新疆石河子地區絕經后2型糖尿病女性SOST基因聯合LRP5基因多態性及突變與骨代謝關系的研究

宋麗敏 李思源 李 軍 趙會榮李佳佳 王 雙

(1.石河子大學醫學院第一附屬醫院內分泌代謝科，新疆石河子 832000；2.石河子大學醫學院組織學與組胚學教研室，新疆石河子 832000；3.南陽第二人民醫院內分泌代謝科，河南南陽 473012；4.上海楊浦區中心醫院內分泌代謝科，上海 200090)

2型糖尿病(type 2 diabetes mellitus，T2DM)屬于全身代謝紊亂性疾病，其特征為慢性高血糖。對于此病發展，遺傳易感性發揮著關鍵作用[1]。骨質疏松(osteoporosis，OP)屬于一類全身性骨病變，其表現為骨密度(bone mineral density，BMD)下降，骨折概率提高[2]。女性絕經后發生OP十分常見，其同雌激素不足相關[3]。在生物生長與發育中，Wnt信號途徑發揮著基礎性作用，顯著影響細胞生長、增生、分化與凋亡[4]。低密度脂蛋白5(low density lipoprotein 5，LRP5)屬于LDL受體家族，是此信號途徑Wnt蛋白的跨膜受體[5]。作為抑制Wnt/β-catenin信號途徑的一類因子，硬化蛋白(sclerostin，SOST);對糖代謝、骨代謝起著關鍵性的調節作用，可在較高程度上親和其信號途徑中的共受體LRP5/6，經由削弱Wnt信號途徑激活，從而抑制骨的形成[6]。絕大多數SOST蛋白分泌自骨細胞，SOST基因不足患者有骨量增加現象[7]。當前涉及LRP5基因與SOST基因多態性、突變影響絕經后T2DM女性骨代謝情況分析較少，所以，此項研究著重分析雙方的聯系，還有雙方交互作用影響BMD。

1 對象與方法

1.1 研究對象

選取新疆石河子大學醫學院第一附屬醫院在2018年7月至2019年7月期間接診的135名絕經后門診女性患者為研究對象，T2DM的判斷標準，參照世界衛生組織(world Health Organization，WHO)1999年推薦標準[8]，BMD則以WHO 1994年推薦標準[9]為參照，骨量正常的標準如下：T值>-1.0SD，即BMD同性別相同且健康者峰值骨量對比<1個標準差(SD)：異常標準為：骨量下降(T值>-2.5SD，且未超過-1.0SD)以及OP(T值未超過-2.5SD)。以T2DM病史或口服葡萄糖耐量試驗(oral glucose tolerance test，OGTT)為根據，進行糖耐量正常組、T2DM組分組，參照雙能X線吸收檢測法(dual-energy X-ray absorptiometry，DXA)測定結果，把26名研究對象歸入糖耐量、骨量皆正常組(即A組)，將28例歸入糖耐量正常但骨量異常組(即B組)，將26例歸入T2DM伴骨量正常組(即C組)，55例歸入T2DM伴骨量異常組(即D組)。納入標準：①絕經后女性；②45≤年齡<87歲；③于石河子大學醫學院第一附屬醫院行OGTT和DXA。排除標準：①對骨代謝可能存在間接或直接影響的疾病者；②有對正常骨代謝存在影響的用藥經歷；1型糖尿病(type 1 diabetes mellitus，T1DM)與免疫系統疾病；對維生素D與鈣質吸收存在影響的消化道病變；重度腎臟、肝臟與心臟病變；各種惡性腫瘤和癌癥；其他先天性骨質疏松癥。本研究得到石河子大學醫學院第一附屬醫院倫理委員會準可(倫理學審批號：2015-125-01)，所有入選者均簽署知情同意書。

