開封市漢族育齡女性谷胱甘肽硫轉移酶基因多態性分析

郝建民，邢宇瑞，邱娟，張琰，齊琳，祁蕊，郭華娟，魯衍強，胡季芳

(1.開封市婦幼保健院 婦產科，河南 開封 475002；2.上海張江普匯轉化醫學研究院，上海 201314)

谷胱甘肽硫轉移酶(glutathione-S-transferase，GST)是體內生物轉化過程中Ⅱ相代謝酶的主要成員，在肝臟中含量最高，約占肝臟可溶性蛋白的5%。基因毒性和細胞毒性環境物質，尤其是各類環境致癌物及其親電子性的代謝物，在GST的催化下轉化為親水物質，從膽汁或尿液中排泄。GST基因多態性導致個體不同的酶活性[1]，與腫瘤[2]、哮喘[3]、糖尿病[4]、出生缺陷[5]、低出生體質量[6]、早產[7]等多種疾病發生以及藥物代謝水平密切相關。本研究以開封市漢族育齡女性為對象，開展GSTM1、GSTT1和GSTP1基因多態性的分子流行病學調查，獲取本地區的群體遺傳學特征，豐富中國少數民族遺傳數據庫，并為個體化醫療保健和疾病的一級預防提供依據。

1 資料與方法

1.1 研究對象選取2018年3月至2019年12月在開封市婦幼保健院進行圍孕期保健的漢族健康女性506名，采集口腔黏膜細胞。排除嚴重感染性疾病、自身免疫性疾病、內分泌系統疾病、遺傳性及先天性疾病、HIV感染，排除與GST基因相關的肝癌、肺癌、膀胱癌、哮喘、白內障[8]、糖尿病、心血管疾病[9]、精神病[10]等。受檢者均簽署知情同意書。本研究符合《赫爾辛基宣言》。

1.2 檢測方法采用硅膠吸附法提取口腔黏膜細胞樣本的基因組DNA。采用熒光定量PCR技術，檢測GSTM1、GSTT1和GSTP1A313G基因多態性。相關儀器、試劑均購自美國ABI公司。

1.3 統計學分析采用HaploView 4.2軟件進行Hardy-Weinberg平衡分析。使用SPSS 19.0軟件分析基因型和等位基因頻率，采用χ2檢驗，P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 Hardy-Weinberg平衡分析入組對象的GSTP1A313G基因多態性分布符合遺傳平衡(P>0.05)，說明數據來自同一孟德爾群體，樣本具有群體代表性。見表1。

表1 Hardy-Weinberg平衡分析

2.2GSTM1、GSTT1和GSTP1A3133G基因多態性GSTM1和GSTT1缺失基因型(--)的頻率分別為57.5%和47.0%。GSTP1A313G基因位點突變純合子GG基因型頻率為3.2%，其中等位基因G的頻率為17.3%。見表2。

表2 GSTM1、GSTT1和GSTP1基因多態性頻率[n(%)]

2.3GSTM1和GSTT1基因的聯合表達GSTM1和GSTT1同時缺失基因型(--/--)頻率為28.5%。χ2檢驗結果顯示，GSTM1和GSTT1基因型在研究人群中的分布相互獨立，無明顯關聯(χ2=0.057，P=0.200)。見表3。

表3 GSTM1和GSTT1基因多態性的聯合表達[n(%)]

3 討論

GST是由23～29 kDa的不同亞基構成的二聚體，有一個超基因家族編碼。根據所編碼蛋白化學性質、氨基酸順序及酶動力學特性分為α、μ、π、δ、θ、κ、ζ和ω共8個家族成員[11]。GSTM1屬于μ家族，位于染色體1p13.3位置。GSTT1屬于θ家族，位于染色體22p11.23位置。GSTP1屬于π家族，位于染色體11q13位置。3個編碼酶的主要功能是使各類親電子化合物，如致癌物、藥物、環境毒素、氧化鏈產物等，與谷胱甘肽結合并進入下一個代謝步驟。GSTM1和GSTT1的多態性表現為部分或全部基因缺失，是由于基因兩側的兩段高度同源序列發生重組而導致[12]。GSTP1第5號外顯子A331G多態性導致底物結合區的Ile變為Val，影響親電子結合位點的空間距離和結構。這些基因多態性對親電子致癌物和環境毒物的代謝造成影響，與多種類型的癌癥發生相關。譬如，GSTM1基因缺失與吸煙在胃癌的發生發展過程中具有協同作用，GSTM1和GSIT1同時缺失的個體患胃癌[13]、肝癌[14]的危險性顯著增加。GSTP1主要存在于肺和胎盤中，作為重要的多環芳烴代謝酶，是中國人群的肺癌易感因素[15]。

研究表明，GST基因多態性分布具有明顯的種族特異性[16]。黃種人(57%)和白種人(46.6%～53.7%)GSTM1缺失基因型頻率相近，高于黑種人(27.6%)[17-18]。黃種人(49%)的GSTT1缺失基因型頻率高于黑種人(24.1%)和白種人(13.3%～14.7%)[17-18]。GSTM1和GSTT1同時缺失基因型的頻率在3種人種中的分布與GSTT1相似，黃種人(19%～29%)高于白種人(5.10%～7.50%)和黑種人(3.9%)[17-19]。GSTP1313G等位基因頻率黑種人(52%)高于白種人(33%)和黃種人(18.7%)[20]。根據本分析，開封市漢族育齡女性GSTM1缺失基因型頻率為57.5%，與北京(59.3%)[21]、上海(54.4%)[22]、廣州(50.3%)[23]等地相近，低于貴州(69.1%)[24]。開封市漢族育齡女性GSTT1缺失基因型頻率為47.0%，與上海(48.4%)[21]、深圳(48.6%)[6]相近，低于北京(58.4%)[16]。開封市漢族育齡女性GSTP1A313G基因位點突變純合子GG基因型頻率為3.2%，其中G等位基因頻率為17.3%。GSTM1和GSTT1同時缺失基因型頻率為28.5%，其中GSTP1133G等位基因頻率為8.5%，這些屬于毒物代謝能力很弱的高危人群，應針對性地加強疾病預防。

綜上所述，開封市漢族女性GST基因相關位點多態性分布雖與全國已有研究報道的地域數據相近，但其風險基因型占比仍然較高，這類人群對環境毒物的解毒能力較低，在孕期更易發生不良孕產及出生缺陷。通過檢測GST基因多態性，可以評估毒物代謝能力、相關疾病風險以及藥物代謝水平。通過調查GST基因多態性分布，可以為基于群體遺傳特征的個體化醫療和保健提供依據，包括針對性地開展健康教育，提高居民環境與健康素養水平，主動規避不良環境暴露，以及開展靶向營養干預和疾病一級預防等。