肥胖和认知功能相关基因及其交互作用与轻度认知功能障碍的相关性研究*

孙晓娅 向莹君 王立群 谢 延

随着人口老龄化进展加速,以阿尔茨海默病(老年痴呆)为代表的老龄相关疾病患病人数急剧增多，已成为严重威胁老年人群身心健康的重要公共卫生问题[1]。轻度认知功能障碍(Mild Cognitive Impairment, MCI)是个体正常老化与痴呆的过渡阶段[2]，是目前开展认知功能障碍防治的最佳阶段。MCI受多种因素的影响，包括遗传、生活方式、肥胖和年龄等[3，4]。既往研究发现多个基因单核苷酸多态性(Single Nucleotide Polymorphisms，SNP)与MCI显著关联[5]。聚集素(Clusterin，CLU)基因多态性(rs9331888)与β淀粉样蛋白积聚和海马萎缩相关而影响认知功能[6]。磷酸二酯酶7A(Phosphodiesterases,7A)基因多态性(rs10808746)表达产物可通过调节炎症和氧化损伤而影响认知功能[7]。线粒体外膜转位酶40(The Outer Mitochondria Membrane 40 Homolog，TOMM40)基因多态性(rs11556505)在白种人和亚洲人群中与阿尔茨海默病显著相关[8]。分拣蛋白受体1基因(Sortilin-related Receptor1 Gene，SORL1)基因多态性(rs985421)能通过与淀粉样前体蛋白(Amyloid Precusor Protein，APP)相互作用影响认知功能[9]。髓样细胞表达的触发受体2(Triggering Receptor Expressed on Myeloid Cells2，TREM2)基因多态性可能通过影响蛋白聚集形成微管导致认知功能损伤[10]。更有研究表明肥胖状态下脂肪组织中线粒体代谢紊乱，引起体内钙动态失衡，导致细胞凋亡和记忆障碍[11]。但对基因与环境、基因与基因交互与MCI之间的关联性等方面的研究并没有充分报道。本文旨在探讨肥胖与基因、基因与基因之间的交互作用与MCI的相关性，为开展人群认知功能障碍的精准预防提供参考。

1 对象与方法

1.1 对象 选取2013～2015年期间宁夏回族自治区银川市和吴忠市部分社区基本公共卫生健康体检者(此项体检系国家基本公共卫生服务之一，辖区内年龄≥55岁的居民均可免费接受体检)，本研究共纳入1 665名社区居民。纳入标准：年龄≥55岁，具有当地户籍居民；排除标准：严重精神疾病史者；严重听力、视力和语言障碍者以及因严重躯体疾病而无法完成调查者。最终1 414名受试者完成全部研究流程纳入最后分析，其中男729名(51.56%)，女685名(48.44%)；平均年龄为(63.28±4.62)岁；文化程度文盲802名(56.72%)，小学353名(24.97%)，初中178名(12.59%)，高中及以上81名(5.72%)；独居178名(12.59%)；婚姻次数一次1 382名(97.74%)，两次32名(2.26%)。

1.2 方法

1.2.1 一般情况调查 采用自制一般情况调查表，主要包括年龄、性别、文化程度、是否独居、婚姻次数等。

1.2.2 认知功能评估 所有受试者完成简易精神状况检查量表(Mini-Mental State Examination，MMSE)和日常生活能力量表(Activity of Daily Living Scale, ADL)的测评。MMSE是目前使用最广泛的可信度和效度较好的认知功能障碍筛查工具。测试受试者的定位能力、记忆能力、注意和计算能力、语言能力和空间构建能力；总分0～30分，评分越高提示认知功能越好。ADL量表评估老年人群日常生活能力，由6项躯体生理问题和8项工具性日常生活活动能力问题构成，评估的内容包括如厕、洗澡、洗衣、做饭、打电话、逛街、坐公交、吃药、理财等。总分范围在14～56分，评分越高提示生活能力越差。

