PPARD 基因rs2267668、rs1053049 多态性与中国男性运动人群下肢力量的相关性研究

康 霞，于季红，倪文凤，漆小琴，王 山，董 博，裴金连，吴立本，田亚平，白骏北，陈 伟，王 艳

1 解放军总医院医学创新研究部临床生物样本中心，北京 100853；2 解放军总医院医学创新研究部出生缺陷防控技术研究中心，北京 100853；3 北京市体育科学研究所竞技体育第四研究室，北京 100075；4北京航空航天大学医学科学与工程学院，北京 100191

近年来,随着基因检测技术的广泛应用,大量与运动能力相关的遗传标记逐渐被证实[1-2]。过氧化物酶体增殖物激活受体δ(peroxisome proliferator activated receptor δ，PPARD) 是配体激活的核激素受体超家族成员，参与脂肪酸代谢及组织修复等生理过程，在骨骼肌和脂肪组织中高表达[3]。PPARD 基因是近年来运动基因组学热门研究基因之一，其在肌肉发育和运动训练适应性反应中的作用已得到认可[4-6]。国外研究发现，PPARD 基因rs2267668 和rs1053049 多态性与俄罗斯和波兰精英运动员的整体运动成绩和力量及耐力相关[7]；PPARD 基因rs2267668 和rs1053049 多态性与下肢相对肌肉体积增加密切相关[8]。PPARD 基因rs2267668 和rs1053049 多态性与我国相关人群下肢力量及运动能力相关性的研究未见报道。本研究旨在探究我国男性运动人群PPARD 基因rs2267668 和rs1053049 多态性与下肢力量的相关性，为PPARD 与体能素质相关性的研究提供遗传学依据。

对象与方法

1 研究对象 选取2021 年1 -2 月份某单位常年集训人群作为研究对象。纳入标准：(1) 运动人群，运动频次每周 ≥ 3 次，每次 ≥ 1 h；(2)自愿参加本试验，知情并签署知情同意书；(3)身体健康。排除标准：(1)运动损伤；(2)严重既往疾病；(3)研究对象之间存在亲缘关系。本研究经解放军总医院医学伦理委员会审批通过，伦理批号：S2022-178-01。

2 下肢力量测试及分组 本研究使用垂直纵跳评估下肢力量,采用纵跳测试仪自动检测垂直纵跳成绩，重复测试2 次，专业人员协助记录最大值。分组标准[9]：(1)下肢力量强组，垂直纵跳成绩大于等于均数加标准差；(2)下肢力量弱组，垂直纵跳成绩小于均数减标准差。

3 体形态/成分测试 共检测体形态/成分9 项，包括身高、体质量指数、腰围、臀围、脚长、脚宽、体脂率、内脏脂肪、肌肉量。所有测量均参照国家国民体质监测中心发布的《第五次国民体质监测公报》执行，同一指标由同一测试员完成，结果按照统一格式记录。

4 血液指标检测 禁食禁饮8 h，于清晨空腹状态下肘静脉采集EDTA-K2 抗凝和分离胶全血各5 mL。采用希森美康全自动血液细胞分析仪和罗氏全自动生化分析仪及配套试剂检测血液指标9 项，包括红细胞计数、血红蛋白含量、白细胞计数、血小板计数、葡萄糖、总蛋白、白蛋白、总胆固醇、三酰甘油。样本检测前行配套质控品检测分析，质控结果均在控制范围内。

5 DNA 提取和检测 取抗凝全血200 μL，按照试剂盒说明书提取基因组DNA(DP304-02，北京中科锐进科技有限公司)。采用NanoDrop 2000分析仪进行DNA 检测，要求浓度大于100 ng/μL、A260/A280=1.7～ 1.8。采用MassARRAY 核酸质谱检测技术(北京佳安卫康科技有限公司)对PPARD基因rs2267668 和rs1053049 多态性进行分型。

6 统计学方法 采用SPSS 26.0 软件进行数据分析。采用K-S 检验行正态性检验。正态分布连续变量以表示，两组间比较采用t检验；非正态分布连续变量以Md(IQR)表示，两组间比较采用Mann-WhitneyU检验。率的比较采用χ2检验，相关性分析采用Spearman 检验，此外采用单因素协方差分析，以校正部分协影响变量的影响。本文所有检验均为双侧，P＜0.05 为差异有统计学意义。

结果

1 研究对象一般资料 本次共纳入志愿者378例，均为男性，年龄18～ 31 岁，中位年龄21岁；其中汉族362 例，少数民族16 例；垂直纵跳高度27.0～ 64.5 cm。

