PRDM16基因rs2651899、rs2236518、rs2282198位點多態(tài)性與超重肥胖的關(guān)系*

詹芳芳，劉 莉，戚敏杰，盧 明，平智廣#

1)鄭州大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院衛(wèi)生統(tǒng)計學(xué)教研室 鄭州 450001 2)鄭州大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院組織學(xué)與胚胎學(xué)教研室 鄭州 450001 3)焦作市人民醫(yī)院護(hù)理部 焦作 454000

PRDM16基因rs2651899、rs2236518、rs2282198位點多態(tài)性與超重肥胖的關(guān)系*

詹芳芳1)，劉 莉2)，戚敏杰1)，盧 明3)，平智廣1)#

1)鄭州大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院衛(wèi)生統(tǒng)計學(xué)教研室 鄭州 450001 2)鄭州大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院組織學(xué)與胚胎學(xué)教研室 鄭州 450001 3)焦作市人民醫(yī)院護(hù)理部 焦作 454000

#通信作者，男，1978年10月生，博士，副教授，研究方向：醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)管理與挖掘，E-mail:ping_zhg@163.com

PRDM16基因；單核苷酸多態(tài)性；單倍體型；肥胖；超重

目的：研究PRDM16基因多態(tài)性及其單倍體型與超重肥胖發(fā)生風(fēng)險的關(guān)系。方法：采用snapshot或連接酶檢測技術(shù)檢測275例超重肥胖者與253例正常體重者PRDM16基因rs2651899、rs2236518、rs2282198位點的基因型。利用SHEsis在線軟件構(gòu)建單倍體型，分析其與超重肥胖的關(guān)系。結(jié)果：PRDM16基因rs2651899位點等位基因A在超重肥胖組和正常體重組的分布差異有統(tǒng)計學(xué)意義[OR(95%CI)=1.306(1.021～1.670)，P=0.033]。單倍體型AAT、GAC、GCT在超重肥胖組和正常體重組的分布差異有統(tǒng)計學(xué)意義[AAT：OR(95%CI)=1.554(1.118～2.162)，P=0.008；GAC：OR(95%CI)=0.623(0.394～0.984)，P=0.041；GCT：OR(95%CI)=0.682(0.481～0.967)，P=0.031]。結(jié)論：PRDM16基因rs2651899位點的等位基因A以及單倍體型AAT可能是超重肥胖發(fā)生的危險因素，單倍體型GAC、GCT可能是超重肥胖發(fā)生的保護(hù)因素。

肥胖是機體長期能量攝入超過消耗，導(dǎo)致過多的能量以脂肪形式儲存的一種慢性代謝性疾病，是高血壓、糖尿病、冠心病及乳癌等的危險因素[1]。監(jiān)測報告[2-3]顯示，中國18歲以上居民超重率達(dá)30.6%，肥胖率為12.0%，是重大的公共衛(wèi)生問題之一。肥胖是基因與環(huán)境因素共同作用的結(jié)果，家系和雙生子研究[4]表明，在肥胖發(fā)生過程中遺傳因素占40%～70%，因此探討基因如何影響肥胖有重要意義。棕色脂肪組織通過增強氧化作用使能量以熱量的形式散失，從而具有潛在的對抗肥胖的作用[5]。PRDM16(positive regulatory domain containing 16)基因?qū)τ谧厣窘M織細(xì)胞的分化起著開關(guān)作用[6-7]，研究PRDM16基因多態(tài)性為肥胖及相關(guān)代謝疾病的治療提供了新思路，是國內(nèi)外研究的熱點。該研究選取PRDM16基因3個單核苷酸多態(tài)性(single nucleotide polymorphism,SNP)位點rs2651899、rs2236518、rs2282198，對中國漢族正常及超重肥胖人群進(jìn)行了基因多態(tài)性的檢測并構(gòu)建其單倍體型，以探討PRDM16基因?qū)Τ胤逝职l(fā)生風(fēng)險的影響。

