肥胖易患基因FTO多态性与汉族人群脑梗死的相关性

·论著·

肥胖易患基因FTO多态性与汉族人群脑梗死的相关性

邱玲玲，胡中扬，宋治

作者单位：318000浙江省台州市，台州市立医院神经内科(邱玲玲);中南大学湘雅三医院神经内科(胡中扬，宋治)

【摘要】目的探讨肥胖易患基因FTO基因位点rs8050136多态性与汉族人群脑梗死的相关性。方法选取2011年6月—2012年7月在中南大学湘雅三医院神经内科住院的脑梗死患者351例(脑梗死组)，另选取同期在本院健康管理中心体检的汉族健康人群417例(对照组)，收集受试者基本资料，并采集其血液，应用聚合酶链反应(PCR)及飞行时间质谱技术(MALDI-TOF-MS)对FTO基因位点rs8050136进行基因分型检测。结果对照组和脑梗死组性别、年龄、体质指数(BMI)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)、高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)、总胆固醇(TC)比较，差异均无统计学意义(P>0.05)；两组糖尿病病史、冠心病病史、高血压病史、体质量、收缩压(SBP)、舒张压(DBP)、三酰甘油(TG)、尿酸(UA)和空腹血糖(FBG)比较，差异均有统计学意义(P<0.05)。对照组和脑梗死组基因型分布和等位基因频率比较，差异均无统计学意义(P>0.05)。单因素线性回归分析结果显示，基因位点纯合子AA分别与BMI(b=0.004，b′=0.088，t=2.420，P=0.016)、体质量(b=0.001，b′=0.072，t=1.993，P=0.047)存在线性回归关系。多因素Logistic回归分析结果显示，糖尿病、高血压、冠心病、肥胖及超重是脑梗死的独立危险因素(P<0.05)，而尚未发现位点rs8050136 A等位基因对脑梗死发病有统计学意义(P>0.05)。结论FTO基因rs8050136多态性可能与汉族人群脑梗死发病无关；FTO基因rs8050136可能是与汉族人群BMI及体质量相关的数量性状位点。

【关键词】脑梗死；多态性，单核苷酸；FTO基因；肥胖

基金项目：中南大学青年教师助推项目(2012QNZT159)

【中图分类号】R 743.33

收稿日期：(2015-03-26；修回日期：2015-10-10)

邱玲玲，胡中扬，宋治.肥胖易患基因FTO多态性与汉族人群脑梗死的相关性[J].中国全科医学，2015，18(35)：4298-4302.[www.chinagp.net]

Qiu LL，Hu ZY，Song Z.Correlation between fat mass and obesity-associated gene FTO polymorphism and cerebral infarction in Han people[J].Chinese General Practice，2015，18(35)：4298-4302.

Correlation Between Fat Mass and Obesity-associated Gene FTO Polymorphism and Cerebral Infarction in Han PeopleQIULing-ling，HUZhong-yang，SONGZhi.DepartmentofNeurology，TaizhouMunicipalHospital，Taizhou318000，China

Abstract【】ObjectiveTo investigate the correlation between fat mass and obesity-associated gene FTO polymorphism and cerebral infarction in Han people.MethodsWe enrolled 351 patients who were admitted into the Department of Neurology of the Third Xiangya Hospital of Central South University from June 2011 to July 2012 as cerebral infarction group，and we also enrolled 417 healthy people who received physical examination in the same hospital and period as control group.Basic data of the subjects were collected，and blood samples were taken.PCR and MALDI-TOF-MS were used to detect the genotyping of FTO gene rs8050136.ResultsControl group and cerebral infarction group were not significantly different(P>0.05)in gender，age，BMI，LDL-C，HDL-C and TC；the two groups were significantly different(P<0.05)in the medical history of diabetes mellitus，coronary heart disease and hypertension，body mass，SBP，DBP，TG，UA and FBG.The two groups were not significantly different(P>0.05)in genotype distribution and allele frequency.Univariate linear regression analysis showed that homozygote AA of the gene site had linear regression relation with BMI(b=0.004，b′=0.088，t=2.420，P=0.016) and body mass(b=0.001，b′=0.072，t=1.993，P=0.047).Multivariate Logistic regression analysis showed that diabetes，hypertension，coronary heart disease，obesity and overweight were independent risk factors for cerebral infarction(P<0.05)，while no significant influence of rs8050136 A allele on cerebral infarction was found(P>0.05).Conclusionrs8050136 polymorphism of FTO may not be associated with cerebral infarction in Han people.rs8050136 of FTO may be a quantitative trait locus associated with BMI and body mass of Han people.