按照前述分组方法，筛选出符合条件的部分人群作为研究对象。包括下肢力量强组[垂直纵跳成绩大于等于均数加标准差(41.74+6.84) cm，共纳入68 例，垂直纵跳高度范围(48.6～ 64.5) cm]和下肢力量弱组[垂直纵跳成绩小于等于均数减标准差(41.74 -6.84) cm，共纳入65 例，垂直纵跳高度范围(27.0～ 34.9) cm]。

2 下肢力量强弱两组一般特征比较 本研究纳入人群一般特征指标包括垂直纵跳、年龄、体形态/成分及血液指标，部分指标在下肢力量强、弱两组间存在统计学差异。其中，下肢力量强组垂直纵跳中位高度显著高于下肢力量弱组(51.80 cmvs33.10 cm，P＜0.001)，下肢力量强组中位年龄高于下肢力量弱组(21 岁vs20 岁，P＜0.001)，下肢力量强组体质量指数、腰围、臀围、体脂率、内脏脂肪均低于下肢力量弱组(P＜0.01)，下肢力量强组红细胞计数、血红蛋白含量、总蛋白均高于下肢力量弱组(P＜0.001)。见表1。

表1 下肢力量强弱两组间一般特征比较Tab.1 Comparison of general characteristics between the two groups

3 下肢力量强弱两组PPARD rs2267668、rs1053 049 不同基因型的比较 PPARD 基因rs2267668、rs1053049 基因型和等位基因在两组间均存在统计学差异。其中，下肢力量强组rs2267668 AA基因型频率(67.6%vs47.7%，P=0.008) 和A 等位基因频率(83.8%vs69.2%，P=0.005) 均高于下肢力量弱组，下肢力量强组rs1053049 TT 基因型频率(64.7%vs44.6%，P=0.011) 和T 等位基因频率(81.6%vs66.2%，P=0.004)均高于下肢力量弱组，差异均有统计学意义。见表2。

表2 下肢力量强弱两组PPARD rs2267668、rs1053049 基因型和等位基因比较(例，%)Tab.2 Comparison of PPARD rs2267668 and rs1053049 genotypes and alleles between the two groups (n,%)

下肢力量强组rs2267668、rs1053049 基因型/等位基因分布均符合 Hardy-Weinberg 平衡(P＞0.05)；下肢力量弱组rs2267668 基因型/等位基因分布不符合 Hardy-Weinberg 平衡(P=0.008)，下肢力量弱组rs1053049 基因型/等位基因分布符合Hardy-Weinberg 平衡(P＞ 0.05)。

4 下肢力量强弱两组一般特征与垂直纵跳的相关性分析 经Spearman 相关性分析，年龄与垂直纵跳水平呈轻度正相关(r=0.316，P＜0.001)；体形态/成分中，与垂直纵跳水平相关的指标有体质量指数(r=-0.291，P=0.001)、腰围(r=-0.274，P=0.001)、臀 围(r=-0.307，P＜0.001)、体脂率(r=-0.527，P＜0.001)、内脏脂肪(r=-0.503，P＜0.001)；血液指标中，与垂直纵跳水平相关的指标有红细胞计数(r=0.370，P＜0.001)、血红蛋白含量(r=0.542，P＜0.001)、总蛋白(r=0.274，P=0.001)。其余指标与垂直纵跳水平均无相关性(P＞0.05)。见表3。

表3 下肢力量强弱两组一般特征与垂直纵跳的相关性分析(n=133)Tab.3 Correlation analysis of general characteristics with vertical jump of the two groups (n=133)

5 PPARD 基因rs2267668、rs1053049 多态性与垂直纵跳的单因素协方差分析 为控制与垂直纵跳水平显著相关的指标对rs2267668、rs1053049 多态性与垂直纵跳关联性的影响，将相关系数大于0.5 的指标，包括体脂率、内脏脂肪、血红蛋白含量分别作为协变量进行控制，并在全部纳入人群中扩大分析。单因素协方差分析结果显示，在控制体脂率(P=0.017)、内脏脂肪(P=0.018) 及血红蛋白含量(P=0.012) 后，rs2267668 多态性对垂直纵跳水平仍产生显著影响；在控制血红蛋白含量后，rs1053049 多态性对垂直纵跳水平仍产生显著影响(P=0.034)。见表4。

表4 垂直纵跳的单因素协方差分析(n=378)Tab.4 One-way ANCOVA analysis of vertical jump (n=378)

