載脂蛋白E基因多態性與阿爾茨海默病相關性的Meta分析

阿爾茨海默病(AD)又稱老年性癡呆,為老年期癡呆的主要類型,是一種原因未明的神經退行性腦病。迄今尚無有效的根治AD的方法,早診斷、早治療AD以延緩病情進展是當務之急。

載脂蛋白E(ApoE)是富含精氨酸的糖基化分泌蛋白,其基因位于人第19號染色體上,其合成由位于同一基因位點上的3個等位基因(ε2、ε3和ε4)控制,這3種等位基因構成6種不同的基因型,3種純合子(ε2/ε2、ε3/ε3、ε4/ε4),3種雜合子(ε2/ε3、ε2/ε4、ε3/ε4),構成ApoE基因型的多態性[1]。目前國內外對于ApoE基因多態性與AD相關性的研究頗多,眾多研究結果間存在較大差異。本次研究旨在用Meta分析的方法綜合分析ApoE基因多態性與AD的相關性。為AD的篩查、預防及早期干預提供科學依據。

1 資料與方法

1.1 文獻納入標準 (1) 病例對照研究,無重復發表,提供結局指標數據,樣本量大于 20 例。(2) 研究對象:AD組:符合美國國立神經病語言障礙卒中研究所和阿爾茨海默病及相關疾病協會(NINCDS-ADRDA)中關于AD的診斷標準;對照組:除不符合AD診斷外,其他條件與病例組無明顯差異的“健康”人群。

1.2 檢索策略 計算機檢索中國知網、萬方、維普三個中文數據庫,Pubmed、 Wiley Online Library、 Springer Link、The Cochrane Library四個外文數據庫。檢索時限為1990年1月至2016年1月。中文檢索詞:阿爾茨海默病;載脂蛋白E;基因多態性;病例對照研究。英文檢索詞:Alzheimer disease; apolipoproteins E; polymorphism; case-control study。針對不同數據庫調整檢索策略。檢索方式舉例如下:Pubmed檢索策略:#1 Alzheimer Disease OR AD;#2 Apolipoprotein E OR ApoE;#3 polymorphism;#4 Case-control study;#5 #1 AND #2 AND #3 AND #4.

1.3 文獻質量評價 采用紐卡斯爾-渥太華量表 (the Newcastle-Ottawa scale,NOS)從研究對象的選擇、可比性及暴露3方面對納入研究質量進行評價,總分為10分(病例的診斷及定義是否恰當1分,病例的代表性1分,對照的選擇1分,對照的定義1分,病例和對照的可比性2分,暴露的調查和評估方法2分,病例與對照的調查方法是否相同1分,無應答率1分),評分≥5分為高質量文獻。評價過程中2位評價者出現意見不一致時交換意見,征求第3位研究者意見,對該研究再次進行質量評價后決定。

1.4 資料收集 2位研究者依據納入和排除標準篩選文獻,用事先設計的表格提取信息。內容包括:(1)納入研究的一般信息:題目、第一作者姓名、發表日期;(2)納入研究的基本特征:樣本量、研究對象人種、性別、年齡;(3) NOS量表評分結果。

1.5 統計學方法 使用Rev Man5.3 軟件進行各研究間異質性檢驗,依據其結果選用相應模型合并數據并繪制森林圖,進行敏感性分析。異質性檢驗:當P>0.1和I2<50.00%時,認為無異質性,采用固定效應模型合并數據;當P≤0.1和 I2≥50.0%時,認為存在異質性,分析異質性來源并采用隨機效應模型進行合并效應分析;應用Rev Man 5.3軟件中的漏斗圖法及Stata 12.0軟件中的Begger’s和Egger’s檢驗法對發表偏倚進行定性及定量評價,P>0.05表示無發表偏倚。

2 結果

2.1 文獻篩選流程 初步檢索出相關文獻237篇(中文91篇,外文146篇),人工查重排除6篇;閱讀文獻摘要排除非病例對照研究文獻61篇,不符合病例組及對照組要求文獻54篇;閱讀剩余116篇文獻全文,排除樣本量小于20的文獻4篇,未報告相關結果的文獻77篇;對剩余的35篇文獻進行NOS評分,排除 NOS<5 分的文獻16篇,最終納入19項研究。

2.2 納入研究的基本特征及質量評價 納入19項研究(n=9284),AD組4203例,對照組5081例;對研究對象年齡、性別、人種等重要特征進行描述;采用NOS評分對文獻進行質量評價。見表1。

表1 納入研究基本特征及文獻質量評價表

2.3 Meta分析結果 ApoE ε4(OR=3.65,P<0.001)等位基因及ε4/ε4(OR=12.80,P<0.001)、ε2/ε4(OR=1.56,P=0.002)、ε3/ε4(OR=2.77,P<0.001)基因型攜帶者AD易感性明顯升高,差異有統計學意義。ApoE ε2(OR=0.59,P<0.001)、ε3(OR=0.45,P<0.001)等位基因及ε2/ε2(OR=0.47,P=0.02)、ε3/ε3(OR=0.45,P<0.001)、ε2/ε3(OR=0.43,P<0.001)基因型攜帶者AD易感性降低,差異有統計學意義。見表2。

2.4 敏感性分析 對每個亞組研究分別采用隨機效應模型和固定效應模型進行數據合并,其合并OR值及95%CI結果基本相同;采用逐一剔除各研究的方法,結果顯示剔除某一研究后合并結果與總結果基本一致,表明本研究的分析結果穩定可靠。

