新疆石河子地區(qū)絕經(jīng)后2型糖尿病女性SOST基因聯(lián)合LRP5基因多態(tài)性及突變與骨代謝關(guān)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(xué)醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院內(nèi)分泌代謝科，新疆石河子 832000；2.石河子大學(xué)醫(yī)學(xué)院組織學(xué)與組胚學(xué)教研室，新疆石河子 832000；3.南陽第二人民醫(yī)院內(nèi)分泌代謝科，河南南陽 473012；4.上海楊浦區(qū)中心醫(yī)院內(nèi)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(fā)展，遺傳易感性發(fā)揮著關(guān)鍵作用[1]。骨質(zhì)疏松(osteoporosis，OP)屬于一類全身性骨病變，其表現(xiàn)為骨密度(bone mineral density，BMD)下降，骨折概率提高[2]。女性絕經(jīng)后發(fā)生OP十分常見，其同雌激素不足相關(guān)[3]。在生物生長與發(fā)育中，Wnt信號途徑發(fā)揮著基礎(chǔ)性作用，顯著影響細(xì)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(guān)鍵性的調(diào)節(jié)作用，可在較高程度上親和其信號途徑中的共受體LRP5/6，經(jīng)由削弱Wnt信號途徑激活，從而抑制骨的形成[6]。絕大多數(shù)SOST蛋白分泌自骨細(xì)胞，SOST基因不足患者有骨量增加現(xiàn)象[7]。當(dāng)前涉及LRP5基因與SOST基因多態(tài)性、突變影響絕經(jīng)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(lián)系，還有雙方交互作用影響B(tài)MD。

1 對象與方法

1.1 研究對象

選取新疆石河子大學(xué)醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院在2018年7月至2019年7月期間接診的135名絕經(jīng)后門診女性患者為研究對象，T2DM的判斷標(biāo)準(zhǔn)，參照世界衛(wèi)生組織(world Health Organization，WHO)1999年推薦標(biāo)準(zhǔn)[8]，BMD則以WHO 1994年推薦標(biāo)準(zhǔn)[9]為參照，骨量正常的標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)差(SD)：異常標(biāo)準(zhǔn)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(jù)，進(jìn)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(jié)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(biāo)準(zhǔn)：①絕經(jīng)后女性；②45≤年齡<87歲；③于石河子大學(xué)醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院行OGTT和DXA。排除標(biāo)準(zhǔn)：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(jīng)歷；1型糖尿病(type 1 diabetes mellitus，T1DM)與免疫系統(tǒng)疾??；對維生素D與鈣質(zhì)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(zhì)疏松癥。本研究得到石河子大學(xué)醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院倫理委員會準(zhǔn)可(倫理學(xué)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(jīng)時間、身高、腰圍與體質(zhì)量，體質(zhì)量指數(shù)(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，F(xiàn)PG)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(jìn)行DNA的提取，同時存儲于-80 ℃溫度下，待用；飛行時間質(zhì)譜(time-of-flight mass spectrometry，TOF-MS)測定LRP5基因rs7125942與rs901825位點(diǎn)的多態(tài)性，SOST基因rs851054和rs10534024位點(diǎn)的多態(tài)性。

1.3 統(tǒng)計學(xué)方法

2 結(jié)果

2.1 臨床生物化學(xué)指標(biāo)比較

與A組比較，B組與D組研究對象的年齡、絕經(jīng)年限皆為顯著偏高表現(xiàn)(P<0.05)，基線資料不齊，故組間生物化學(xué)指標(biāo)比較根據(jù)數(shù)據(jù)是否符合正態(tài)，選擇協(xié)方差分析或秩和檢驗(表1)。

表1 組間基線指標(biāo)比較

HbA1c與FPG，與A組比較，C組與D組皆偏高差異有統(tǒng)計學(xué)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(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05，表2)。

表2 比較組間各生化指標(biāo)

2.2 SOST基因和LRP5基因位點(diǎn)的基因型及等位基因頻率分布

經(jīng)測定，4個基因位點(diǎn)皆與Hardy-Weinberg平衡相符。SOST基因rs851054、rs10534024位點(diǎn)基因型以及其相對應(yīng)的等位基因頻率分布組間差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。通過分析LRP5基因rs901825位點(diǎn)發(fā)現(xiàn)，與A組比較，D組基因型分布差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.01)；通過分析LRP5基因rs7125942位點(diǎn)發(fā)現(xiàn)，與A組比較，B組基因型分布具差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05，表3)。

表3 比較組間LRP5基因rs901825和rs7125942位點(diǎn)的基因型分布

2.3 SOST基因和LRP5基因不同位點(diǎn)野生型與突變型基因型間生物化學(xué)指標(biāo)比較

B組通過分析SOST基因rs851054位點(diǎn)發(fā)現(xiàn)，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(diǎn)發(fā)現(xiàn)，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(diǎn)，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(diǎn)野生型和突變型基因型間生化指標(biāo)比較