讨论

人体运动表现受遗传、训练、营养、环境等众多因素的影响，其中遗传因素对运动表现产生的影响随着近年来基因组学的快速发展而逐渐被证实[10-12]。PPARD 基因因参与能量代谢和组织修复等生理过程而成为近年来运动相关热点基因之一[13]。我们在既往研究中发现PPARD 基因rs2267668 和rs1053049 多态性位点与运动及下肢肌肉体积增加相关的基础上，提出rs2267668和rs1053049 与下肢力量相关的假设。纳入人群PPARD 基因rs2267668 高频等位基因为A，基因型和等位基因分布频率与国内外既往报道相似，rs1053049 高频等位基因为T，基因型和等位基因分布频率与除非洲人群外的国内外研究报道相似(2020 版ALFA 等位基因频率，非洲人群rs1053049高频等位基因为C)[14-15]。提示纳入人群有良好的群体代表性，rs2267668 多态性位点稳定性较高，无显著种族差异，rs1053049 存在种族差异。此外，在结果分析中发现rs2267668 A 等位基因和rs1053049 T 等位基因具有显著连锁不平衡关系(R2=0.81，P＜0.001)，提示rs2267668 和rs1053049的阳性结果可能存在交互影响。

本研究发现，rs2267668 A 和rs1053049 T 等位基因与高垂直纵跳能力显著相关，下肢力量强组rs2267668 AA 基因型频率(67.6%vs47.7%，P=0.008)和A 等位基因频率(83.8%vs69.2%，P=0.005) 显著高于下肢力量弱组，下肢力量强组rs1053049 TT 基因型频率(64.7%vs44.6%，P=0.011)和T 等位基因频率 (81.6%vs66.2%，P=0.004)显著高于下肢力量弱组，将与垂直纵跳显著相关的指标进行控制后，rs2267668 和rs1053049多态性对垂直纵跳仍产生显著影响(P＜0.05)。目前国内外关于rs2267668 和rs1053049 与下肢力量相关性的研究尚未见报道，但其与其他体能项目相关性的研究已有报道，如rs2267668 AA 基因型和rs1053049 TT 基因型人群有氧训练反应较好[16]，rs2267668 G 和rs1053049 C 携带者在生活方式干预后脂肪组织质量减少较少且腿部相对肌肉体积增长较慢[8]，rs2267668 G 和rs1053049 C 携带者超重风险显著增加[14-15]，rs2267668 G 携带者体力活动能力较弱[17]，精英运动员中rs1053049 TT基因型显著增高、C 等位基因频率显著降低[7]。以上研究均提示rs2267668 A 和rs1053049 T 利于良好的体能，与本研究结果相符。Rs2267668 和rs1053049 分别位于PPARD 基因的内含子突变区和外显子非翻译区，虽不直接参与PPARδ 蛋白的翻译，但其可能通过改变mRNA 的剪切方式和基因表达，进而影响蛋白表达水平[7,18]。其影响下肢力量的具体机制有待深入研究。

垂直纵跳与体形态/成分和血液指标的相关性分析显示，体质量指数(r=-0.291，P=0.001)、腰围(r=-0.274，P=0.001)、臀围(r=-0.307，P＜0.001)、体脂率(r=-0.527，P＜0.001)、内脏脂肪(r=-0.503，P＜0.001)均与垂直纵跳水平呈负相关，提示高体质量和脂肪含量不利于下肢力量的提高，与课题组前期研究结果相符[19]。红细胞计数(r=0.370，P＜0.001)、血红蛋白含量(r=0.542，P＜0.001)、总蛋白(r=0.274，P=0.001)均与垂直纵跳水平呈正相关，提示良好的营养水平有利于下肢力量的提高。杨晓德等[20]也有血红蛋白水平与骨骼肌质量呈正相关的报道。

综上所述，本研究发现PPARD 基因rs2267668和rs1053049 多态性与下肢力量运动表现相关，rs2267668 A 和rs1053049 T 为下肢力量的优势等位基因，rs2267668 AA 和rs1053049 TT 基因型可作为我国人群下肢力量潜在筛选分子标记，但需扩大样本量进一步验证。研究发现下肢力量相关基因有可能为筛选运动员及相关特殊作业人员提供依据，亦有可能为肌肉相关疾病的个体化防治提供早期预警。后续课题组会持续进行相关研究。

作者贡献康霞：研究执行，数据分析，论文撰写；于季红、倪文凤、漆小琴、王山：数据核对整理；董博、裴金连、吴立本：样本采集和处理；田亚平：资金获取；白骏北：体能素质测试；陈伟：数据分析，统计指导；王艳：总体实验设计，论文修订。

利益冲突所有作者声明无利益冲突。

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