肥胖和認(rèn)知功能相關(guān)基因及其交互作用與輕度認(rèn)知功能障礙的相關(guān)性研究*

孫曉婭 向瑩君 王立群 謝 延

隨著人口老齡化進(jìn)展加速,以阿爾茨海默病(老年癡呆)為代表的老齡相關(guān)疾病患病人數(shù)急劇增多，已成為嚴(yán)重威脅老年人群身心健康的重要公共衛(wèi)生問題[1]。輕度認(rèn)知功能障礙(Mild Cognitive Impairment, MCI)是個(gè)體正常老化與癡呆的過渡階段[2]，是目前開展認(rèn)知功能障礙防治的最佳階段。MCI受多種因素的影響，包括遺傳、生活方式、肥胖和年齡等[3，4]。既往研究發(fā)現(xiàn)多個(gè)基因單核苷酸多態(tài)性(Single Nucleotide Polymorphisms，SNP)與MCI顯著關(guān)聯(lián)[5]。聚集素(Clusterin，CLU)基因多態(tài)性(rs9331888)與β淀粉樣蛋白積聚和海馬萎縮相關(guān)而影響認(rèn)知功能[6]。磷酸二酯酶7A(Phosphodiesterases,7A)基因多態(tài)性(rs10808746)表達(dá)產(chǎn)物可通過調(diào)節(jié)炎癥和氧化損傷而影響認(rèn)知功能[7]。線粒體外膜轉(zhuǎn)位酶40(The Outer Mitochondria Membrane 40 Homolog，TOMM40)基因多態(tài)性(rs11556505)在白種人和亞洲人群中與阿爾茨海默病顯著相關(guān)[8]。分揀蛋白受體1基因(Sortilin-related Receptor1 Gene，SORL1)基因多態(tài)性(rs985421)能通過與淀粉樣前體蛋白(Amyloid Precusor Protein，APP)相互作用影響認(rèn)知功能[9]。髓樣細(xì)胞表達(dá)的觸發(fā)受體2(Triggering Receptor Expressed on Myeloid Cells2，TREM2)基因多態(tài)性可能通過影響蛋白聚集形成微管導(dǎo)致認(rèn)知功能損傷[10]。更有研究表明肥胖狀態(tài)下脂肪組織中線粒體代謝紊亂，引起體內(nèi)鈣動(dòng)態(tài)失衡，導(dǎo)致細(xì)胞凋亡和記憶障礙[11]。但對(duì)基因與環(huán)境、基因與基因交互與MCI之間的關(guān)聯(lián)性等方面的研究并沒有充分報(bào)道。本文旨在探討肥胖與基因、基因與基因之間的交互作用與MCI的相關(guān)性，為開展人群認(rèn)知功能障礙的精準(zhǔn)預(yù)防提供參考。

1 對(duì)象與方法

1.1 對(duì)象 選取2013～2015年期間寧夏回族自治區(qū)銀川市和吳忠市部分社區(qū)基本公共衛(wèi)生健康體檢者(此項(xiàng)體檢系國家基本公共衛(wèi)生服務(wù)之一，轄區(qū)內(nèi)年齡≥55歲的居民均可免費(fèi)接受體檢)，本研究共納入1 665名社區(qū)居民。納入標(biāo)準(zhǔn)：年齡≥55歲，具有當(dāng)?shù)貞艏用瘢慌懦龢?biāo)準(zhǔn)：嚴(yán)重精神疾病史者；嚴(yán)重聽力、視力和語言障礙者以及因嚴(yán)重軀體疾病而無法完成調(diào)查者。最終1 414名受試者完成全部研究流程納入最后分析，其中男729名(51.56%)，女685名(48.44%)；平均年齡為(63.28±4.62)歲；文化程度文盲802名(56.72%)，小學(xué)353名(24.97%)，初中178名(12.59%)，高中及以上81名(5.72%)；獨(dú)居178名(12.59%)；婚姻次數(shù)一次1 382名(97.74%)，兩次32名(2.26%)。