1.2 研究方法

記錄患者臀圍、年齡、絕經時間、身高、腰圍與體質量，體質量指數(body mass index，BMI)、腰臀比(waist-to-hip ratio，WHR)。禁食0.5 d，在第2天晨采集5 mL肘靜脈血。借助全自動生化分析儀(羅氏，Modular DPP-H7600型)檢測低密度脂蛋白膽固醇(low density lipoprotein-cholesterol，LDL-C)、鈣(calcium，Ca)、高密度脂蛋白膽固醇(high density lipoprotein-cholesterol，HDL-C)、磷(phosphorus，P)、堿性磷酸酶(alkaline phosphatase，ALP)、空腹血糖(fasting plasma glucose，FPG)與三酰甘油(triacylglycerol，TG)。采用高壓液相色譜(high-performance liquid chromatography，HPLC)法測定糖化血紅蛋白(glycosylated haemoglobin A1c，HbA1c)；DXA(Prodigy型)法檢測腰椎L1-4、股骨頸BMD；借助DNA提取試劑盒(購自天根生化科技公司)進行DNA的提取，同時存儲于-80 ℃溫度下，待用；飛行時間質譜(time-of-flight mass spectrometry，TOF-MS)測定LRP5基因rs7125942與rs901825位點的多態性，SOST基因rs851054和rs10534024位點的多態性。

1.3 統計學方法

2 結果

2.1 臨床生物化學指標比較

與A組比較，B組與D組研究對象的年齡、絕經年限皆為顯著偏高表現(P<0.05)，基線資料不齊，故組間生物化學指標比較根據數據是否符合正態，選擇協方差分析或秩和檢驗(表1)。

表1 組間基線指標比較

HbA1c與FPG，與A組比較，C組與D組皆偏高差異有統計學意義(P<0.01)；TG與BMD，與A組比較，B組與D組皆偏低差異有統計學意義(P<0.05，表2)。

表2 比較組間各生化指標

2.2 SOST基因和LRP5基因位點的基因型及等位基因頻率分布

經測定，4個基因位點皆與Hardy-Weinberg平衡相符。SOST基因rs851054、rs10534024位點基因型以及其相對應的等位基因頻率分布組間差異無統計學意義(P>0.05)。通過分析LRP5基因rs901825位點發現，與A組比較，D組基因型分布差異有統計學意義(P<0.01)；通過分析LRP5基因rs7125942位點發現，與A組比較，B組基因型分布具差異有統計學意義(P<0.05，表3)。

表3 比較組間LRP5基因rs901825和rs7125942位點的基因型分布

2.3 SOST基因和LRP5基因不同位點野生型與突變型基因型間生物化學指標比較

B組通過分析SOST基因rs851054位點發現，在TG上，AG/AA基因型(突變型)、GG基因型(野生型)各為1.30±0.80、2.11±1.19，后者顯著偏高(P<0.05)。對于D組，分析SOST基因rs10534024位點發現，TCC.DEL/TCC.TCC基因型(突變型)的BMD(股骨頸)低于DEL.DEL基因型(野生型)(0.69±0.13vs0.76±0.10，P<0.05)；LRP5基因rs7125942位點，在TG上，CG基因型(突變型)較CC基因型(野生型)顯著偏高(3.22±1.04vs4.12±0.79，P<0.01)(表4)。

表4 SOST基因和LRP5基因位點野生型和突變型基因型間生化指標比較

2.4 SOST基因和LRP5基因位點的交互作用與各部位骨密度的關系

SOST基因rs851054位點與LRP5基因rs7125942位點的交互作用對BMD(股骨頸)產生影響(P<0.05)；SOST基因rs10534024、rs851054位點和LRP5基因rs901825、rs7125942位點的交互作用對BMD(股骨頸)產生影響(P<0.01)(表5)。