参考Peterson RC等[12]关于MCI的判定标准：(1)主诉有记忆障碍；(2)日常生活不受影响；(3)达不到痴呆的诊断标准；并同时考虑我国居民的受教育水平，(4)对于文盲MMSE≤17分，小学文化程度者MMSE≤20分，中学及以上文化程度者MMSE≤24分判定为MCI[13]。且本文所研究的MCI均为遗忘型MCI。

1.2.3 现场调查方法 在当地社区卫生服务中心/乡镇卫生院工作人员的配合下，在研究对象参加体检过程中，由统一培训的医学生完成认知功能的测评和一般情况调查表。所有参试对象均签署知情同意书，由宁夏医科大学生物医学伦理专业委员会(宁医人字2015-151号，2018-115号)审核并监督。

1.2.4 肥胖及空腹血糖测量 使用电子体脂秤测量体质量和身高，计算身体质量指数(Body Mass Index, BMI)=体质量/身高2(kg/m2)。参照《中国成人超重与肥胖防治指南》[14]中关于肥胖的标准为：BMI=28 kg/m2。空腹血糖(FPG)的检测使用全自动生化分析仪(Hitachi 7180自动生化分析仪，日本)，FPG>6.2 mmol/L判定为空腹血糖异常[15]。

1.2.5 基因多态性检测 留取受试者空腹静脉血样，采用试剂盒(Wizard，Genomic DNA Purification Kit)法提取外周血粒细胞DNA保存备用；采用MassARRAY飞行时间质谱系统完成SNPs的基因分型,所有检测均由武汉华大医学检验所有限公司完成。本次研究共纳入5个易感基因位点：rs9331888，rs11556505，rs10808746，rs985421和rs9877502。根据研究对象的基因型计算各组的基因型和等位基因频率，并进行Hardy-Weinberg遗传平衡性检验。

2 结果

2.1 一般人口学资料比较 1 414名受试者中有223例(15.77%)符合MCI判定标准，男性检出率(19.48%，142/729)高于女性(11.82%,81/685)；肥胖者240例，检出率16.97%。MCI组与非MCI组在性别、文化程度方面比较，差异有统计学意义(P<0.01)。见表1。

表1 一般人口学资料比较

2.2 各SNPs基因型与等位基因频率分布 经检验，MCI组与非MCI组基因型、等位基因频率符合Hardy-Weinberg遗传平衡性检验，结果显示各基因型群体遗传平衡(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组，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组与非MCI组各SNP的基因型与等位基因频率分布比较，差异均无统计学意义(P>0.05)。见表2。

表2 各基因型与等位基因频率分布[n(%)]

2.3 SNPs与MCI关联的多因素分析 多因素Logistic回归分析年龄、性别等因素与MCI的相关性，控制了年龄、性别(0=男、1=女)、文化程度(1=文盲、2=小学、3=初中、4=高中及以上)、是否独居(0=否，1=是)、婚姻次数(1=1次，2=2次)、是否肥胖(0=否，1=是)和FPG异常(0=正常，1=异常)后，结果显示肥胖与MCI不存在显著关联，但年龄、性别、rs985421与MCI存在关联(P<0.05)。见表3。

表3 MCI影响因素的非条件Logistic回归分析(n=1 414)

2.4 基因多态性与肥胖、基因与基因交互作用与MCI关联的多因素分析 采用非条件Logistic回归模型控制了年龄、性别、文化程度、是否独居、婚姻次数、FPG异常等变量，分别构建了15个主要的交互作用模型分析肥胖与基因，基因与基因之间的交互作用，结果显示rs985421 A等位基因携带与rs9877502 A等位基因携带存在显著交互作用(P=0.030，OR=0.47)，即同时具有这两种等位基因的人群MCI患病风险是不同时具备这两种等位基因人群的0.47倍。见表4。

表4 基因与基因、基因与肥胖之间交互作用的非条件Logistic回归分析(n=1 414)

3 讨论

本研究分析了MCI人群与非MCI人群在年龄、性别、文化程度、婚姻次数、是否独居、肥胖、FPG异常等因素间的差异，肥胖和基因多态性及其交互作用与MCI的相关性，Logistic回归结果显示rs985421为MCI的独立影响因素，且rs985421与rs9877502存在显著交互作用。