1 對象與方法

1.1 研究對象 采用PGA軟件估計樣本量，根據(jù)前期調(diào)查結(jié)果將超重肥胖患病率設(shè)定為20%，致病等位基因頻率為5%，α=0.05，β=0.10，其余設(shè)置按默認(rèn)，軟件計算結(jié)果為每組208例?，F(xiàn)場調(diào)查于2011年開展，采用整群抽樣在河南省洛陽市某縣隨機抽取5個村組，共調(diào)查583人，排除三代以內(nèi)有親緣關(guān)系者后獲得528人。所有調(diào)查對象均按要求填寫調(diào)查問卷，問卷全部有效。所有調(diào)查對象均測量身高、體重，抽取肘靜脈血2 mL，提取DNA并檢測SNP。根據(jù)BMI將研究對象分為超重肥胖組(BMI≥24 kg/m2)和正常體重組(BMI<24 kg/m2)。

1.2 SNP的選擇 在PRDM16基因上選擇3個SNP，篩選依據(jù)為滿足下列條件之一：①已報道與肥胖或代謝異常有關(guān)。②具有雜合性且最小等位基因頻率(minor allele frequency，MAF)>0.05。③所在基因片段能夠引起功能性改變。所選SNP位點的信息見表1。

1.3 基因分型 采用Promega公司的基因組DNA提取試劑盒按說明書操作提取DNA，并采用凝膠電泳檢測DNA質(zhì)量。采用snapshot或連接酶檢測技術(shù)(LDR)進(jìn)行SNP分型。引物信息見表2。

表1 PRDM16基因3個SNP位點的信息

表2 PRDM16基因3個SNP位點的引物信息

1.4 統(tǒng)計學(xué)處理 采用SPSS 21.0進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)處理。2組間年齡、身高的比較采用兩獨立樣本的t檢驗，性別構(gòu)成的比較采用χ2檢驗。采用SHEsis在線軟件(http://analysis.bio-x.cn/myAnalysis.php)進(jìn)行單倍體型的預(yù)測、構(gòu)建和分析[8]。各位點的Hardy-Weinberg平衡采用χ2檢驗。檢驗水準(zhǔn)α=0.05。

2 結(jié)果

2.1 研究對象的一般特征 研究對象528人，男198人，女330人。2組間性別構(gòu)成、年齡、身高比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義，見表3。

表3 研究對象的一般特征

2.2 PRDM16基因3個SNP位點基因型及等位基因頻率分析 正常體重組3個SNP位點的基因型分布均符合Hardy-Weinberg平衡(rs2651899：χ2=0.062，P=0.804；rs2236518：χ2=1.907，P=0.167；rs2282198：χ2=0.593，P=0.441)。等位基因和基因型在超重肥胖組和正常體重組中的分布情況見表4。

表4 PRDM16基因3個SNP位點與超重肥胖易感性的關(guān)聯(lián) 例(%)

2.3 PRDM16基因3個SNP位點單倍體型頻率分析 結(jié)果見表5，共產(chǎn)生8個單倍體型。由表5可知，單倍體型AAT、GAC、GCT在超重肥胖組和正常體重組的分布比較，差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

表5 PRDM16基因3個SNP位點的單倍體型頻率分布 例(%)