1.2 方法

1.2.1 一般情況調(diào)查 采用自制一般情況調(diào)查表，主要包括年齡、性別、文化程度、是否獨(dú)居、婚姻次數(shù)等。

1.2.2 認(rèn)知功能評(píng)估 所有受試者完成簡易精神狀況檢查量表(Mini-Mental State Examination，MMSE)和日常生活能力量表(Activity of Daily Living Scale, ADL)的測(cè)評(píng)。MMSE是目前使用最廣泛的可信度和效度較好的認(rèn)知功能障礙篩查工具。測(cè)試受試者的定位能力、記憶能力、注意和計(jì)算能力、語言能力和空間構(gòu)建能力；總分0～30分，評(píng)分越高提示認(rèn)知功能越好。ADL量表評(píng)估老年人群日常生活能力，由6項(xiàng)軀體生理問題和8項(xiàng)工具性日常生活活動(dòng)能力問題構(gòu)成，評(píng)估的內(nèi)容包括如廁、洗澡、洗衣、做飯、打電話、逛街、坐公交、吃藥、理財(cái)?shù)取？偡址秶?4～56分，評(píng)分越高提示生活能力越差。

參考Peterson RC等[12]關(guān)于MCI的判定標(biāo)準(zhǔn)：(1)主訴有記憶障礙；(2)日常生活不受影響；(3)達(dá)不到癡呆的診斷標(biāo)準(zhǔn)；并同時(shí)考慮我國居民的受教育水平，(4)對(duì)于文盲MMSE≤17分，小學(xué)文化程度者M(jìn)MSE≤20分，中學(xué)及以上文化程度者M(jìn)MSE≤24分判定為MCI[13]。且本文所研究的MCI均為遺忘型MCI。

1.2.3 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查方法 在當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)衛(wèi)生服務(wù)中心/鄉(xiāng)鎮(zhèn)衛(wèi)生院工作人員的配合下，在研究對(duì)象參加體檢過程中，由統(tǒng)一培訓(xùn)的醫(yī)學(xué)生完成認(rèn)知功能的測(cè)評(píng)和一般情況調(diào)查表。所有參試對(duì)象均簽署知情同意書，由寧夏醫(yī)科大學(xué)生物醫(yī)學(xué)倫理專業(yè)委員會(huì)(寧醫(yī)人字2015-151號(hào)，2018-115號(hào))審核并監(jiān)督。

1.2.4 肥胖及空腹血糖測(cè)量 使用電子體脂秤測(cè)量體質(zhì)量和身高，計(jì)算身體質(zhì)量指數(shù)(Body Mass Index, BMI)=體質(zhì)量/身高2(kg/m2)。參照《中國成人超重與肥胖防治指南》[14]中關(guān)于肥胖的標(biāo)準(zhǔn)為：BMI=28 kg/m2。空腹血糖(FPG)的檢測(cè)使用全自動(dòng)生化分析儀(Hitachi 7180自動(dòng)生化分析儀，日本)，F(xiàn)PG>6.2 mmol/L判定為空腹血糖異常[15]。

1.2.5 基因多態(tài)性檢測(cè) 留取受試者空腹靜脈血樣，采用試劑盒(Wizard，Genomic DNA Purification Kit)法提取外周血粒細(xì)胞DNA保存?zhèn)溆茫徊捎肕assARRAY飛行時(shí)間質(zhì)譜系統(tǒng)完成SNPs的基因分型,所有檢測(cè)均由武漢華大醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)所有限公司完成。本次研究共納入5個(gè)易感基因位點(diǎn)：rs9331888，rs11556505，rs10808746，rs985421和rs9877502。根據(jù)研究對(duì)象的基因型計(jì)算各組的基因型和等位基因頻率，并進(jìn)行Hardy-Weinberg遺傳平衡性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果

2.1 一般人口學(xué)資料比較 1 414名受試者中有223例(15.77%)符合MCI判定標(biāo)準(zhǔn)，男性檢出率(19.48%，142/729)高于女性(11.82%,81/685)；肥胖者240例，檢出率16.97%。MCI組與非MCI組在性別、文化程度方面比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)。見表1。