2.5 發表偏倚的評估 各納入研究等位基因及基因型Meta分析的漏斗圖基本對稱,見圖1。且Begger’s和Egger’s檢驗也未見明顯發表偏倚(P>0.05),見表2。

表2 Meta分析結果及發表偏倚檢驗結果

圖1 納入研究發表偏倚漏斗圖

3 討論

3.1 異質性分析 異質性來源主要有以下三方面:(1) 研究對象地域分布廣泛,研究受人種及自然因素等的影響較大;(2) 各研究ApoE基因多態性檢測方法存在一定的差異;(3) 納入研究的質量存在差異。上述三方面的因素亦常導致統計學異質性產生。

3.2 ApoE基因多態性與AD相關性 本研究結果顯示ApoE各等位基因和基因型對AD發病影響不同,可能原因如下:(1) ApoE等位基因結構上的差別導致其功能差異[21];(2) 3種等位基因與低密度脂蛋白受體的親和力和結合傾向不同;(3) 3種等位基因與Aβ的結合能力及清除Aβ的能力強弱不同;(4) 3種等位基因與Tau蛋白的結合能力不同。目前關于ApoE基因多態性對AD發病影響的機制仍需進一步的研究。

3.2.1 致病性等位基因作用機制: ApoE ε4常以一種溶化小球的形態存在, 這種形態具有很高的致病活性, 如造成膜結構的破壞、對蛋白水解酶的敏感性增加等。ApoE ε4 比其他等位基因更能促進原纖維的形成,使正常時只有少量且可溶的Aβ大量產生, 并聚集成不溶性成分,而且所需時間比其他等位基因更短。ApoE ε4與Tau蛋白 (神經元微管系統的重要蛋白) 相互作用能導致神經原纖維纏結(NFTs)的形成[21]。

3.2.2 保護性等位基因作用機制: 在結構穩定性方面,ApoE ε2最穩定,ApoE ε3其次, ApoE ε4最不穩定[21],ApoE ε2、ApoE ε3 能夠抑制Aβ的聚集,對神經細胞起保護作用[22]。在與Tau 蛋白結合及相互作用方面ApoE ε3較 ApoE ε4有更強的與Tau 蛋白的親和力[23]。另有研究表明,在老年斑區域附近的 ApoE 能夠通過其受體傳達一種慢信號, 該信號可以增強或減弱激酶的某些磷酸化底物,最終導致Tau蛋白磷酸化程度的變化,而ApoE ε2 被認為能夠減少磷酸化GSK23β及CDK5, 從而降低Tau 的磷酸化[24]。ApoE ε3 可以促進軸突的伸展,使微管結構穩定,防止Tau蛋白過度磷酸化[21]。

3.3 適用性評價 納入的19項研究人群來源于美洲、歐洲、亞洲、非洲等世界各地,具有人群普遍性,單個研究NOS評價評分高,整體研究質量高,數據與數據效應合并所得結論較為客觀可靠。

3.4 分析結果對AD基礎及臨床研究的意義:據上述研究結果,今后可以從以下三方面入手,從源頭及中間環節上多途徑多靶點高效防治AD。

3.4.1 改變危險等位基因結構:研制可改變ApoE ε4等位基因112和 158位點上的氨基酸的藥物,從而使其轉換為無害甚至保護AD的等位基因(或基因型);通過藥物等調控ApoE ε4不穩定的過渡態結構,使其結構穩定等,降低其致病活性,減少膜結構的破壞,增加其對蛋白水解酶的敏感性。

3.4.2 干預危險等位基因的作用途徑:ApoE ε4通過多種機制參與了體內一些重要生理代謝活動,如細胞膜的脂質代謝、膽固醇代謝、雌激素代謝等,臨床上有人曾嘗試應用改變這些代謝途徑的藥物如他汀類降脂藥、雌激素替代治療等來部分阻斷危險基因對AD發病的促進作用,但亦有報道此類藥物應用于預防和治療AD過程中會產生一些不良反應:如他汀類藥物透過了血腦屏障,影響腦細胞膜脂代謝,降低了膜穩定性,從而加重 AD 病情[21];雌激素替代治療可能會引發其他類疾病，如癌癥以及血栓等。所以仍需進一步研發療效確切且不良反應小的新一代藥物。

3.4.3 加強保護性基因作用途徑:進一步研發類似ApoE ε2、ε3作用機制的藥物,如與Tau蛋白有高度親和力,可避免Tau被過度磷酸化的藥物;因ApoE 是通過與其受體的結合抑制 Tau 的相關激酶, 從而調控神經細胞內 Tau 蛋白的磷酸化水平[27],因此可研究調控相關激酶如P35、P2GSK23β、CDK5活性的藥物以進一步調控Tau 蛋白的磷酸化水平。

3.5 局限性評價 (1)部分亞組納入研究存在異質性;(2) Meta分析納入研究結果多為已發表的陽性結果,未發表的陰性結果研究欠缺,增加了研究的偏倚;(3) 本次Meta分析納入研究較少,納入研究的樣本量不足夠大。

綜上所述,ApoE基因多態性與AD的發生密切相關。ApoE ε4等位基因及ε4/ε4、ε2/ε4、ε3/ε4基因型是AD的危險因素,ApoE ε2、ε3等位基因及ε2/ε2、ε3/ε3、ε2/ε3基因型是AD發病的保護因素。ApoE基因多態性對AD發病影響的作用機制復雜,本次研究闡述了ApoE各等位基因及基因型與AD發病的關系,對進一步研發針對基因作用機制的藥物以防治AD有一定的參考價值。

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