【Key words】Cerebral infarction；Polymorphism，single nucleotide；FTO gene；Obesity

脑梗死是一种高致残率、高病死率、高发病率的疾病，是多基因遗传与环境因素共同作用的复杂性疾病。有关脑梗死的流行病学研究表明，肥胖及超重不但与动脉粥样硬化关系密切，而且是脑梗死的独立危险因素[1]。目前研究发现的肥胖易患基因有FTO基因、MC4R基因和KCTD15基因等。而国内外对肥胖易患基因与脑梗死关系的研究较少。肥胖易患基因FTO基因是2007年在研究2型糖尿病候选基因的过程中发现的，Frayling 等[2]通过全基因组关联分析(genome wide association study，GWAS)方法对英国人群4 862个样本的研究证实FTO基因是与体质指数(BMI)呈强相关性的肥胖易患基因，Winter等[3]研究了FTO基因多态性与脑卒中的相关性，发现rs9937053/FTO与短暂性脑缺血发作(TIA)无关；位于MC4R基因附近的位点rs17782313是于2008年发现的与体质量、肥胖相关的位点[4]，但未见该位点与脑卒中的相关性研究报道；此外，Carty等[5]发现在非裔美国人中肥胖易患基因KCTD15上的位点rs11084753与脑梗死有关，而在欧裔美国人及美国印第安人中无相关性，该位点的作用可能存在种族差异性。因此，肥胖易患基因可能是脑梗死的候选基因，但目前尚未见肥胖易患基因与中国人群脑梗死的相关性研究报道。本研究选取与BMI呈强相关性的肥胖易患基因FTO作为脑梗死的候选基因，采用聚合酶链反应(PCR)及飞行时间质谱技术(MALDI-TOF-MS)对351例脑梗死患者和417例健康对照者的FTO基因rs8050136多态性进行了基因分型，首次在中国汉族人群中探讨与肥胖相关的FTO基因与脑梗死发病的关联。

1对象与方法

1.1研究对象选取2011年6月—2012年7月在中南大学湘雅三医院神经内科住院的脑梗死患者351例(脑梗死组)，其中男217例，女134例；年龄26～85岁，平均年龄(63.1±10.7)岁；患者彼此无亲缘关系，均为汉族人，符合全国第四届脑血管学术会议修订的脑梗死诊断标准[6]，并经颅脑CT和/或MRI检查证实。排除混合型脑梗死(梗死后出血或出血后梗死)，动脉炎、肿瘤、脑创伤、脑寄生虫病、代谢障碍引起的脑梗死，有严重肝肾功能障碍、血液病及接受溶栓治疗、自身免疫性疾病、甲状腺疾病、妊娠及恶性肿瘤。另选取同期在中南大学湘雅三医院健康管理中心体检的汉族健康人群417例(对照组)，其中男234例，女183例；年龄35～83岁，平均年龄(61.9±10.1)岁。两组均签署知情同意书。

