絕經后2型糖尿病LRP5基因多態性與骨量異常的研究

黎婭 李軍* 李思源 王曦齡 盧韻秋 李子昕

1. 石河子大學第一附屬醫院,新疆 石河子 832000

2. 石河子大學醫學院,新疆 石河子 832000

3. 湖南省婁底市中心醫院,湖南 婁底 417600

骨量丟失、骨組織細微結構破壞會導致骨質疏松癥(osteoporosis,OP),OP患者進行實驗室檢測會發現其骨密度(bone mineral density BMD)下降,骨折發生風險也較普通人群大大增加[1]。中國老齡化人口占比巨大,女性在中國約9 000萬OP患者中約占78%[2]。骨量降低的危險因素包括血糖異常、脂代謝紊亂、絕經后雌激素缺乏、陽性遺傳基因、尼古丁攝入、久坐及其相關疾病等[3]。絕經后的2型糖尿病(type 2 diabetes mellitus ,T2DM)女性患者并發OP時也伴隨著脂代謝的紊亂。

基因和環境對OP和T2DM的發生均有相關性,遺傳因素在個體間骨量差異中占到50% ～ 80%的作用[4]。國外目前已經在全基因組層面鑒定出WNT 信號通路(LRP5、SOST、WNT10B、WNT16、SFRP1、 FOXC2、LRP4、GPR177 和 CTNNB1)與骨量降低和糖代謝降低密切相關[5]。作為啟動Wnt信號下游通路的因子之一,LRP5的表達對骨形成很關鍵,尤其影響成骨細胞[6];目前已知LRP5可以作為糖尿病的保護因素,除增加胰島素的產生外還可以促進胰島素的信號傳導從而降低血糖[7]。本團隊前期研究也表明絕經后女性患者LRP5基因位點的多態性表達除與BMD異常有關,其與糖耐量異常也有相互作用[8];并發現石河子地區絕經后人群LRP5與LRP6基因位點多態性、絕經年齡、血糖水平之間表達的交互作用可以增加OP發生風險,可使OP發生風險增高[9]。目前尚未見對于絕經后女性LRP5基因rs556442、rs312778位點基因多態性與全身代謝降低疾病關系的研究報道。探究該位點基因多態性及突變與糖、脂代謝及BMD降低相關指標,有望揭示新生物學通路。

1 材料和方法

1.1 材料

選取2021年5月至2023年5月在新疆石河子大學第一附屬醫院就診的絕經后漢族女性142例,分為正常對照組(A組,n=29)、T2DM組(B組,n=30)、骨量降低組(C組,n=28)、骨量降低+T2DM組(D組,n=55)。T2DM 及 OP 的診斷標準分別參照1999年和1994年WHO 制定的診斷標準[10-11]。本研究獲得石河子大學第一附屬醫院醫學倫理委員會審批(獲批編號:KJ2021-534-01),收集所有受試者的臨床信息及生化標本,均獲得了受試者的知情同意。

1.2 方法

1.2.1收集基線資料:測定并記錄142例女性患者的年齡、絕經年限、身高、體重等,體重/身高的平方=體質量指數(body mass index,BMI),腰圍/臀圍=腰臀比(waist hip ratio,WHR);完成血Ca、血P、FPG、HbA1C、甘油三酯(TG)、低密度脂蛋白(LDL)、高密度脂蛋白(HDL)等生化指標的收集(通過羅氏全自動生化分析儀測定受試者清晨靜脈血)。

1.2.2測量BMD:采用雙能X線吸收法(DEXA)測定BMD,T值在-1～1為骨量正常,-1至-2.5為骨量減少,≤-2.5為OP。

1.2.3提取DNA:收集142例女性患者靜脈血5 mL(清晨空腹),立即加入抗凝劑(EDTA)抗凝,提取DNA后冷凍于-20 ℃冰箱備用,留存較長樣本采用無水乙醇固定。

1.2.4基因分布:rs556442、rs312778 位點的多態性采用MALDI-TOF-MS分型。

1.3統計學處理

2 結果

2.1 組間基線資料比較

與A組比較,B組絕經年限、年齡比較差異有統計學意義(P<0.05);B、C、D組的WHR比較差異有統計學意義(P<0.05),見表1。

表1 組間基線資料比較Table 1 Comparison of baseline information between groups

2.2 組間臨床指標比較

由于基線資料不齊,故采用協方差分析。組間結果比較顯示,B組糖代謝指標FPG、HbA1c血清學水平較對照組A組升高(P<0.01);C組腰L1～4及股骨頸BMD較對照組A組降低(P<0.01),脂代謝血清學水平TG較對照組A組降低(P<0.05);D組的糖代謝指標FPG、HbA1c血清學水平較對照組A組升高(P<0.01),脂代謝指標血清學水平TG較對照組A組降低(P<0.05)。見表2。

表2 經協方差分析后組間各生化指標的比較Table 2 Comparison of biochemical indices between groups after analysis of covariance

2.3 絕經后女性LRP5-rs556442位點基因型及等位基因分布

LRP5-rs556442、rs312778位點基因型分布均符合Hardy-Weinberg平衡(P>0.05)。rs556442位點與A組比較,D組基因型分布比較差異具有統計學意義(P<0.05)。rs556442位點其余組間及rs312778位點組間基因型及等位基因分布頻率經卡方檢驗后未發現統計學意義(P>0.05) 。見表3。

