[5]。聚集素(Clusterin，CLU)基因多態(tài)性(rs9331888)與β淀粉樣蛋白積聚和海馬萎縮相關而影響認知功能[6]。磷酸二酯酶7A(Phosphodiesterases,7A)基因多態(tài)性(rs10808746)表達產物可通過調節(jié)炎癥和氧化損傷而影響認知功能[7]。線粒體外膜轉位酶40(The Outer Mitochondria Membrane 40 Homolog，TOMM40)基因多態(tài)性(rs11556505)在白種人和亞洲人群中與阿爾茨海默病顯著相關[8]。分揀蛋白受體1基因(Sortilin-related Receptor1 Gene，SORL1)基因多態(tài)性(rs985421)能通過與淀粉樣前體蛋白(Amyloid Precusor Protein，APP)相互作用影響認知功能[9]。髓樣細胞表達的觸發(fā)受體2(Triggering Receptor Expressed on Myeloid Cells2，TREM2)基因多態(tài)性可能通過影響蛋白聚集形成微管導致認知功能損傷[10]。更有研究表明肥胖狀態(tài)下脂肪組織中線粒體代謝紊亂，引起體內鈣動態(tài)失衡，導致細胞凋亡和記憶障礙[11]。但對基因與環(huán)境、基因與基因交互與MCI之間的關聯性等方面的研究并沒有充分報道。本文旨在探討肥胖與基因、基因與基因之間的交互作用與MCI的相關性，為開展人群認知功能障礙的精準預防提供參考。

1 對象與方法

1.1 對象 選取2013～2015年期間寧夏回族自治區(qū)銀川市和吳忠市部分社區(qū)基本公共衛(wèi)生健康體檢者(此項體檢系國家基本公共衛(wèi)生服務之一，轄區(qū)內年齡≥55歲的居民均可免費接受體檢)，本研究共納入1 665名社區(qū)居民。納入標準：年齡≥55歲，具有當地戶籍居民；排除標準：嚴重精神疾病史者；嚴重聽力、視力和語言障礙者以及因嚴重軀體疾病而無法完成調查者。最終1 414名受試者完成全部研究流程納入最后分析，其中男729名(51.56%)，女685名(48.44%)；平均年齡為(63.28±4.62)歲；文化程度文盲802名(56.72%)，小學353名(24.97%)，初中178名(12.59%)，高中及以上81名(5.72%)；獨居178名(12.59%)；婚姻次數一次1 382名(97.74%)，兩次32名(2.26%)。

1.2 方法

1.2.1 一般情況調查 采用自制一般情況調查表，主要包括年齡、性別、文化程度、是否獨居、婚姻次數等。

1.2.2 認知功能評估 所有受試者完成簡易精神狀況檢查量表(Mini-Mental State Examination，MMSE)和日常生活能力量表(Activity of Daily Living Scale, ADL)的測評。MMSE是目前使用最廣泛的可信度和效度較好的認知功能障礙篩查工具。測試受試者的定位能力、記憶能力、注意和計算能力、語言能力和空間構建能力；總分0～30分，評分越高提示認知功能越好。ADL量表評估老年人群日常生活能力，由6項軀體生理問題和8項工具性日常生活活動能力問題構成，評估的內容包括如廁、洗澡、洗衣、做飯、打電話、逛街、坐公交、吃藥、理財等。總分范圍在14～56分，評分越高提示生活能力越差。

參考Peterson RC等[12]關于MCI的判定標準：(1)主訴有記憶障礙；(2)日常生活不受影響；(3)達不到癡呆的診斷標準；并同時考慮我國居民的受教育水平，(4)對于文盲MMSE≤17分，小學文化程度者MMSE≤20分，中學及以上文化程度者MMSE≤24分判定為MCI[13]。且本文所研究的MCI均為遺忘型MCI。

1.2.3 現場調查方法 在當地社區(qū)衛(wèi)生服務中心/鄉(xiāng)鎮(zhèn)衛(wèi)生院工作人員的配合下，在研究對象參加體檢過程中，由統(tǒng)一培訓的醫(yī)學生完成認知功能的測評和一般情況調查表。所有參試對象均簽署知情同意書，由寧夏醫(yī)科大學生物醫(yī)學倫理專業(yè)委員會(寧醫(yī)人字2015-151號，2018-115號)審核并監(jiān)督。

