维吾尔族2型糖尿病相关基因的多态性及基因—基因、基因—环境交互作用研究

目的:探讨环境因素及CDKN2A/2B、CDKAL1、FTO基因多态性与维吾尔族2型糖尿病(T2DM)的关联,同时进一步分析CDKN2A/2B、CDKAL1、FTO基因的基因-基因、基因-环境间可能存在的交互作用对维吾尔族T2DM的影响,为开展维吾尔族糖尿病(DM)防治工作提供理论依据。方法:采用病例-对照研究设计,选择2012年3月至2013年9月期间在新疆医科大学第一附属医院、喀什第一人民医院新入院的维吾尔族T2DM 1,000例,选择同期在上述医院进行体检的非DM的维吾尔族1,010例作为对照。通过问卷调查、人体学指标测量、生化检查、调阅病历获得相关资料,并采用Sequenom MassARRAY○R SNP技术对所有研究对象进行CDKN2A/2B、CDKAL1、FTO基因的23个基因位点的多态性检测,选择符合Hardy-Weinberg平衡的22个位点进行进一步分析。采用2χ检验分析各位点基因型和等位基因的分布;采用Logistic回归分析环境因素、基因多态性与维吾尔族T2DM的关联;采用叉生分析和广义多因子降维法(GMDR)探讨三个基因的基因-基因、基因-环境的交互作用与维吾尔族T2DM的关联。结果:1)多因素Logistic回归结果提示,来自城市的人群较来自农村者发生T2DM的风险OR=0.462(P=0.018,95%CI:0.243～0.878)。随着文化程度的增高,患T2DM的风险OR=0.682(P=0.005,95%CI:0.521～0.893)。随着月收入的增高,患T2DM的风险增加2.885倍(P<0.001,95%CI:1.745～4.768)。有高血压、冠心病、痛风和DM家族史的患者发生T2DM的风险分别增加4.048倍(P<0.001,95%CI:2.356～6.956)、3.126倍(P=0.001,95%CI:1.559～6.270)、7.158倍(P=0.032,95%CI:1.187～43.168)、6.527倍(P<0.001,95%CI:3.703～11.506)。有吸烟史者发生T2DM的风险OR=0.446(P=0.009,95%CI:0.243～0.818)。主食为米饭者发生T2DM的风险增加4.061倍(P<0.001,95%CI:1.913～8.622)。随着每周进食糕点和蔬菜的次数减少,发生T2DM的风险增加1.503倍(P=0.026,95%CI:1.051～2.150)和3.143倍(P<0.001,95%CI:1.712～5.770)。随着腰围的增加,发生T2DM的风险增加1.051倍(P=0.007,95%CI:1.014～1.091)。随着尿蛋白程度的增加,发生T2DM的风险增加1.960倍(P=0.003,95%CI:1.260～3.050)。2)t2dm组中男性和女性相比,男性腰围、血肌酐、尿酸、甘油三酯、丙氨酸氨基转移酶水平高于女性(p<0.05),男性高密度脂蛋白水平低于女性(p<0.001),男性合并冠心病、血脂异常、饮酒史、吸烟史、工作压力、动脉粥样硬化的比例明显高于女性(p<0.001)。3)cdkn2a/2b基因位点rs10811661的基因型和等位基因在t2dm组和对照组分布有统计学差异(p=0.027和0.007),等位基因c较等位基因t发生t2dm的风险or=0.816(p=0.007,95%ci:0.705～0.945),等位基因t的频率为75.4%,介于hapmap中国人群(59.5%)和欧洲人群(80.1%)之间;rs564398基因型和等位基因频率在t2dm组和对照组的分布无统计学差异(p>0.05)。rs10811661共显性模型中携带基因型c/t、c/c较基因型t/t发生t2dm的风险or值分别为0.818(p=0.037,95%ci:0.677～0.988)和0.676(p=0.039,95%ci:0.466～0.980);加性模型中每增加一个c等位基因,发生t2dm的风险or=0.820(p=0.007,95%ci:0.709～0.948);显性模型中携带c等位基因者较未携带c等位基因者发生t2dm的风险or=0.794(p=0.012,95%ci:0.663～0.951);调整协变量后上述模型无统计学意义。