FTO基因多態性對低出生體重及肥胖的影響

吳滿武，蔣葉均，杜和春，傅奇琴

(紹興市婦幼保健院，浙江 紹興 312000)

全世界每年超過3 000萬個小于胎齡兒出生，我國低出生體重的發生率為5.87%～11.8%,其中以出生體重1 500～2 500g者居多。新生兒期的低出生體重兒童80%～90%會出現體重“反跳”現象，低出生體重兒在成年后出現肥胖的風險更高[1]，而肥胖與糖尿病、高血壓、心血管疾病有密切聯系[2]。2007年，Frayling等報道肥胖基因(fat mass and obesity associated，FTO)的第一個內含子序列中以rs9939609為代表的10個SNP與肥胖有關，rs9939609的A等位基因為風險基因。Oliver等[3]報道FTO基因rs9939609 A等位基因能夠降低出生體重同時增加兒童及成年期肥胖和代謝綜合征的風險，提示遺傳因素對低出生體重可能有重要影響。近年來，許多研究報道了FTO基因rs9939609與兒童肥胖的研究[4-9]，但尚無在低出生體重新生兒中進行長期隨訪，觀察FTO基因多態性與體重、體質量指數(body mass index,BMI)及身高增加的相關性研究。本文針對紹興地區175例低出生體重兒童及200例健康兒童進行FTO基因rs9939609單核苷酸多態性分析，探討其對低出生體重及生長指標的影響。

1研究對象與方法

1.1研究對象

研究對象來源于2012年12月至2015年12月在浙江省紹興市婦幼保健院產科出生的新生兒375例。所有新生兒母親均為漢族，其中初產婦為300例(80%)，經產婦為75例(20%)；年齡為25～38歲，平均年齡為(30.5±8.2)歲；孕周為37～41周，平均孕周為(38.2±2.7)周。新生兒均在孕37周后出生，狀態良好，外形無畸形。根據出生體重標準參考文獻，小于胎齡兒為出生體重<2 500g，正常出生體重兒為2 500g≤出生體重<4 000g，175例新生兒為低出生體重兒(小于胎齡兒)，歸為低出生體重組，200例健康出生體重兒為對照組。收集嬰兒出生及生后3月齡、6月齡、12月齡、18月齡、24月齡體重和身高數據，計算BMI。所有納入研究的嬰兒，都是足月出生(懷孕37周以后出生)，生后1min和5min Apgar評分≥9，母親和嬰兒都沒有并發癥。本研究得到醫院倫理委員會批準，并獲得研究對象的父母同意。

1.2 DNA提取及FTO基因rs9939609多態性位點檢測

經知情同意后，375例新生兒出生后72h，采用一次性醫用三棱針腳后跟采血500μL，乙二胺四乙酸二鉀(EDTA-K2)抗凝，放置在-80℃低溫冰箱保存，采用聚合酶鏈式反應(PCR)直接測序，使用QIAamp Blood DNA Mini kit(Qiagen GMBH,Hilden,Germany)提取外周血白細胞基因組DNA,通過PCR檢測FTO基因rs9939609多態性位點，上游引物：Forward primer 5′CTGGCTCTTG￣AATGAAATAGGA3′,下游引物：Reverse primer 5′CAGCTATTTGCA￣TTTCAG￣TTTG3′[英濰捷基(上海)貿易有限公司合成]，擴增片段長度252bps,采用25μL反應體系，擴增程序如下：95℃變性5min,再95℃變性30s,55℃退火30s,72℃延伸30s,共30個循環，最后延伸5min。擴增產物用QIAquick Gel Extraction Kit割膠純化，ABI3730XL測序儀(Applied Biosystems,Foster City,CA)進行測序。測序的序列如下：AAGTGAGAAAACAACTCTTTTTGAGCTGTG￣AGGAATACTAGGAGAGGAGAAAGTGAGCTG￣TGTGTGCTGCCCATGGTGGTACGCTGCTAT￣GGTTCTACAGTTCCAGTCATTTTTGACAGC￣ATGGATTCAATGCAAAATGGCAACACACAC￣TCTGTATCTTTTGGCAGATCAGAACATAATG￣AAAATAAAATAAAAAAATTCAAAACTGGCT￣CTTGAATGAAATAGGATTCAGAAGAGATGA￣TCTCAAATCTACTTTATGAGATAATGTCCT￣TTTTAAAAATAAACACTAACATCAGTTATG￣CATTTAGAATGTCTGAATTATTATTCTAGG￣TTCCTTGCGACTGCTGTGAATTT[A/T]GTGATGCACTTGGATAGTCTCTGTTACTCT￣AAAGTTTTAATAGGTAACAGTCAGAAAAT￣GGAGTGGGAGAGCATAAAAGCAAACTGAA￣ATGCAAATAGCTGGTACCCTGAAGCCATTA￣ACTTTAAGCTGGTTATTCCGACCTACTGTT￣TGGACATAAGATGGTAGAGAGGCTGAGTGT￣GACTTGAACATTTGTTCCTTAGAAACACCA￣TCCTTGGGCTGGGCGCA。