2.4 SOST基因和LRP5基因位點(diǎn)的交互作用與各部位骨密度的關(guān)系

SOST基因rs851054位點(diǎn)與LRP5基因rs7125942位點(diǎn)的交互作用對BMD(股骨頸)產(chǎn)生影響(P<0.05)；SOST基因rs10534024、rs851054位點(diǎn)和LRP5基因rs901825、rs7125942位點(diǎn)的交互作用對BMD(股骨頸)產(chǎn)生影響(P<0.01)(表5)。

表5 SOST基因和LRP5基因位點(diǎn)的交互作用與各部位骨密度的關(guān)系

2.5 多元線性回歸分析

以年齡(X1)、絕經(jīng)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(biāo)分別與BMD(L1-4)、BMD(股骨頸)作相關(guān)分析，選出與BMD(L1-4)、BMD(股骨頸)顯著相關(guān)的變量行多元線性回歸分析。發(fā)現(xiàn)SOST基因rs10534024位點(diǎn)、BMI、TG與BMD(L1-4)水平正向相關(guān)；絕經(jīng)年限、LRP5基因rs7125942位點(diǎn)與BMD(股骨頸)水平負(fù)向相關(guān)，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(表6)。

表6 多元線性回歸分析

3 討論

OP發(fā)生率、致殘率高，導(dǎo)致公眾經(jīng)濟(jì)壓力極大提升[10]，OP常見于絕經(jīng)后T2DM婦女中[11-12]。本研究結(jié)果顯示，LRP5與SOST這2個基因位點(diǎn)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(shí)驗的結(jié)果顯示，無LRP5基因表達(dá)會使BMD下降，提高OP發(fā)生風(fēng)險。本研究中，在LRP5基因rs901825、rs7125942位點(diǎn)，與A組相比，B組基因多態(tài)性及基因頻率的分布差異有統(tǒng)計學(xué)意義，可見LRP5基因2個位點(diǎn)SNP和骨代謝相關(guān)，且是BMD降低的危險因素，與上述研究[11-13]結(jié)果一致。Uitterlinden等[14]的研究結(jié)果表明，SOST基因rs10534024位點(diǎn)同老齡荷蘭女性脊柱與髖部BMD下降有關(guān)。本研究結(jié)果顯示，對于D組，分析SOST基因rs10534024位點(diǎn)發(fā)現(xiàn)，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(fā)現(xiàn)，此位點(diǎn)與BMD(L1-4)水平正向相關(guān)，說明DEL.DEL基因型(野生型)可能是BMD增高的保護(hù)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(guān)。

OP作為一種多基因疾病，不僅會受到單個基因多態(tài)性的影響，同時基因與基因間的交互作用在其發(fā)生發(fā)展中的作用不可忽視。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，SOST基因和LRP5基因的交互作用對BMD(股骨頸)產(chǎn)生影響，再次證實(shí)了SOST基因和LRP5基因在影響新疆絕經(jīng)后女性BMD中扮演重要角色。經(jīng)多元線性回歸發(fā)現(xiàn)，高絕經(jīng)年限、低TG與低BMI皆為BMD下降的風(fēng)險因子，這與Bijelic等[16]的研究結(jié)果相符。脂肪堆積于骨髓內(nèi)會使骨質(zhì)丟失，由此提高骨質(zhì)脆性，促發(fā)OP。所以，針對存在血脂異常合并癥的絕經(jīng)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(tài)性(single nucleotide polymorphism,SNP)和LDL-C濃度上調(diào)、BMI提高與肥胖為遺傳連鎖不平衡聯(lián)系。本研究中，LRP5基因的rs901825位點(diǎn)SNP和糖代謝相關(guān)，同時rs7125942位點(diǎn)基因突變同TG下調(diào)可能相關(guān)。一項研究[18]中，提出SOST基因與BMI和WHR的關(guān)系，其可能的作用機(jī)制為SOST可有效抑制Wnt信號途徑，對骨髓基質(zhì)細(xì)胞成骨分化、成脂分化的穩(wěn)態(tài)施以有效介導(dǎo)調(diào)節(jié)。本研究對B組分析SOST基因rs851054位點(diǎn)發(fā)現(xiàn)，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(diǎn)基因突變和脂代謝可能相關(guān)。本研究沒有發(fā)現(xiàn)SOST的SNP和糖代謝間的聯(lián)系。T2DM存在較為復(fù)雜的病機(jī)，未來有必要更為深入地探究基因-環(huán)境互作同T2DM間的聯(lián)系。

綜上所述，SOST基因和LRP5基因多態(tài)性在OP的發(fā)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(fā)揮重要的作用。因此，可以以SOST基因和LRP5基因為靶點(diǎn)，為新疆石河子區(qū)域防治絕經(jīng)后T2DM女性合并OP給予指導(dǎo)。