表1 一般人口學(xué)資料比較

2.2 各SNPs基因型與等位基因頻率分布 經(jīng)檢驗(yàn)，MCI組與非MCI組基因型、等位基因頻率符合Hardy-Weinberg遺傳平衡性檢驗(yàn)，結(jié)果顯示各基因型群體遺傳平衡(rs9331888：χ2=0.01，P>0.05；rs11556505：χ2=0.22，P>0.05；rs10808746：χ2=0.69，P>0.05；rs985421：χ2=1.10，P>0.05；rs9877502：χ2=0.21，P>0.05)。在MCI組，rs9331888 CG基因型占比最大(52.91%)，rs11556505 CC基因型占比最大(81.61%)，rs10808746 GA基因型占比最大(45.29%)，rs985421 GG基因型占比最大(75.34%)，rs9877502 GG基因型占比最大(50.67%)。除rs985421等位基因外，MCI組與非MCI組各SNP的基因型與等位基因頻率分布比較，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。見表2。

表2 各基因型與等位基因頻率分布[n(%)]

2.3 SNPs與MCI關(guān)聯(lián)的多因素分析 多因素Logistic回歸分析年齡、性別等因素與MCI的相關(guān)性，控制了年齡、性別(0=男、1=女)、文化程度(1=文盲、2=小學(xué)、3=初中、4=高中及以上)、是否獨(dú)居(0=否，1=是)、婚姻次數(shù)(1=1次，2=2次)、是否肥胖(0=否，1=是)和FPG異常(0=正常，1=異常)后，結(jié)果顯示肥胖與MCI不存在顯著關(guān)聯(lián)，但年齡、性別、rs985421與MCI存在關(guān)聯(lián)(P<0.05)。見表3。

表3 MCI影響因素的非條件Logistic回歸分析(n=1 414)

2.4 基因多態(tài)性與肥胖、基因與基因交互作用與MCI關(guān)聯(lián)的多因素分析 采用非條件Logistic回歸模型控制了年齡、性別、文化程度、是否獨(dú)居、婚姻次數(shù)、FPG異常等變量，分別構(gòu)建了15個(gè)主要的交互作用模型分析肥胖與基因，基因與基因之間的交互作用，結(jié)果顯示rs985421 A等位基因攜帶與rs9877502 A等位基因攜帶存在顯著交互作用(P=0.030，OR=0.47)，即同時(shí)具有這兩種等位基因的人群MCI患病風(fēng)險(xiǎn)是不同時(shí)具備這兩種等位基因人群的0.47倍。見表4。

表4 基因與基因、基因與肥胖之間交互作用的非條件Logistic回歸分析(n=1 414)

3 討論

本研究分析了MCI人群與非MCI人群在年齡、性別、文化程度、婚姻次數(shù)、是否獨(dú)居、肥胖、FPG異常等因素間的差異，肥胖和基因多態(tài)性及其交互作用與MCI的相關(guān)性，Logistic回歸結(jié)果顯示rs985421為MCI的獨(dú)立影響因素，且rs985421與rs9877502存在顯著交互作用。

MCI是由環(huán)境因素和遺傳因素共同作用的結(jié)果，其發(fā)生與發(fā)展受多種因素的影響，且這些因素之間存在復(fù)雜的基因-基因，基因-環(huán)境之間的交互作用。既往研究顯示肥胖可能是老年人遺忘性MCI的潛在危險(xiǎn)因素[16]，本研究結(jié)果未顯示肥胖與MCI存在相關(guān)，與既往研究結(jié)果不一致，可能與本研究納入人群、樣本量以及肥胖的分型不同有關(guān)。根據(jù)體內(nèi)脂肪的分布位置不同，肥胖分為全身性肥胖、向心性肥胖，既往研究提示與全身性肥胖相比，向心性肥胖與高血壓、腦卒中等慢性病關(guān)聯(lián)緊密，進(jìn)而與認(rèn)知功能障礙相關(guān)[17]。有研究發(fā)現(xiàn)多個(gè)SNP與認(rèn)知功能障礙的易感性有關(guān)，如TOMM40基因表達(dá)的異常直接影響到線粒體蛋白質(zhì)輸入功能致線粒體功能障礙，產(chǎn)生更多的氧自由基從而影響腦組織正常功能[18]。Ma XY等[19]發(fā)現(xiàn)TOMM40基因多態(tài)性(rs11556505)與中國北方漢族人群晚發(fā)型阿爾茨海默病顯著關(guān)聯(lián)。本研究發(fā)現(xiàn)SORL1基因的rs985421與MCI存在關(guān)聯(lián)(P<0.05)，與既往研究結(jié)論一致。SORL1基因能通過與APP相互作用，調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)APP的運(yùn)輸和定位，具有抑制淀粉樣病變的作用[10]，減少溶解性APP及淀粉樣蛋白的生成。