3 討論

該研究結(jié)果顯示，PRDM16基因rs2651899位點等位基因在超重肥胖組和正常體重組的頻率分布差異有統(tǒng)計學(xué)意義，提示等位基因A可提高個體超重肥胖的風(fēng)險，它雖然是內(nèi)含子突變，但可能通過影響基因內(nèi)順式調(diào)控元件的活性導(dǎo)致基因轉(zhuǎn)錄強度改變。以往研究[9-10]結(jié)果表明PRDM16基因多態(tài)性與BMI及血脂異常存在一定聯(lián)系。PRDM16蛋白是一個關(guān)鍵的控制棕色脂肪細(xì)胞定向分化的轉(zhuǎn)錄因子[11]，它通過鋅指結(jié)構(gòu)與其他轉(zhuǎn)錄因子形成復(fù)合物，誘導(dǎo)成肌細(xì)胞分化成棕色脂肪細(xì)胞，并抑制白色脂肪細(xì)胞的形成[12]。白色脂肪組織的主要功能是儲存，是體內(nèi)脂肪的主要儲存形式；棕色脂肪組織的主要功能是產(chǎn)熱，在寒冷環(huán)境中可維持體溫，其產(chǎn)熱能力為肝臟的60倍，是肌肉有氧呼吸產(chǎn)熱的10倍[13]，具有潛在的對抗肥胖的作用。攜帶等位基因A的個體體內(nèi)棕色脂肪含量不足或者活性降低，大量能量以白色脂肪形式蓄積，則更易導(dǎo)致肥胖。rs2651899位點基因型分布差異無統(tǒng)計學(xué)意義，可能是因為等位基因A與該研究未涉及的其他重要突變存在連鎖不平衡的關(guān)系。有研究[14]報道rs2236518和rs2282198可能是肥胖人群重要的遺傳標(biāo)志，該研究卻并未檢出該2個SNP在超重肥胖組和正常體重組間的差異，分析原因可能是雖然這2個位點均位于PRDM16基因的編碼區(qū)，但它們屬于同義突變，并不引起氨基酸序列的改變，所以不影響基因表達(dá)水平。

每個多態(tài)性位點對于疾病的發(fā)生與發(fā)展并不只是起到孤立的作用，其相互之間亦存在一定的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，單倍體型即是這種關(guān)聯(lián)的體現(xiàn)，它是DNA堿基在個體中自然存在的組合方式，是不同位點的SNP在單條染色體上的表現(xiàn)[15-16]。單倍體型研究是發(fā)現(xiàn)基因組結(jié)構(gòu)與疾病關(guān)聯(lián)較為準(zhǔn)確可靠的方法。該研究中PRDM16基因單倍體型分析結(jié)果提示，GAC、GCT可能降低超重肥胖的發(fā)病風(fēng)險，而單倍體型AAT可能增加超重肥胖的發(fā)病風(fēng)險，具有單倍體型AAT的個體較之不含該單倍體型的個體超重肥胖的患病風(fēng)險增加了1.554倍。分析原因，可能是該單倍體型個體PRDM16基因表達(dá)量低，使棕色脂肪組織分化減少，或者該單倍體型基因表達(dá)產(chǎn)物降低了棕色脂肪組織的活性，導(dǎo)致機體能量代謝紊亂而產(chǎn)生超重肥胖。作者今后將開展PRDM16基因表達(dá)水平與肥胖關(guān)系的研究，探討PRDM16蛋白與PRDM16基因相關(guān)位點多態(tài)性的關(guān)聯(lián)，以期發(fā)現(xiàn)PRDM16基因多態(tài)性位點的功能。

[1]Zhang ZY,Wang MW.Obesity, a health burden of a global nature[J].Acta Pharmacol Sin,2012,33(2):145

[2]李曉燕,姜勇,胡楠,等.2010年我國成年人超重及肥胖流行特征[J].中華預(yù)防醫(yī)學(xué)雜志,2012,46(8):683

[3]李建彬,周剛,馮石獻(xiàn),等.河南省居民超重和肥胖流行特征[J].鄭州大學(xué)學(xué)報:醫(yī)學(xué)版,2014,49(5):744

[4]席波,米杰.肥胖全基因組關(guān)聯(lián)研究的現(xiàn)狀與展望[J].中華流行病學(xué)雜志,2010,31(12):1425

[5]Farmer SR.Molecular determinants of brown adipocyte formation and function[J].Genes Dev,2008,22(10):1269

[6]Kajimura S,Seale P,Kubota K,et al.Initiation of myoblast to brown fat switch by a PRDM16-C/EBP-beta transcriptional complex[J].Nature,2009,460(7259):1154