表3 LRP5-rs556442位點基因型及等位基因分布頻率(n/%)Table 3 Genotype and allele distribution frequency of LRP5-rs556442 locus (n/%)

2.4 rs556442、rs312778 位點基因型突變與糖、脂、骨代謝指標及BMD關系

由于rs556442、rs312778 位點部分基因型頻數<5,故合并突變基因型進行分析。

LRP5-rs556442位點:在與AA基因型比較下,可以得出B、C組AG/GG基因型股骨頸的BMD偏低,有統計學意義(P<0.05);D組突變型的HDL偏低,有統計學意義(P<0.05)。LRP5-rs312778位點:在與CC基因型比較下,提示A組CT/TT基因型的FPG、HbA1C偏低,有統計學意義(P<0.05);D組CT/TT基因型的LDL偏高,差異有統計學意義(P<0.05)。見表4、表5。

表4 LRP5-rs556442位點基因突變與糖、脂、骨代謝指標及BMD的關系Table 4 Association of gene mutation at LRP5-rs556442 locus with sugar, lipid and bone metabolism indexes and BMD

表5 A、D組LRP5-rs312778位點突變與糖、脂、骨代謝指標及BMD的關系

2.5 LRP5-rs556442、LRP5-rs312778基因位點多態性與BMD的多元線性回歸

腰L1～4BMD(Y1)及股骨頸BMD(Y2)為因變量,基因型、絕經年限、年齡、BMI、TG、LDL、HDL、HbA1c、FPG 為自變量。rs312778 位點回歸方程:Y1=0.239～0.40(TG)+0.010 (BMI);Y2=0.457+0.009 (BMI),BMI降低是腰L1～4及股骨頸BMD降低的危險因素(P<0. 05) ,TG增加是腰L1～4BMD降低的危險因素。rs556442位點回歸分析方程為:Y1=0.492～0.035(TG),提示TG增加是腰L1～4BMD降低的危險因素(P<0.05 ),Y2的多元線性回歸方程沒有自變量進入。

2.6 LRP5基因位點野生型、突變型與骨量異常易感性的關系

根據骨密度測量結果,將受試者分為骨量正常組(59例)及骨量異常組(83例)。在rs556442、rs312778位點,野生型(TT)與突變型(CC/TC)BMD差異均無統計學意義(P>0.05)。見表6。

表6 LRP5基因位點野生型、突變型與骨量異常易感性的關系Table 6 Relationship between wild type, mutant type and susceptibility to abnormal bone mass at the LRP5 locus

3 討論

據第七次全國人口普查報道,中國人口老齡化程度不斷加劇,≥60歲以上人口約占全人口數量的18.7%,約2.64 億[12]。這一變化導致許多慢性代謝性疾病患病率快速攀升,尤其以OP和T2DM為代表,絕經后女性由于雌激素水平降低更易造成OP的發生[13],基因也影響OP和T2DM的發生,國外目前在全基因層面上明確了WNT信號通路與OP和骨折的發生具有相關性[14]。WNT信號通路的經典受體LRP5,其基因多態性和突變與糖、脂代謝及骨量降低的關系也成為近年來的研究熱點[15-18]。

本研究對石河子地區的絕經后女性展開了分析,rs556442位點基因型分布在女性骨量降低、T2DM組與正常對照組比較中存在統計學差異,rs312778位點組間基因型及等位基因頻率分布無統計學差異,提示rs556442位點基因突變可能增加T2DM合并OP的發生風險。在進行rs556442位點基因突變分析時,與野生型相比,骨量降低組與T2DM 組的突變型股骨頸BMD降低 ;骨量降低組與T2DM組突變型的HDL降低。rs312778位點各組內基因突變分析得出,對照組突變型的HbA1C、FPG較野生型降低,提示其CC/CT基因型可能作為T2DM的保護因素;與野生型相比,T2DM 組與骨量降低組突變型的脂代謝指標LDL血清學水平升高,提示該位點突變可能降低脂代謝異常的發生概率;在rs312778 位點骨量異常與基因型分布有統計學差異。

多元線性回歸分析結果顯示,BMI與股骨頸及腰L1～4BMD呈正相關,組間比較發現骨量降低人群的BMI小于正常人群,BMI在一定范圍內增加對于OP 進展延緩具有積極意義,這與Fan Z等[19]的研究結果保持一致,但與Wang F等[20]的結論相反,說明超出一定范圍BMI的增加可能作為OP的危險因素。TG 水平降低對于延緩骨量降低具有積極意義,此結論與Aleidi SM等[21]相反,目前關于TG 及BMI如何在分子層面影響BMD L1～4的機制較為空缺,需要更加系統的研究。

綜上,LRP5基因rs556442、rs312778兩個基因位點的突變可能與絕經后女性的糖、脂及骨代謝有關。本研究從基因水平探討了新疆石河子地區絕經后女性糖、脂及骨代謝紊亂的機制,對代謝紊亂相關疾病的防治起到了推動作用。