然而，不同人群中有關(guān)SNPs與認(rèn)知功能障礙關(guān)聯(lián)存在不一致性，如一項(xiàng)針對(duì)中國藏族人群的研究發(fā)現(xiàn)rs9331888 G基因可能降低阿爾茨海默病的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)[20]，而對(duì)新疆漢族及哈薩克族人群的研究提示rs9331888位點(diǎn)與阿爾茨海默病無關(guān)聯(lián)[21]。本研究未發(fā)現(xiàn)rs9331888、 rs11556505、rs10808746和rs9877502與MCI存在關(guān)聯(lián)，可能與研究對(duì)象差異有關(guān)。本研究對(duì)象均為寧夏回族自治區(qū)的少數(shù)民族，其各基因型和等位基因頻率分布可能與其他地區(qū)人群不同，且飲食結(jié)構(gòu)中脂肪攝入量高于一般漢族人群[22]。另外，不同基因多態(tài)性在人群中比例不同，導(dǎo)致相同樣本量情況下其統(tǒng)計(jì)效率不同，可能需要今后大樣本人群進(jìn)一步驗(yàn)證。

既往研究提示基因與基因交互作用與認(rèn)知功能障礙的發(fā)生顯著相關(guān)，如載脂蛋白E(Apolipoprotein E，ApoE)基因與跨膜4A(Membrane-Spanning 4-domains Subfamily A, MS4A)基因多態(tài)性存在顯著交互作用[23]，ApoE參與神經(jīng)元完整性和再生過程，MS4A家族參與細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，兩者相互作用加速對(duì)突觸功能的影響增加認(rèn)知功能障礙發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。本研究發(fā)現(xiàn)SORL1基因的rs985421與TREM2基因的rs9877502之間存在交互作用(P<0.05)。在一項(xiàng)用β-淀粉樣前體蛋白處理小膠質(zhì)細(xì)胞的體外實(shí)驗(yàn)中，β-淀粉樣前體蛋白引起全身炎癥潛在加速AD的發(fā)展，而TREM2對(duì)炎癥存在負(fù)調(diào)節(jié)作用可以減緩AD的發(fā)展[24]，在一定程度上支持本研究的發(fā)現(xiàn)。

本研究以社區(qū)自然人群為對(duì)象，分析了肥胖與基因、基因與基因的交互作用對(duì)MCI患病風(fēng)險(xiǎn)的影響，對(duì)開展認(rèn)知功能障礙的精準(zhǔn)預(yù)防提供了參考。然而，研究尚存在幾個(gè)方面的不足：首先，研究沒有充分考慮到肥胖的程度和類型，無法提供劑量-反應(yīng)關(guān)系的證據(jù)和足夠的統(tǒng)計(jì)功效，需要在今后的大樣本研究中驗(yàn)證；其次，文中研究對(duì)象的來源系非隨機(jī)樣本，其代表性尚不能完全外推到其他人群；最后，雖然基因多態(tài)性是與生俱來的遺傳特征，然而由于現(xiàn)況研究設(shè)計(jì)本身的局限性，尚不能做暴露與結(jié)局之間的因果推論，需要前瞻性研究結(jié)果進(jìn)一步驗(yàn)證。

致謝：本研究實(shí)施過程中受到銀川市興慶區(qū)和吳忠市利通區(qū)疾控中心和社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)中心的大力支持，使得現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的收集順利完成，在此表示衷心的感謝。感謝復(fù)旦大學(xué)高俊嶺博士在數(shù)據(jù)分析過程中給予的指導(dǎo)。