1.2研究方法

1.2.1基本资料收集及相关诊断标准对所有符合纳入标准的受试者于入院时详细记录性别、年龄、高血压病史、糖尿病病史、冠心病病史、高脂血症史、BMI等，测定总胆固醇(TC)、三酰甘油(TG)、高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)、收缩压(SBP)、舒张压(DBP)、尿酸(UA)、空腹血糖(FBG)等指标。高血压诊断标准：SBP≥140 mm Hg(1 mm Hg=0.133 kPa)和/或DBP≥90 mm Hg或有高血压病史并服用降压药史[7]。根据1997年美国糖尿病协会(ADA)关于糖尿病的诊断标准：FBG≥7.0 mmol/L、随机血糖≥11.1 mmol/L或有糖尿病病史并服用降糖药史。冠心病包括有客观证据的心肌缺血、稳定型心绞痛、急性冠脉综合征、陈旧性心肌梗死、冠状动脉旁路移植术(CABG)及冠状动脉介入术(PCI)后[8]。血脂异常定义为TC≥6.22 mmol/L，TG≥2.26 mmol/L，HDL-C≤1.04 mmol/L，LDL-C≥4.14 mmol/L[8]。超重定义为BMI≥24 kg/m2，肥胖为BMI≥28 kg/m2[9]。

1.2.2标本采集及DNA提取受试者禁食12～14 h，采取肘静脉血5 ml，加入EDTA-K2抗凝试管中，用于提取基因组DNA。取全血300 μl严格按照DNA提取试剂盒(北京鼎国昌盛生物技术公司)说明书提取基因组DNA，并置于-20 ℃冰箱保存。

1.2.3引物序列PCR和单碱基延伸反应引物均由Assay Designer 3.1软件包设计，由大连宝生物工程有限公司合成。rs8050136 PCR上游引物5′-ACGTTGGATGTGACAGTGCCAGCTTCATAG-3′，下游引物5′-ACGTTGGATGAAGGCAAAAACCACAGGCTC-3′，单碱基延伸反应引物5′-CCACAGGCTCAGATATTG-3′。

1.2.4基因多态性检测采用PCR及MALDI-TOF-MS对rs8050136位点进行检测，步骤如下：(1)PCR扩增反应，PCR反应体系含基因组DNA 10 ng，引物0.1 μmol/L，4×dNTP 500 μmol/L，MgCl21.625 mmol/L，Taq酶1 U，10×Taq酶缓冲液0.5 μl，总体积5.0 μl。扩增条件：94 ℃预变性15 min；94 ℃变性20 s，56 ℃退火30 s，72 ℃延伸60 s，共进行45次循环；最后72 ℃延伸3 min；4 ℃保存。(2)碱性磷酸酶消化PCR扩增后剩余的dNTP及残留引物，即产物纯化。(3)单碱基延伸反应，反应体系含生化分析型超纯水0.619 μl，延伸反应引物0.94 μl，特异性终止反应物0.2 μl，iPLEX酶0.041 μl，iPLEX缓冲液0.2 μl及经纯化后的PCR反应产物7 μl，总体积9.0 μl。反应参数：94 ℃预变性30 s；94 ℃变性5 s，52 ℃退火5 s，80 ℃延伸5 s，共进行40次循环，其中52 ℃退火5 s及80 ℃延伸5 s进行5次循环；最后72 ℃延伸3 min；4 ℃保存。(4)将上一步的反应产物加入阳离子交换树脂完成去盐，将产物点样后利用质谱仪进行分析，并使用Mass ARRAY Typer软件分析基因分型数据。rs8050136位点AC基因型、AA基因型、CC基因型的结果见图1～3。

图1　rs8050136位点AC基因型

图2　rs8050136位点AA基因型

图3　rs8050136位点CC基因型

2结果

2.1一般临床资料对照组和脑梗死组性别、年龄、BMI、LDL-C、HDL-C、TG比较，差异均无统计学意义(P>0.05)；两组糖尿病病史、冠心病病史、高血压病史、体质量、SBP、DBP、TC、UA和FBG比较，差异均有统计学意义(P<0.05，见表1、2)。

表1对照组和脑梗死组一般资料比较〔n(%)〕

Table 1Comparison of general data between control group and cerebral infarction group

组别例数男性糖尿病病史冠心病病史高血压病史对照组417234(56.1)68(16.3)29(7.0)168(40.3)脑梗死组351217(61.8)104(29.6)75(21.4)272(77.5)χ2值2.56219.46333.816107.816P值0.109<0.001<0.001<0.001

