ABCG2 rs2231142基因多態性以及基因-環境聯合作用與高尿酸血癥相關性研究

謝靈芝, 沈　奕, 鄭　青, 陳寧琳

(江蘇省蘇州市立醫院本部 急診科, 江蘇 蘇州, 215002)

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ABCG2 rs2231142基因多態性以及基因-環境聯合作用與高尿酸血癥相關性研究

謝靈芝, 沈奕, 鄭青, 陳寧琳

(江蘇省蘇州市立醫院本部 急診科, 江蘇 蘇州, 215002)

摘要:目的研究中國人群ABCG2 rs2231142基因多態性與高尿酸血癥相關性研究。 方法入組高尿酸血癥組161例，正常組1068例，收集人群的生化指標并采用問卷調查收集飲食生活習慣等環境因素。采用Taqman探針技術對研究對象進行基因分型，采用邏輯回歸模型分析基因多態性，并分析基因-環境與高尿酸血癥相關性。 結果風險等位基因T是高尿酸血癥的風險等位基因(P<0.01); 患有高血壓病的男性風險等位基因攜帶者高尿酸血癥的發病風險增加(P<0.05); 女性風險等位基因攜帶者在吸煙人群或服用阿司匹林人群中，高尿酸血癥的發病風險也增高(P<0.05)。結論ABCG2 rs2231142基因多態性與高尿酸血癥有明顯的相關性，是高尿酸血癥的風險基因，且在部分環境因素作用下易感人群高尿酸血癥發病風險明顯增高。

關鍵詞:尿酸; 基因多態性; 高尿酸血癥

尿酸(UA)是人體嘌呤代謝的終產物，血尿酸(sUA)水平增加(高尿酸血癥)會誘發痛風，增加心腦血管事件的發生，被認為是心血管病的獨立危險因素[1-3]。遺傳因素對體內血尿酸水平有重要的調控作用。國內外多項研究[4-5]證實，ATP-binding cassette subfamily G member 2 (ABCG2)基因與血尿酸水平有明顯的相關性，其中以編碼谷氨酸突變為賴氨酸的SNP: rs2231142基因多態性與血尿酸水平的相關性最為明顯，且該位點的風險等位基因在亞洲人群中有較高的表達率。然而血尿酸水平受到基因和環境因素的共影響，以往研究主要是關注尿酸基因多態性與尿酸的關系，而忽略了基因-環境相互作用的探討，而環境因素可能會增強或是掩蓋了遺傳因素的作用，所以要了解體內血尿酸水平的調控，還必須研究基因-環境共同作用下對血尿酸水平的影響。本次的研究對象為中國漢族人群，主要研究ABCG2 rs2231142多態性與高尿酸血癥的相關性，以及基因與環境因素共同作用下對高尿酸血癥的影響。

1資料與方法

1.1　一般資料

本組納入1299例醫院就醫人群為研究對象，其中男719例，女510例，年齡34～89歲。將其分為高尿酸血癥者161例，正常組1068例。高尿酸血癥納入標準：男性>416.4 μmol/L (7 mg/dL)，女性>356.9 μmol/L (6.0 mg/dL)[6]。排除患有嚴重肝腎疾病及心血管疾病患者。患者均留有完整基本信息，并已簽署知情同意。

1.2　研究方法

基本資料采集：采用面對面的方法收集人口學信息和臨床資料。人口學資料包括：性別、出生年月、文化程度、民族，身高(m)、體質量(kg)、腰圍(cm)、生活習慣(吸煙、飲酒、每天參加體育鍛煉時間、飲食)。臨床資料包括：血壓(mmHg)(收縮壓 SBP和舒張壓DBP)，既往史(高血壓、糖尿病、肝腎功能不全、痛風)、用藥情況。

血液樣本收集和生化指標檢測：每位研究對象均禁食至少8 h后清晨空腹抽血。采用全自動生化儀檢測血尿酸(sUA)、空腹血糖 (FPG)、甘油三酯(TG)、總膽固醇(TC)、高密度脂蛋白(HDL-C) 和低密度脂蛋白(LDL-C)。體質量指數(BMI)計算：體質量(kg)/身高(m)2。吸煙分為: ① 現在吸煙; ② 曾吸煙; ③ 不吸煙。飲酒分為: ① 經常飲酒(每周≥3次); ② 偶爾和從不。由于在日常飲食中蛋白質攝入量較難精確評估，因此在問卷調查中作者設立了如下評估方案: ① 是否每日都喝牛奶或酸奶等奶制品(是/否); ② 是否每周吃2份以上豆類或蛋類食品 (是/否); ③ 是否每日都吃肉、魚或家禽(是/否)，三個問題回答均為“是”則為高蛋白飲食。