表5 SOST基因和LRP5基因位點的交互作用與各部位骨密度的關系

2.5 多元線性回歸分析

以年齡(X1)、絕經年限(X2)、BMI(X3)、WHR(X4)、FPG(X5)、HbA1c(X6)、ALP(X7)、TG(X8)、HDL-C(X9)、LDL-C(X10)、Ca(X11)、P(X12)、LRP5基因型(X13)、SOST基因型(X14)14項指標分別與BMD(L1-4)、BMD(股骨頸)作相關分析，選出與BMD(L1-4)、BMD(股骨頸)顯著相關的變量行多元線性回歸分析。發現SOST基因rs10534024位點、BMI、TG與BMD(L1-4)水平正向相關；絕經年限、LRP5基因rs7125942位點與BMD(股骨頸)水平負向相關，差異有統計學意義(表6)。

表6 多元線性回歸分析

3 討論

OP發生率、致殘率高，導致公眾經濟壓力極大提升[10]，OP常見于絕經后T2DM婦女中[11-12]。本研究結果顯示，LRP5與SOST這2個基因位點的基因型與等位基因頻率分布皆與Hardy-Weinberg平衡相符。Astiazarán等[13]開展實驗的結果顯示，無LRP5基因表達會使BMD下降，提高OP發生風險。本研究中，在LRP5基因rs901825、rs7125942位點，與A組相比，B組基因多態性及基因頻率的分布差異有統計學意義，可見LRP5基因2個位點SNP和骨代謝相關，且是BMD降低的危險因素，與上述研究[11-13]結果一致。Uitterlinden等[14]的研究結果表明，SOST基因rs10534024位點同老齡荷蘭女性脊柱與髖部BMD下降有關。本研究結果顯示，對于D組，分析SOST基因rs10534024位點發現，在BMD(股骨頸)上，TCC.DEL/TCC.TCC基因型(突變型)較DEL.DEL基因型(野生型)偏低，同時回歸分析發現，此位點與BMD(L1-4)水平正向相關，說明DEL.DEL基因型(野生型)可能是BMD增高的保護因素，這與Balemans等[15]的分析缺乏相符性，可能與種族差異、樣本量大小及研究對象的納入不同有關。

OP作為一種多基因疾病，不僅會受到單個基因多態性的影響，同時基因與基因間的交互作用在其發生發展中的作用不可忽視。本研究結果發現，SOST基因和LRP5基因的交互作用對BMD(股骨頸)產生影響，再次證實了SOST基因和LRP5基因在影響新疆絕經后女性BMD中扮演重要角色。經多元線性回歸發現，高絕經年限、低TG與低BMI皆為BMD下降的風險因子，這與Bijelic等[16]的研究結果相符。脂肪堆積于骨髓內會使骨質丟失，由此提高骨質脆性，促發OP。所以，針對存在血脂異常合并癥的絕經后女性需做好篩查工作，防范OP。

研究[17]顯示，LRP5的單核苷酸多態性(single nucleotide polymorphism,SNP)和LDL-C濃度上調、BMI提高與肥胖為遺傳連鎖不平衡聯系。本研究中，LRP5基因的rs901825位點SNP和糖代謝相關，同時rs7125942位點基因突變同TG下調可能相關。一項研究[18]中，提出SOST基因與BMI和WHR的關系，其可能的作用機制為SOST可有效抑制Wnt信號途徑，對骨髓基質細胞成骨分化、成脂分化的穩態施以有效介導調節。本研究對B組分析SOST基因rs851054位點發現，在TG上，相較AG/AA基因型(突變型)，GG基因型(野生型)偏高，此位點基因突變和脂代謝可能相關。本研究沒有發現SOST的SNP和糖代謝間的聯系。T2DM存在較為復雜的病機，未來有必要更為深入地探究基因-環境互作同T2DM間的聯系。

綜上所述，SOST基因和LRP5基因多態性在OP的發生中扮演著重要角色，且二者的交互作用在BMD的降低中也發揮重要的作用。因此，可以以SOST基因和LRP5基因為靶點，為新疆石河子區域防治絕經后T2DM女性合并OP給予指導。