1.3統計學方法

采用SPSS 21.0軟件包進行數據分析，正態分布計量資料采用χ±S表示，兩組間比較采用獨立樣本t檢驗，非正態分布資料組間比較采用秩和檢驗。計數資料組間比較采用χ2檢驗。基因型和等位基因分布的Hardy-Weinberg(H-W)平衡采用χ2檢驗。Logistic回歸模型分析基因型在共顯性模型、顯性模型及等位基因模型中的差異，計算比值比(odds ratio,OR)及95%可信區間(confidence intervel,CI)。以P<0.05為差異具有統計學意義。

2結果

2.1低出生體重組和對照組的一般特征比較

兩組嬰兒在出生身長、出生體重、BMI、頭圍、紅細胞(red blood cell,RBC)、血紅蛋白(hemoglobin,HGB)、血小板(blood platelet，PLT)差異均有統計學意義(均P<0.05)，見表1。

表1 低出生體重組和對照組的一般特征比較[n(%),χ±S]

注：白細胞(WBC)，丙氨酸氨基轉移酶(ALT)，天冬氨酸氨基轉移酶(AST)，膽固醇(CH)，甘油三脂(TG)，高密度脂蛋白(HDL)，低密度 脂蛋白(LDL)。

2.2 FTO基因 rs9939609多態性位點檢測結果

檢測到的rs9939609有3種基因型TT、AT及TT，低出生體重組和對照組的基因型頻率均符合Hardy-Weinberg平衡(P值分別為0.29、0.14)，說明樣本具有群體代表性。PCR直接測序結果見圖1。

2.3 FTO基因rs9939609多態性與低出生體重相關性

TT、AT和TT三種基因型在低出生體重組的分布頻率分別為0.726、0.240和0.034，而在對照組的分布頻率分別為0.815、0.165和0.020；等位基因位點T和A的分布頻率在低出生體重組分別為0.846和0.154，而在對照組的分布頻率分別為0.897和0.103。統計分析顯示，在共顯性模型中兩組基因頻率分布差異無統計學意義(P>0.05)；在顯性模型中，兩組基因頻率分布差異具有統計學意義(χ2=4.254，P<0.05)，相對TT基因型而言，AA+AT基因型可能增加低出生體重發生的危險性(OR=1.722，95%CI：1.054～2.811，P<0.05)。兩組間等位基因頻數分布差異具有統計學意義(χ2=4.525，P<0.05)，相對于T等位基因，A等位基因可能增加低出生體重發生的危險性(OR=1.597，95%CI：1.035～2.466，P<0.05)，見表2。

注：A為TT基因型；B為AT基因型；C為AA基因型。

圖1 FTO基因多態性位點rs9939609基于聚合酶鏈反應產物結合基因測序結果

Fig.1 Results of FTO gene polymorphism site rs9939609 based on polymerase chain reaction product combining gene sequencing