DNA樣本采集：所有研究對象抽取5 mL全血，沿管壁緩慢注入含枸櫞酸鉀抗凝離心管中，充分混勻，放入4 ℃冰箱保存，超低溫冰箱凍存，直至提取基因組DNA。按照標準方法在凍存血中提取基因組DNA，應用分光光度計測定DNA濃度。

基因分型檢測：采用Taqman探針技術，選擇SNP ABCG2 rs2231142，運用ABI PRISM 7900 Sequence Detection System和SDS 基因分型軟件(美國Applied Biosystems公司)測序分析。

2結果

2.1　人口學特征描述以及生化指標和臨床信息

與尿酸相關性分析

本研究共納入研究總人群為1229例，尿酸均值(310.19±83.03) μmol/L。其中男719例(58.5%)，平均年齡(66.3±8.2)歲，女510例(41.5%)，平均年齡(64.0±8.5)歲。男女兩組在年齡(P=0.274)和尿酸值(P=0.393)上差異均無統計學意義。

2.2　生化指標和臨床信息與sUA相關性分析

卡方檢驗和t檢驗顯示，TG、高血壓病史、服用阿司匹林藥物和ABCG2都明顯與高尿酸血癥危險性升高相關(P<0.05)；HDL-C和每天鍛煉時間與高尿酸血癥危險性降低相關(P<0.05)。進一步將所有環境因素納入邏輯回歸模型后，發現年齡(OR=1.03，95%CI: 1.00～1.05,P=0.040)、TG(OR=1.33, 95%CI: 1.03～1.72,P=0.032)能明顯增加高尿酸血癥的發病風險，相反HDL-C能降低高尿酸血癥的發病風險(OR=0.25, 95%CI: 0.10～0.61，P=0.002)。此外，結果顯示高血壓病(OR=1.45, 95%CI: 0.98～2.16,P=0.066)、冠心病(OR=1.50, 95%CI: 0.96～2.33,P=0.076)對高尿酸血癥也有微弱的影響，但差異無統計學意義(P>0.05)。見表1。

2.3　ABCG2基因多態性與高尿酸血癥關系分析

總人群中rs2231142基因多態性在2組人群中分布有明顯的差異，高尿酸血癥組GT和TT基因型頻率明顯高于對照組(P<0.05); 最小等位基因能明顯增加高尿酸血癥的發病風險(OR=1.72, 95%CI: 1.36～2.25,P<0.001)。將人群分為男性和女性人群，并采用卡方檢驗，分析3種基因型在病例組和對照組中的分布頻率差異以及采用邏輯回歸模型控制年齡、BMI后，分析各最小等位基因對高尿酸血癥的患病風險影響。在男性人群中可見3種基因型在2組中分布差異有統計學意義(P=0.003), T等位基因攜帶組(GT和TT)基因型在病例組中的比例高于正常組(GT: 58.1% & TT: 9.3% vs GT: 40.4% & TT: 7.9%)。而位點的最小等位基因T在病例組頻率為38.4%，明顯高于正常組頻率(28.1%); 在控制年齡、BMI后，等位基因T仍為高尿酸血癥的風險等位基因(OR=1.71, 95%CI: 1.21～2.41,P=0.002)。同樣在女性人群中，該SNP在2組之間也有顯著差異，且該位點也是高尿酸血癥的風險位點(OR=1.82，95%CI: 1.20～2.66,P=0.002)。見表2。