1.2.4 肥胖及空腹血糖測量 使用電子體脂秤測量體質量和身高，計算身體質量指數(Body Mass Index, BMI)=體質量/身高2(kg/m2)。參照《中國成人超重與肥胖防治指南》[14]中關于肥胖的標準為：BMI=28 kg/m2。空腹血糖(FPG)的檢測使用全自動生化分析儀(Hitachi 7180自動生化分析儀，日本)，FPG>6.2 mmol/L判定為空腹血糖異常[15]。

1.2.5 基因多態(tài)性檢測 留取受試者空腹靜脈血樣，采用試劑盒(Wizard，Genomic DNA Purification Kit)法提取外周血粒細胞DNA保存?zhèn)溆茫徊捎肕assARRAY飛行時間質譜系統(tǒng)完成SNPs的基因分型,所有檢測均由武漢華大醫(yī)學檢驗所有限公司完成。本次研究共納入5個易感基因位點：rs9331888，rs11556505，rs10808746，rs985421和rs9877502。根據研究對象的基因型計算各組的基因型和等位基因頻率，并進行Hardy-Weinberg遺傳平衡性檢驗。

2 結果

2.1 一般人口學資料比較 1 414名受試者中有223例(15.77%)符合MCI判定標準，男性檢出率(19.48%，142/729)高于女性(11.82%,81/685)；肥胖者240例，檢出率16.97%。MCI組與非MCI組在性別、文化程度方面比較，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.01)。見表1。

表1 一般人口學資料比較

2.2 各SNPs基因型與等位基因頻率分布 經檢驗，MCI組與非MCI組基因型、等位基因頻率符合Hardy-Weinberg遺傳平衡性檢驗，結果顯示各基因型群體遺傳平衡(rs9331888：χ2=0.01，P>0.05；rs11556505：χ2=0.22，P>0.05；rs10808746：χ2=0.69，P>0.05；rs985421：χ2=1.10，P>0.05；rs9877502：χ2=0.21，P>0.05)。在MCI組，rs9331888 CG基因型占比最大(52.91%)，rs11556505 CC基因型占比最大(81.61%)，rs10808746 GA基因型占比最大(45.29%)，rs985421 GG基因型占比最大(75.34%)，rs9877502 GG基因型占比最大(50.67%)。除rs985421等位基因外，MCI組與非MCI組各SNP的基因型與等位基因頻率分布比較，差異均無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。見表2。

表2 各基因型與等位基因頻率分布[n(%)]

2.3 SNPs與MCI關聯的多因素分析 多因素Logistic回歸分析年齡、性別等因素與MCI的相關性，控制了年齡、性別(0=男、1=女)、文化程度(1=文盲、2=小學、3=初中、4=高中及以上)、是否獨居(0=否，1=是)、婚姻次數(1=1次，2=2次)、是否肥胖(0=否，1=是)和FPG異常(0=正常，1=異常)后，結果顯示肥胖與MCI不存在顯著關聯，但年齡、性別、rs985421與MCI存在關聯(P<0.05)。見表3。

表3 MCI影響因素的非條件Logistic回歸分析(n=1 414)

2.4 基因多態(tài)性與肥胖、基因與基因交互作用與MCI關聯的多因素分析 采用非條件Logistic回歸模型控制了年齡、性別、文化程度、是否獨居、婚姻次數、FPG異常等變量，分別構建了15個主要的交互作用模型分析肥胖與基因，基因與基因之間的交互作用，結果顯示rs985421 A等位基因攜帶與rs9877502 A等位基因攜帶存在顯著交互作用(P=0.030，OR=0.47)，即同時具有這兩種等位基因的人群MCI患病風險是不同時具備這兩種等位基因人群的0.47倍。見表4。

表4 基因與基因、基因與肥胖之間交互作用的非條件Logistic回歸分析(n=1 414)

3 討論

本研究分析了MCI人群與非MCI人群在年齡、性別、文化程度、婚姻次數、是否獨居、肥胖、FPG異常等因素間的差異，肥胖和基因多態(tài)性及其交互作用與MCI的相關性，Logistic回歸結果顯示rs985421為MCI的獨立影響因素，且rs985421與rs9877502存在顯著交互作用。