cdkn2a/2b基因rs10811661与rs564398之间无明显连锁不平衡(d`=0.267,r2=0.007)。4)cdkal1基因rs10498701、rs10946398、rs2305955、rs34525680、rs4710944、rs4712556、rs6456397、rs7741604、rs7754840、rs9368222的基因型和等位基因频率在t2dm组和对照组分布均无统计学差异(p>0.05)。调整协变量后rs10946398在隐性模型中携带基因型c/c者发生t2dm的风险是基因型a/a+a/c者的1.476倍(p=0.016,95%ci:1.076～2.024);rs7754840在隐性模型中携带基因型c/c者发生t2dm的风险是基因型g/g+c/g者的1.464倍(p=0.017,95%ci:1.070～2.001);rs9368222在共显性模型中携带基因型a/a者发生t2dm的风险是基因型c/c者的1.422倍(p=0.044,95%ci:1.009～2.004),在隐性模型中携带基因型a/a者发生t2dm的风险是基因型c/c+a/c者的1.479倍(p=0.018,95%ci:1.069～2.045)。cdkal1基因rs10946398与rs7754840之间(d`=0.997,r2=0.991)、rs10946398与rs9368222之间(d`=0.926,r2=0.809)、rs7754840与rs9368222之间(d`=0.930,r2=0.809)有强连锁不平衡;三者间构建的单体型agc、cca、ccc、aga在t2dm组和对照组之间的分布均无统计学差异(p>0.05)。5)fto基因rs7195539基因型频率在t2dm组和对照组的分布有统计学差异(p=0.045),等位基因在两组间的分布无统计学差异(p=0.470);rs8050136基因型和等位基因在t2dm组和对照组的分布有统计学差异(p=0.018和0.005),携带等位基因a者发生t2dm的风险是携带等位基因c者的1.220倍(p=0.005,95%ci:1.063～1.401),等位基因a频率为29.7%,介于hapmap中国人群(13.9%)和欧洲人群(46.0%)之间;rs9939609基因型和等位基因在t2dm组和对照组的分布有统计学差异(p=0.006和0.001),携带等位基因a者发生t2dm的风险是携带等位基因t者的1.255倍(p=0.001,95%ci:1.095～1.438),等位基因a频率为31.8%,介于hapmap中国人群(15.0%)和欧洲人群(46.0%)之间;rs1421091、rs17218700、rs2665272、rs2689264、rs7203521、rs9934504、rs9940629的基因型和等位基因在t2dm组和对照组的分布无统计学差异(p>0.05)。调整包括bmi在内的协变量后,rs8050136在共显性模型中基因型a/a者发生t2dm的风险是基因型c/c者的1.486倍(p=0.043,95%ci:1.013～2.180),在隐性模型中基因型a/a者发生t2dm的风险是基因型c/c+a/c者的1.470倍(p=0.041,95%ci:1.016～2.126);rs9939609在共显性模型中基因型a/a者发生t2dm的风险是基因型t/t者的1.641倍(p=0.006,95%ci:1.156～2.330),在加性模型中每增加一个等位基因a,发生t2dm的风险增加1.192倍(p=0.029,95%ci:1.018～1.395),在隐性模型中基因型a/a者发生t2dm的风险是基因型t/t+a/t者的1.627倍(p=0.004,95%ci:1.164～22.274)。fto基因rs8050136和rs9939609之间有强连锁不平衡(d`=0.971,r2=0.831),进一步构建的单体型ct、aa、ca之中ct、aa在两组间分布均有统计学差异,前者p=0.003、or=0.809(95%ci:0.705～0.928),后者p=0.006、or=1.219(95%ci:1.057～1.404)。