表1　尿酸代謝相關因素和基因多態性在2組人群中分布差異情況

注: a分類變量采用卡方檢驗，連續變量采用t檢驗后所得P值；b將所有變量納入邏輯回歸模型后所得P值

表2　尿酸基因多態性在兩組人群中的分布以及與高尿酸血癥相關性分析

1=主要等位基因; 2=最小等位基因; *邏輯回歸模型，控制年齡、BMI因素

2.4　ABCG2基因與環境因素聯合作用下對高尿酸血癥發病風險影響分析

采用邏輯回歸模型進一步分析了ABCG2風險等位基因攜帶者在幾種主要環境暴露因素[吸煙、高蛋白飲食、高血壓病、肥胖(BMI≥25 kg/m2)或服用阿司匹林]共同作用下對高尿酸血癥發病風險的影響，見表3、表4。

表3　男性人群中基因-環境聯合作用對高尿酸血癥發病風險分析[n(%)]

aOR值以無環境暴露因素下的風險等位基因攜帶者為參照；b控制了年齡因素。

男性人群險等位基因T攜帶者中發現吸煙、高蛋白攝入、肥胖或是服用非甾體類消炎藥物阿司匹林的T等位基因攜帶者患高尿酸血癥風險改變差異無統計學意義(P>0.05)。而患有高血壓病的風險基因攜帶者與無高血壓病的攜帶者相比，高尿酸血癥的發病風險增加2倍(OR=2.03, 95%CI: 1.08～3.81,P=0.028)。女性吸煙的風險基因攜帶者發病風險較不吸煙的攜帶者明顯升高(OR=4.00, 95%CI: 1.09～14.74,P=0.037)，而服用阿司匹林的攜帶者發病風險較不服用該藥物的攜帶者增加3倍(OR=3.41, 95%CI: 1.13～10.34,P=0.030)。而在肥胖(BMI≥25 kg/m2)、高蛋白飲食或高血壓病風險等位基因攜帶者，其高尿酸血癥發病風險與無這些環節暴露因素的攜帶者相比，差異無統計學意義(P>0.05)。

表4　女性人群基因-環境聯合作用對高尿酸血癥發病風險分析[n(%)]

aOR值以無環境暴露因素下的風險等位基因攜帶者為參照; b控制了年齡因素。

3討論

本研究是首次對多個環境暴露因素聯合基因多態性的分析，從基因-環境聯合作用上分析了對高尿酸血癥的影響，研究驗證了ABCG2基因多態性高尿酸血癥有明顯相關，該基因可能是高尿酸血癥的風險基因，其次易感人群在環境暴露因素作用下，能明顯增加高尿酸血癥的發病風險，尤其對于男性高血壓人群，吸煙和服用非甾體類消炎藥物阿司匹林的女性人群。

ABCG2基因編碼一種存在于近曲腎小管頂膜側的ABC(ATP-binding cassette)家族的轉運體，轉運嘌呤核苷類似物。ABGC2基因的rs2231142 基因多態性，為谷氨酸突變為賴氨酸，能導致血尿酸水平的顯著升高。在一項包含了四組隊列人群的GWAS研究和對14個GWAS進行Meta中發現該位點與血尿酸水平關系有明顯的相關性，但該研究人群為歐洲人群，且發現該相關性是僅次于另一風險基因SLC2A9[5]。此外ABCG2基因多態性對血尿酸影響有性別差異，但其最小等位基因的基因作用在男性人群中較明顯，例如在高加索人群中，基因對血尿酸的解釋變異率在男性為1.6%～2.1%，女性僅為0.5%～0.8%[7]。在高加索人群和非洲裔的美國人群中的研究也發現該位點與痛風有關，能增加痛風發病的風險，同樣是在男性人群風險較高，在女性人群中差異無統計學意義[7]。本研究顯示，中國人群中ABCG2(rs2231142)的最小等位基因頻率接近30%，接近日本人群(31%)[4]，而明顯高于高加索人群(11%～12%)和非裔美國人(3%)[7]。本研究還顯示，ABCG2 (rs2231142)基因多態性能增加高尿酸血癥的發病風險，但并無顯著的性別差異。同樣，在日本人群研究也發現在男性和女性人群中該位點與痛風或高尿酸血癥關系均顯著[4]。因而推測在亞洲人群中，ABCG2(rs2231142)基因多態性與血尿酸的相關性可能是較其基因更強。此外，目前在對ABCG2(rs2231142)的功能研究中發現該基因編碼的ABCG轉運體是一種未知的尿酸鹽轉運體，參與尿酸鹽的分泌，ABCG2(rs2231142)基因突變后，與野生型ABCG2相比，轉運尿酸鹽的能力下降了53%[8]。因此，ABCG2(rs2231142)基因突變是一種功能突變，該基因突變導致的血尿酸水平的升高可能與尿酸鹽轉運能力的下降有關，但是對于該等位基因在尿酸鹽轉運方面的作用還需要今后進一步的研究。