MCI是由環(huán)境因素和遺傳因素共同作用的結果，其發(fā)生與發(fā)展受多種因素的影響，且這些因素之間存在復雜的基因-基因，基因-環(huán)境之間的交互作用。既往研究顯示肥胖可能是老年人遺忘性MCI的潛在危險因素[16]，本研究結果未顯示肥胖與MCI存在相關，與既往研究結果不一致，可能與本研究納入人群、樣本量以及肥胖的分型不同有關。根據體內脂肪的分布位置不同，肥胖分為全身性肥胖、向心性肥胖，既往研究提示與全身性肥胖相比，向心性肥胖與高血壓、腦卒中等慢性病關聯緊密，進而與認知功能障礙相關[17]。有研究發(fā)現多個SNP與認知功能障礙的易感性有關，如TOMM40基因表達的異常直接影響到線粒體蛋白質輸入功能致線粒體功能障礙，產生更多的氧自由基從而影響腦組織正常功能[18]。Ma XY等[19]發(fā)現TOMM40基因多態(tài)性(rs11556505)與中國北方漢族人群晚發(fā)型阿爾茨海默病顯著關聯。本研究發(fā)現SORL1基因的rs985421與MCI存在關聯(P<0.05)，與既往研究結論一致。SORL1基因能通過與APP相互作用，調節(jié)細胞內APP的運輸和定位，具有抑制淀粉樣病變的作用[10]，減少溶解性APP及淀粉樣蛋白的生成。

然而，不同人群中有關SNPs與認知功能障礙關聯存在不一致性，如一項針對中國藏族人群的研究發(fā)現rs9331888 G基因可能降低阿爾茨海默病的發(fā)生風險[20]，而對新疆漢族及哈薩克族人群的研究提示rs9331888位點與阿爾茨海默病無關聯[21]。本研究未發(fā)現rs9331888、 rs11556505、rs10808746和rs9877502與MCI存在關聯，可能與研究對象差異有關。本研究對象均為寧夏回族自治區(qū)的少數民族，其各基因型和等位基因頻率分布可能與其他地區(qū)人群不同，且飲食結構中脂肪攝入量高于一般漢族人群[22]。另外，不同基因多態(tài)性在人群中比例不同，導致相同樣本量情況下其統(tǒng)計效率不同，可能需要今后大樣本人群進一步驗證。

既往研究提示基因與基因交互作用與認知功能障礙的發(fā)生顯著相關，如載脂蛋白E(Apolipoprotein E，ApoE)基因與跨膜4A(Membrane-Spanning 4-domains Subfamily A, MS4A)基因多態(tài)性存在顯著交互作用[23]，ApoE參與神經元完整性和再生過程，MS4A家族參與細胞信號轉導，兩者相互作用加速對突觸功能的影響增加認知功能障礙發(fā)生風險。本研究發(fā)現SORL1基因的rs985421與TREM2基因的rs9877502之間存在交互作用(P<0.05)。在一項用β-淀粉樣前體蛋白處理小膠質細胞的體外實驗中，β-淀粉樣前體蛋白引起全身炎癥潛在加速AD的發(fā)展，而TREM2對炎癥存在負調節(jié)作用可以減緩AD的發(fā)展[24]，在一定程度上支持本研究的發(fā)現。

本研究以社區(qū)自然人群為對象，分析了肥胖與基因、基因與基因的交互作用對MCI患病風險的影響，對開展認知功能障礙的精準預防提供了參考。然而，研究尚存在幾個方面的不足：首先，研究沒有充分考慮到肥胖的程度和類型，無法提供劑量-反應關系的證據和足夠的統(tǒng)計功效，需要在今后的大樣本研究中驗證；其次，文中研究對象的來源系非隨機樣本，其代表性尚不能完全外推到其他人群；最后，雖然基因多態(tài)性是與生俱來的遺傳特征，然而由于現況研究設計本身的局限性，尚不能做暴露與結局之間的因果推論，需要前瞻性研究結果進一步驗證。

致謝：本研究實施過程中受到銀川市興慶區(qū)和吳忠市利通區(qū)疾控中心和社區(qū)衛(wèi)生服務中心的大力支持，使得現場數據的收集順利完成，在此表示衷心的感謝。感謝復旦大學高俊嶺博士在數據分析過程中給予的指導。