2.2基因型和等位基因频率比较对照组和脑梗死组基因型分布和等位基因频率比较，差异均无统计学意义(P>0.05，见表3)。

表3对照组和脑梗死组FTO基因型分布和等位基因频率比较〔n(%)〕

Table 3Comparison of genotype distribution and allele frequency of FTO between control group and cerebral infarction group

组别例数基因型CC CA AA等位基因C A对照组409a318(77.75)79(19.32)12(2.93)715(87.41)103(12.59)脑梗死组350a270(77.14)75(21.43)5(1.43)615(87.86)85(12.14)χ2值2.3320.070P值0.3120.791

注：a数据有缺失

表2　对照组和脑梗死组一般资料比较 ±s)

注：BMI=体质指数，SBP=收缩压，DBP=舒张压，LDL-C=低密度脂蛋白胆固醇，HDL-C=高密度脂蛋白胆固醇，TC=总胆固醇，TG=三酰甘油，UA=尿酸，FBG=空腹血糖

2.3基因多态性与各代谢指标的数量性状以rs8050136位点的基因型为自变量，以各代谢指标为因变量，采用线性回归方法进行数量性状位点研究。结果显示，基因位点纯合子AA分别与BMI(b=0.004，b′=0.088，t=2.420，P=0.016)、体质量(b=0.001，b′=0.072，t=1.993，P=0.047)存在线性回归关系。

2.4多因素Logistic回归分析以是否发生脑梗死为因变量，以性别、高血压、糖尿病、冠心病、血脂异常、肥胖及超重、FTO基因rs8050136 A等位基因作为自变量进行Logistic回归分析。结果显示，糖尿病、高血压、冠心病、肥胖及超重是脑梗死的独立危险因素(P<0.05，见表4)，而位点rs8050136 A等位基因尚未发现对脑梗死发病有统计学意义(P>0.05)。

表4脑梗死影响因素的多因素Logistic回归分析

Table 4Multivariate Logistic regression analysis on influencing factors for cerebral infarction

影响因素bSEWaldχ2值OR(95%CI)P值糖尿病0.4820.1985.9181.619(1.098,2.386)0.015高血压1.4560.17370.9814.288(3.056,6.017)<0.001冠心病1.0030.25615.3382.726(1.650,4.502)<0.001肥胖及超重0.3600.1744.2981.433(1.020,2.014)0.038

3讨论

脑梗死是一种多基因遗传与环境因素共同作用的复杂性状疾病。脑供血动脉粥样硬化是脑梗死发病的重要病理生理过程。有关脑梗死的流行病学研究表明，肥胖及超重不但与动脉粥样硬化关系密切，而且是脑梗死的独立危险因素[1]，Strazzullo等[10]在一项包含25项研究，2 274 961例受试者的荟萃分析中指出，超重、肥胖人群发生缺血性脑卒中的风险分别是正常BMI人群的1.22、1.64倍。有学者就肥胖和脑梗死的内在联系也做了深入研究：向心性肥胖是代谢综合征的重要组成部分，有研究表明向心性肥胖患者发生心脑血管事件的风险是正常群体的3倍，是心脑血管事件的独立预测因素[11]；近来研究表明脂肪组织具有内分泌功能，其分泌的促炎性因子使肥胖、超重人群长期处于慢性轻度炎症状态；此外肥胖人群普遍存在血糖及血脂代谢紊乱，表现为血糖增高，胰岛素抵抗，LDL-C、TC、TG、载脂蛋白B(ApoB)的增高及HDL-C的降低，而这些代谢紊乱导致内皮功能紊乱，血压升高，加速动脉粥样硬化的发生、发展。推测超重及其引起的代谢紊乱综合征，导致动脉粥样硬化的发生发展可能是联系肥胖与脑梗死的病理生理机制[12]，脑梗死高危因素-肥胖相关的基因有可能是脑梗死的候选基因。目前尚未见肥胖易患基因与中国人群脑卒中的相关性研究报道。本研究首次在中国长沙汉族人群中探讨肥胖相关基因与脑梗死发病的关联。