表2 FTO基因rs9939609多態性與低出生體重關系[n(%)]

注：“/”表示該項無結果。

2.4 FTO基因位點rs9939609與新生兒代謝指標之間的關系

攜帶TA/AA基因型和TT基因型嬰兒的RBC、HGB、WBC、PLT、ALT、AST、CH、TG、HDL和LDL指標比較差異均無統計學意義(均P>0.05)，見表3。

2.5 FTO基因rs9939609多態性與出生后2年隨訪肥胖指標的相關性研究

隨訪出生、3月齡、6月齡、9月齡、12月齡、18月齡及24月齡的體重和身高，計算BMI，分析FTO基因rs9939609與肥胖指標的相關性。攜帶AA+AT基因型的嬰幼兒體重與攜帶TT基因型的比較差異均無統計學意義(均P>0.05)。從身高變化來看，攜帶AA+AT基因型幼兒9月齡、12月齡、18月齡及24月齡的身高均明顯低于TT基因型(均P<0.05)；從BMI變化來看，攜帶AA+AT基因型幼兒9月齡、12月齡、18月齡及24月齡的BMI均明顯高于TT基因型(均P<0.05)，見表4。

表3 FTO基因rs9939609與新生兒代謝指標之間的關系(χ±S)

Table 3 Relationship between FTO gene rs9939609 and neonatal metabolic indexes(χ±S)

變量 FTO rs9939609 基因型 TT(289)AT+AA(76+10)tPRBC(×1012/L)4.5±0.94.6±0.90.500.38HGB(g/L)155±33158±320.400.46WBC(×109/L)11.0±3.710.8±3.50.300.63PLT(×109/L)264±82260±870.300.66ALT(U/L)11.0±5.310.6±4.90.400.49AST(U/L)34.0±17.833.7±15.50.200.91CH(mmol/L)2.7±0.72.7±0.60.400.41TG(mmol/L)0.5±0.30.5±0.30.100.97HDL(mmol/L)1.0±0.30.9±0.31.500.14LDL(mmol/L)1.3±0.41.2±0.30.500.40

3討論

3.1 FTO基因rs9939609與兒童肥胖的相關性

低出生體重發生率是婦幼衛生監測系統的一項重要內容，低出生體重多伴有宮內營養不良或部分器官發育不成熟，0～6歲的低出生體重兒童體格發育與同齡足月正常出生體重兒童相比存在一定的差距。低出生體重的發生可能與孕期高血壓、雙胎或多態、早產、孕期母親增重增加、孕期食欲下降及遺傳因素有關[10]。2007年Fraling等在對兒童的研究中發現，FTO基因rs9939609與肥胖癥關系在嬰兒出生時并不明顯，但在出生兩周后，FTO基因rs9939609風險基因攜帶者可表現出身體結構與脂肪量的增加，對肥胖相關因素的影響持續至兒童期及青春期，但隨著年齡的增長而減弱。目前國內有對兒童期和青春期FTO基因rs9939609與肥胖癥的關系研究，曹凌峰等于2010年和吳燕明等[11]2014年均報道了北方漢族的少年兒童FTO基因rs9939609與肥胖存在相關性，Wang等于2012年對1 688名上海兒童基因位點研究顯示，FTO基因rs9939609和TMEM 18rs6548238 與兒童肥胖指標(體重、BMI等)存在相關性。此外Xi等于2010年和Fang等于2010年研究均發現中國兒童FTO基因rs9939609與肥胖密切相關，但認為其作用小于白種人。針對出生后至兒童期的研究較少，本文提出假設，胎兒期FTO基因rs9939609位點的遺傳變異影響新生兒出生體重，FTO基因通過調控胎兒宮內的能量代謝，導致低出生體重兒的發生，并隨訪至出生后24個月。幼兒早期發育受環境因素影響小，觀察FTO基因rs9939609對肥胖指標的影響。