環境因素對尿酸的調節作用也極其重要，環境暴露可能會掩蓋或是加劇基因的影響作用，因而修飾了基因突變與高尿酸血癥或是痛風的發病風險。所以，探討基因-環境相互作用或是在特殊環境暴露下基因產生的作用十分重要。但國外對于ABCG2基因多態性和環境暴露之間的研究并不多，可能對于白種人群來說，SLC2A9基因對于尿酸的影響更加高于ABCG2基因。日本研究[9]曾指出，在日本人群中那些習慣了“西方式的生活方式”的人群尿酸水平增加較明顯，但沒有具體研究基因與環境的相互作用對尿酸的影響[4]。本研究分析了ABCG2 (rs2231142)多態性與一些重要的環境暴露因素之間的關系，發現風險等位基因攜帶者在一些環境暴露因素作用下如吸煙、服用阿司匹林藥物或高血壓病時，其高尿酸血癥發病風險較無環境暴露因素的攜帶者明顯增加。值得注意的是，有些環境暴露因素同時也是心腦血管疾病的風險因素。在服用阿司匹林的人群中，風險基因攜帶者的高尿酸血癥風險也明顯增加，尤其在女性人群中。阿司匹林能阻礙腎臟尿酸的分泌，從而增加尿酸水平，因而對于基因-環境的聯合研究，有助于在疾病發生前就能預測疾病發生風險，也能夠有助于開展個體化的治療，對于尿酸風險基因攜帶者在臨床選擇用藥的同時，尤其注意避免使用升高尿酸的藥物從而減少患高尿酸血癥的風險。

本研究顯示, ABCG2 rs2231142基因多態性與中國人群血尿酸水平有明顯的相關性，可能是亞洲人群高尿酸血癥的風險基因。高血壓和服用阿司匹林能增加風險基因攜帶者患高尿酸血癥的風險。本研究的局限性在于由于血尿酸的影響因素很多，沒能收集全部的相關因素如腎功能情況和痛風史，但入組對象排除了嚴重的腎臟功能不全患者及近期服用降尿酸藥物的痛風患者。此外本研究沒有量化飲食，如飲酒量及種類，蛋白質攝入量，因此，研究中沒有發現飲酒，蛋白質攝取與基因的相關性，但是研究對象是本地區人群，有近似的生活環境及飲食習慣，所以該部分的差別對研究結果的影響有限。

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Correlation research between ABCG2 rs2231142 genetic polymorphisms and gene-environment interaction and the risk of hyperuricemia

XIE Lingzhi, SHEN Yi, ZHENG Qing, CHEN Ninglin

(EmergencyDepartment,SuzhouMunicipalHospitalofJiangsuProvince,Suzhou,Jiangsu, 215002)

ABSTRACT:ObjectiveTo investigate the correlation between ABCG2 rs2231142 genetic polymorphisms and serum UA levels in Chinese population.MethodsA total of 161 patients in hyperuricemia group and 1068 normal patients in control group were recruited in this study.Blood sample were tested and lifestyle information were collected by questionnaires.All the subjects were genotyped by Taqman assay. The association between genetic polymorphisms and gene-environment interactions were analyzed by logical regression model.ResultsThe variant of ABCG2 rs2231142 had the strongest association with hyperuricemia (P<0.01). The risk of hyperuricemia was increased in the male T alleles carrier with hypertension (P<0.05) and there was a great increased risk of hyperuricemia in the female subjects who was used to smoking or taking Asprin(P<0.05).ConclusionThe genetic variant rs2231142 in ABCG2 shows highly significant association with hyperuricemia in Chinese population, and this association is strongly modified by environment factors.

KEYWORDS:uric acid; genetic polymorphism; hyperuricemia

收稿日期:2015-05-10

中圖分類號:R 589.5

文獻標志碼:A

文章編號:1672-2353(2015)24-012-05

DOI:10.7619/jcmp.201524004