位于人类16号染色体长臂上的FTO基因，是目前已公认的肥胖易患基因。鉴于有足够的证据表明，肥胖及超重不但与动脉粥样硬化关系密切，而且是脑梗死的独立危险因素，国外学者认为肥胖易患基因可能在脑血管病的发病中有着一定的作用。Winter等[3]在德国人群中探讨了肥胖易患基因FTO与脑血管病的关联，研究发现rs9937053/FTO与TIA无关。本研究首次在中国汉族人群中探讨FTO基因多态性与脑梗死的关联，通过分析发现脑梗死组与对照组在基因型分布和等位基因频率方面均无统计学意义，此外通过Logistic回归分析发现A等位基因对脑梗死发病的贡献无统计学意义，结果显示FTO基因rs8050136位点多态性可能与脑梗死无关，提示FTO基因可能不是脑梗死的易患基因。

但同时本研究发现FTO基因rs8050136多态位点与BMI、体质量存在线性回归关系，而同时Logistic回归分析提示高血压、糖尿病、冠心病、肥胖及超重是脑梗死的独立危险因素，提示FTO基因rs8050136多态位点可能与肥胖-脑梗死这一重要的危险因素相关；Kivimäki等[13]研究发现rs9939609/FTO与颈动脉内膜厚度存在相关性，而后者是动脉粥样硬化的重要标志。通过查阅Hapmap可知rs8050136/FTO与rs9939609/FTO存在连锁不平衡，因此推测rs8050136/FTO可能与动脉粥样硬化有关。Wang等[14]通过对2008年以来发表的文章共涉及25 801个样本的荟萃分析发现，rs8050136/FTO与代谢综合征相关〔OR=1.19，95%CI(1.05，1.35)，P=0.008〕。此外，Ahmad等[15]发现本位点的多态性与高血压、糖尿病及代谢综合征的高发病率有关，并认为该位点是通过BMI间接影响脑血管疾病的发生、发展。有学者通过对中国人群研究中发现rs8050136 A等位基因不仅是心脑血管疾病的危险因素，而且与糖尿病相关[16-17]。

综上所述，虽然FTO基因rs8050136位点危险等位基因A在本研究中尚未发现对脑梗死发病贡献有统计学意义，但FTO基因rs8050136位点与脑梗死独立危险因素肥胖和超重相关。综合考虑以上因素可推知rs8050136位点多态性可能通过影响BMI等中间表型，导致代谢紊乱综合征，从而间接地影响脑梗死的发生。Sull等[18]对韩国人群的研究中发现本位点与体质量相关，与本研究结果一致。Dwivedi等[19]对年龄在11～17岁的印度儿童研究中发现，本位点与BMI、体质量、腰围、臀围均相关，并且这种效应存在年龄依赖性，即随着年龄的增长，遗传因素对肥胖指标的影响越弱。本研究结果发现FTO基因位点rs8050136与BMI及体质量存在线性相关，提示FTO基因rs8050136多态位点可能是与汉族人群体质量及BMI相关的数量性状位点。

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本研究作为首次在中国汉族人群中探讨FTO基因多态性与脑梗死关联的研究，虽然研究结果不能证实位点rs8050136与汉族人群脑梗死发病有直接关联，但不能就此排除该位点与脑梗死的相关性。因为脑血管疾病是多个微效基因与环境因素共同作用导致的复杂疾病，该位点可能影响肥胖等脑梗死的中间表型，进而通过代谢紊乱间接影响脑梗死发病；或者微效基因对脑梗死的作用已被环境因素所掩盖。在今后的研究中应该使用更精确的试验方法和统计方法分析该位点与环境因素联合作用对脑梗死发病的影响，以期有所突破，从遗传流行病学的角度为脑梗死提供遗传学病因。

参考文献

[1]Lucke-Wold BP，Turner RC，Lucke-Wold AN，et al.Age and the metabolic syndrome as risk factors for ischemic stroke：improving preclinical models of ischemic stroke[J].Yale J Biol Med，2012，85(4)：523-539.