3.2 FTO基因 rs9939609多態性與低出生體重關系

本研究對175例低出生體重兒及200例健康嬰兒進行FTO基因rs9939609多態性分析，FTO基因rs9939609在低出生體重組和對照組中基因頻率分別為：AA型為0.034、0.020，AT型為0.240、0.165，TT型為0.726、0.815，兩組基因型頻率分布差異在共顯性模型中無統計學意義(P>0.05)，但在顯性模型中差異具有統計學意義(P<0.05)，相對TT基因型而言，AT+AA能增加低出生體重的風險(OR=1.722，95%CI：1.054～2.811，P<0.05)；而兩組間等位基因頻數也有顯著性差異(P<0.05)，相對于T位點而言，A位點可能是低出生體重的危險等位位點(OR=1.597，95%CI：1.035～2.466，P<0.05)。Oliver等[3]研究FTO基因rs9939609位點變異與出生體重相關性發現，AA、AT基因型攜帶者出生體重均明顯低于TT基因型的，且每個A等位基因會降低79g體重(95%CI：-129～-30g),認為FTO rs9939609與低出生體重相關，與本文結論相似。該觀點提示了FTO基因rs9939609 A等位基因影響出生體重，這可能由于FTO基因通過調控胎兒宮內能量代謝，降低胎兒體重，導致低出生體重的發生。Claudiu等[12]研究發現母親FTO rs9939609變異會降低胎兒的BMI。康炎炎等于2014年研究胎盤FTO基因表達與出生體重相關性得出：胎盤FTO基因mRNA表達量與出生體重呈正相關。于成華等[13]發現低出生體重組胎盤中FTO基因蛋白量顯著增加，這些觀點進一步證實了FTO基因表達調控胎兒宮內能量代謝，影響胎兒的生長發育。

3.3 FTO基因rs9939609多態性與肥胖指標的相關性

此外，本研究還進行了出生后24個月的隨訪研究，FTO rs9939609 AA+AT基因型攜帶者出生時體重、BMI和身高相比TT基因型均沒有顯示統計學差異(P>0.05)，并且AA+AT基因型攜帶者出生時代謝指標RBC、HGB、WBC、PLT、ALT、AST、CH、TG、HDL及LDJ與TT基因型比較均無統計學意義(均P>0.05)。Sebastian等[14]報道德國FTO基因rs9939609 AA和AT基因型嬰兒的出生體重及BMI與TT基因型相比，差異均無統計學意義，該結論與本文一致。本研究還發現AA+AT基因型與幼兒9月齡時的BMI及身高相關，并且這種相關持續到24月齡。Hunt等于2008年研究發現美國人FTO基因rs9939609 A等位基因的頻率與增加的BMI相關，這種關聯直到成年一直存在。梁晶晶等[15]研究結果表明FTO基因rs9939609單核苷酸多態性影響兒童的BMI，且攜帶AT+AA基因型兒童BMI遠大于TT型，結果與本文相似，本文結果表明FTO基因rs9939609單核苷酸多態性對BMI及身長的影響在兒童身長的早期，預示未來肥胖的發生體現在BMI和身高的改變上。

本文首次報道了FTO基因rs9939609單核苷酸多態性對低出生體重發病的影響，并發現FTO rs9939609在出生9個月至24個月對BMI及身高起到一定的作用。本研究尚存在不足，首先FTO基因rs9939609 AA純合子只有10例，數量少，存在樣本抽樣誤差，人群存在異質性，在一定程度上會導致統計檢驗效能不足，重復性有待進一步擴大樣本量進行研究；其次，本課題未涉及母親因素對胎兒生長發育的影響及環境因素對嬰幼兒的影響，無法進一步探討遺傳、環境及兩者交互作用，這亦是未來進一步研究的方向；再者，本研究僅隨訪了出生后24個月的生長數據，隨訪周期短，未能收集2年后直至整個青春期的資料，從而不能分析FTO基因rs9939609單核苷酸多態性對整個生長發育期的影響。為了進一步揭示FTO基因rs9939609單核苷酸多態性對體重及肥胖的影響，有待更大規模的前瞻性研究驗證。