MCI是由环境因素和遗传因素共同作用的结果，其发生与发展受多种因素的影响，且这些因素之间存在复杂的基因-基因，基因-环境之间的交互作用。既往研究显示肥胖可能是老年人遗忘性MCI的潜在危险因素[16]，本研究结果未显示肥胖与MCI存在相关，与既往研究结果不一致，可能与本研究纳入人群、样本量以及肥胖的分型不同有关。根据体内脂肪的分布位置不同，肥胖分为全身性肥胖、向心性肥胖，既往研究提示与全身性肥胖相比，向心性肥胖与高血压、脑卒中等慢性病关联紧密，进而与认知功能障碍相关[17]。有研究发现多个SNP与认知功能障碍的易感性有关，如TOMM40基因表达的异常直接影响到线粒体蛋白质输入功能致线粒体功能障碍，产生更多的氧自由基从而影响脑组织正常功能[18]。Ma XY等[19]发现TOMM40基因多态性(rs11556505)与中国北方汉族人群晚发型阿尔茨海默病显著关联。本研究发现SORL1基因的rs985421与MCI存在关联(P<0.05)，与既往研究结论一致。SORL1基因能通过与APP相互作用，调节细胞内APP的运输和定位，具有抑制淀粉样病变的作用[10]，减少溶解性APP及淀粉样蛋白的生成。

然而，不同人群中有关SNPs与认知功能障碍关联存在不一致性，如一项针对中国藏族人群的研究发现rs9331888 G基因可能降低阿尔茨海默病的发生风险[20]，而对新疆汉族及哈萨克族人群的研究提示rs9331888位点与阿尔茨海默病无关联[21]。本研究未发现rs9331888、 rs11556505、rs10808746和rs9877502与MCI存在关联，可能与研究对象差异有关。本研究对象均为宁夏回族自治区的少数民族，其各基因型和等位基因频率分布可能与其他地区人群不同，且饮食结构中脂肪摄入量高于一般汉族人群[22]。另外，不同基因多态性在人群中比例不同，导致相同样本量情况下其统计效率不同，可能需要今后大样本人群进一步验证。

既往研究提示基因与基因交互作用与认知功能障碍的发生显著相关，如载脂蛋白E(Apolipoprotein E，ApoE)基因与跨膜4A(Membrane-Spanning 4-domains Subfamily A, MS4A)基因多态性存在显著交互作用[23]，ApoE参与神经元完整性和再生过程，MS4A家族参与细胞信号转导，两者相互作用加速对突触功能的影响增加认知功能障碍发生风险。本研究发现SORL1基因的rs985421与TREM2基因的rs9877502之间存在交互作用(P<0.05)。在一项用β-淀粉样前体蛋白处理小胶质细胞的体外实验中，β-淀粉样前体蛋白引起全身炎症潜在加速AD的发展，而TREM2对炎症存在负调节作用可以减缓AD的发展[24]，在一定程度上支持本研究的发现。

本研究以社区自然人群为对象，分析了肥胖与基因、基因与基因的交互作用对MCI患病风险的影响，对开展认知功能障碍的精准预防提供了参考。然而，研究尚存在几个方面的不足：首先，研究没有充分考虑到肥胖的程度和类型，无法提供剂量-反应关系的证据和足够的统计功效，需要在今后的大样本研究中验证；其次，文中研究对象的来源系非随机样本，其代表性尚不能完全外推到其他人群；最后，虽然基因多态性是与生俱来的遗传特征，然而由于现况研究设计本身的局限性，尚不能做暴露与结局之间的因果推论，需要前瞻性研究结果进一步验证。

致谢：本研究实施过程中受到银川市兴庆区和吴忠市利通区疾控中心和社区卫生服务中心的大力支持，使得现场数据的收集顺利完成，在此表示衷心的感谢。感谢复旦大学高俊岭博士在数据分析过程中给予的指导。