6)叉生分析中,cdkn2a/2b基因(rs10811661)、cdkal1基因(rs10946398、rs7754840、rs9368222)、fto基因(rs8050136、rs9939609)之间在相加模型和相乘模型均未发现有统计学意义的交互作用(p>0.05)。cdkn2a/2b-rs10811661与冠心病的交互作用在相乘模型上有统计学意义(orint=2.130,p=0.035)。cdkal1-rs10946398、cdkal1-rs7754840与高血压在相乘模型上有交互作用,p分别为0.023(orint=2.312)和0.016(orint=2.432)。fto-rs8050136、fto-rs9939609与bmi在相加模型和相乘模型均上有交互作用,相加模型上的p值分别为0.009(s=3.327)和0.004(s=3.603),相乘模型上的p值分别为0.038和0.032。7)gmdr分析中,cdkn2a/2b、cdkal1、fto三个基因的基因-基因交互作用中三阶交互作用cdkal1(rs7754840)-cdkn2a/2b(rs10811661)-fto(rs9939609)为最佳模型,其测试平衡准确度最大(0.5322),交叉验证一致性为8/10(p=0.011)。cdkn2a/2b、cdkal1、fto基因-环境交互作用提示一阶、二阶、三阶、四阶、五阶、六阶交互作用均有统计学意义(p=0.001),其中最佳模型为四阶交互作用:高血压-冠心病-dm家族史-痛风,测试平衡准确度(0.7108)和交叉验证一致性(10/10)均最大(p=0.001)。有基因位点进入的模型为六阶交互作用:cdkal1(rs7754840)-cdkn2a/2b(rs10811661)-fto(rs9939609)-高血压-冠心病-dm家族史,测试平衡准确度为0.6882,交叉验证一致性为5/10,模型有统计学意义(p=0.001)。结论:1)本研究中维吾尔族城市人口较农村人口发生t2dm的风险低。月收入、高血压、冠心病、痛风、dm家族史、主食为米饭、腰围、尿蛋白可能是维吾尔族t2dm的独立危险因素。文化程度、吸烟史、每周进食糕点和蔬菜次数多可能是维吾尔族t2dm的保护因素。2)本研究中维吾尔族男性T2DM患者较女性具有更明显的中心性肥胖,患有冠心病、血脂异常的风险更高,同时具有更不健康的生活习惯。3)CDKN2A/2B基因rs10811661的基因型T/T及等位基因T、CDKAL1基因rs10946398的基因型C/C、CDKAL1基因rs7754840的基因型C/C、CDKAL1基因rs9368222的基因型A/A、FTO基因rs8050136的基因型A/A及等位基因A、FTO基因rs9939609的基因型A/A及等位基因A可能与维吾尔族T2DM的发病风险有关,其中FTO基因rs8050136和rs9939609的基因型A/A与维吾尔族T2DM的发病风险的相关性独立于BMI存在。4)CDKAL1基因rs10946398与rs7754840间、rs10946398与rs9368222间、rs7754840与rs9368222间有强连锁不平衡,三者间的单体型可能与维吾尔族T2DM的风险无关。FTO基因rs8050136和rs9939609之间有强连锁不平衡,两者间的单体型AA可能增加、单体型CT可能降低维吾尔族T2DM的发病风险。5)叉生分析未发现CDKN2A/2B(rs10811661)、CDKAL1(rs10946398、rs7754840、rs9939609)、FTO(rs8050136、rs9939609)三个基因之间基因-基因的交互作用。叉生分析提示CDKN2A/2B(rs10811661)与冠心病、CDKAL1(rs10946398)与高血压、CDKAL1(rs7754840)与高血压、FTO(rs8050136)与BMI、FTO(rs9939609)与BMI之间的交互作用在维吾尔族T2DM的发病中可能起作用。6)GMDR分析显示CDKAL1(rs7754840)-CDKN2A/2B(rs10811661)-FTO(rs9939609)之间在维吾尔族T2DM发病过程中可能存在基因-基因交互作用。基因-环境的六阶交互作用:CDKAL1(rs7754840)-CDKN2A/2B(rs10811661)-FTO(rs9939609)-高血压-冠心病-DM家族史间交互作用在维吾尔族T2DM发病过程中可能起作用。