[7]Kajimura S,Seale P,Spiegelman BM.Transcriptional control of brown fat development[J].Cell Metab,2010,11(4):257

[8]Li ZQ,Zhang Z,He ZD,et al.A partition-ligation-combination-subdivision EM algorithm for haplotype inference with multiallelic markers: update of the SHEsis[J].Cell Res,2009,19(4):519

[9]Yue H,He JW,Ke YH,et al.Association of single nucleotide polymorphism Rs2236518 in PRDM16 gene with BMI in Chinese males[J].Acta Pharmacol Sin,2013,34(5):710

[10]Urano T,Shiraki M,Sasaki N,et al.Large-scale analysis reveals a functional single-nucleotide polymorphism in the 5′-flanking region of PRDM16 gene associated with lean body mass[J].Aging Cell,2014,13(4):739

[11]Seale P,Bjork B,Yang WL,et al.PRDM16 controls a brown fat/skeletal muscle switch[J].Nature,2008,454(727):U27

[12]Cypess AM,Lehman S,Williams G,et al.Identification and importance of brown adipose tissue in adult humans[J].N Engl J Med,2009,360(15):1509

[13]Seale P,Kajimura S,Yang W,et al.Transcriptional control of brown fat determination by PRDM16[J].Cell Metab,2007,6(1):38

[14]張菊紅,李南方,張德蓮,等.PRDM16基因單核苷酸多態(tài)性與肥胖人群血脂異常的相關(guān)性[J].臨床心血管病雜志,2013,29(9):657

[15]余章斌,郭錫熔.肥胖相關(guān)新基因NYGGF4 的系列研究[J].實用兒科臨床雜志，2012，27(1)：53

[16]張季紅，徐佩茹，張曉英，等.瘦素基因多態(tài)性與哈薩克族兒童肥胖的關(guān)系[J].實用兒科臨床雜志，2012，27(19)：1477

(2014-10-29 收稿 責(zé)任編輯姜春霞)

Association of polymorphisms of rs2651899, rs2236518， and rs2282198 in PRDM16 gene with overweight and obesity

ZHANFangfang1),LIULi2),QIMinjie1),LUMing3),PINGZhiguang1)

1)DepartmentofHealthStatistics,CollegeofPublicHealth,ZhengzhouUniversity,Zhengzhou450001 2)DepartmentofHistologyandEmbryology，CollegeofBasicMedicalSciences,ZhengzhouUniversity,Zhengzhou450001 3)DepartmentofNursing,thePeople′sHospitalofJiaozuo,Jiaozuo454000

PRDM16 gene;single nucleotide polymorphism;haplotype;obesity;overweight

Aim: To evaluate whether PRDM16 gene polymorphism or its haplotypes might be associated with overweight or obesity. Methods: The polymorphisms of rs2651899, rs2236518, and rs2282198 in PRDM16 gene in 275 overweight or obese individuals and 253 normal controls were genotyped by the method of snapshot or ligase detection reaction. The construction and comparison of haplotypes were carried out by SHEsis online.Results: The frequency of allele A in rs2651899 locus was significantly higher in overweight or obesity group compared with that in control group[OR(95%CI)=1.306(1.021-1.670),P=0.033]. Haplotype analysis showed significant differences in the frequency of haplotype AAT, GAC, and GCT between the two groups[AAT:OR(95%CI)=1.554(1.118-2.162),P=0.008;GAC:OR(95%CI)=0.623(0.394-0.984),P=0.041;GCT:OR(95%CI)=0.682 (0.481-0.967),P=0.031].Conclusion: Allele A of rs2651899 is associated with susceptibility to overweight and obesity. Haplotype GAC and GCT may be protective factors to overweight and obesity, and AAT may be a risk factor to overweight and obesity.

10.13705/j.issn.1671-6825.2015.03.012

*國家自然科學(xué)基金項目 81001280，81202277；鄭州大學(xué)首批高端人才資助計劃項目 ZDGD13001

R181.2