[2]Frayling TM，Timpson NJ，Weedon MN，et al.A common variant in the FTO gene is associated with body mass index and predisposes to childhood and adult obesity[J].Science，2007，316(5826)：889-894.

[3]Winter Y，Back T，Scherag A，et al.Evaluation of the obesity genes FTO and MC4R and the type 2 diabetes mellitus gene TCF7L2 for contribution to stroke risk：The Mannheim-Heidelberg Stroke Study[J].Obes Facts， 2011，4(4)：290-296.

[4]Loos RJ，Lindgren CM，Li S，et al.Common variants near MC4R are associated with fat mass，weight and risk of obesity[J].Nat Genet，2008，40(6)：768-775.

[5]Carty CL，Buzková P，Fornage M，et al.Associations between incident ischemic stroke events and stroke and cardiovascular disease-related genome-wide association studies single nucleotide polymorphisms in the Population Architecture Using Genomics and Epidemiology study[J].Circ Cardiovasc Genet，2012，5(2)：210-216.

[6]中华神经科学会，中华神经外科学会.各类脑血管疾病诊断要点[J].中华神经科杂志，1996，29(6)：379-380.

[7]中国高血压防治指南起草委员会.中国高血压防治指南[J].高血压杂志，2000，8(2)：7-16.

[8]中国成人血脂异常防治指南制订联合委员会.中国成人血脂异常防治指南[J].中华心血管病杂志，2007，35(5)：390-419.

[9]中国肥胖问题工作组数据汇总分析协作组.我国成人体重指数和腰围对相关疾病危险因素异常的预测价值：适宜体重指数和腰围切点的研究[J].中华流行病学杂志，2002，23(1)：10-15.

[10]Strazzullo P，D′elia L，Cairella G，et al.Excess body weight and incidence of stroke：meta-analysis of prospective studies with 2 million participants[J].Stroke，2010，41(5)：e418-426.

[11]Kamimura MA，Carrero JJ，Canziani ME，et al.Visceral obesity assessed by computed tomography predicts cardiovascular events in chronic kidney disease patients[J].Nutr Metab Cardiovasc Dis，2013，23(9)：891-897.

[12]Bienek R，Marek B，Kajdaniuk D，et al.Adiponectin，leptin，resistin and insulin blood concentrations in patients with ischaemic cerebral stroke[J].Endokrynol Pol，2012，63(5)：338-345.

[13]Kivimäki M，Smith GD，Timpson NJ，et al.Lifetime body mass index and later atherosclerosis risk in young adults：examining causal links using Mendelian randomization in the Cardiovascular Risk in Young Finns study[J].Eur Heart J，2008，29(20)：2552-2560.

[14]Wang H，Dong S，Xu H，et al.Genetic variants in FTO associated with metabolic syndrome：a meta-and gene-based analysis[J].Mol Biol Rep，2012，39(5)：5691-5698.

[15]Ahmad T，Chasman DI，Mora S，et al.The fat-mass and obesity-associated(FTO)gene，physical activity，and risk of incident cardiovascular events in white women[J].Am Heart J，2010，160(6)：1163-1169.

[16]Chen G，Xu Y，Lin Y，et al.Association study of genetic variants of 17 diabetes-related genes/loci and cardiovascular risk and diabetic nephropathy in the Chinese She population[J].J Diabetes，2013，5(2)： 136-145.

[17]Han X，Luo Y，Ren Q，et al.Implication of genetic variants near SLC30A8，HHEX，CDKAL1，CDKN2A/B，IGF2BP2，FTO，TCF2，KCNQ1，and WFS1 in type 2 diabetes in a Chinese population[J].BMC Med Genet，2010，11：81.

[18]Sull JW，Lee M，Jee SH.Replication of genetic effects of MC4R polymorphisms on body mass index in a Korean population[J].Endocrine，2013，44(3)：675-679.

[19]Dwivedi OP，Tabassum R，Chauhan G，et al.Common variants of FTO are associated with childhood obesity in a cross-sectional study of 3，126 urban Indian children[J].PLoS One，2012，7(10)：e47772.

(本文编辑：贾萌萌)