2. 广东医科大学公共卫生学院;
3. 茂名市人民医院心内科
冠心病(coronary artery disease,CAD)是一种由遗传因素和环境因素及其相互作用而导致的多因素复杂疾病[1],其中遗传因素是一个不容忽视且非常重要的因素。研究表明,胰岛素抵抗及与之相关的高胰岛素血症被认为是动脉粥样硬化疾病发生发展过程中潜在的风险因素[2 – 5]。因此,与胰岛素抵抗相关的遗传变异可能也是冠心病的风险基因。胰岛素受体底物-1(insulin receptor substrate-1,IRS-1)是胰岛素作用的靶组织(包括肌肉、脂肪和血管)中胰岛素受体的一个重要底物[6],与胰岛素抵抗有关[7],其基因产物存在于胰岛素敏感组织的细胞浆中,并在胰岛素受体信号传递过程中发挥着重要作用。在最近的一项有关急性冠状动脉综合征的全基因组连锁分析中,疾病的一个易感位点被定位在了染色体2q33-q37.3区域上[8],该区域刚好包含IRS-1基因。在胰岛素信号通路中,胰岛素受体底物-2(insulin receptor substrate-2,IRS-2)是IRS-1的一个替代效应蛋白[9],在胰岛素抵抗及2型糖尿病的病理机制中同样起着极其重要的作用[10]。对于IRS-1基因rs10205923、rs16822633及IRS-2基因rs9521509多态性与冠心病的关联研究,国内外献见报道。本研究收集2009 — 2012年冠心病病例和同期健康体检人群样本。从基因多态的角度探讨IRS-1基因rs10205923和rs16822633多态位点及IRS-2基因rs9521509多态位点与冠心病的关联性,为进一步揭示冠心病的遗传易感性机制提供依据。
1 对象与方法 1.1 对象采用病例对照设计。病例样本为2009 — 2012年在广东医科大学附属医院、中山大学第一附属医院、茂名市人民医院等多家医院心血管内科收集的住院诊治的冠心病患者共783例(男性497例,女性286例),年龄 > 20岁,居住地为广东且为广东籍贯的汉族人;对照组样本为与病例同时期在同一家医院体检的健康人群共749名(男性477名,女性272名),年龄 > 20岁,居住地为广东且为广东籍贯的汉族人。所有研究对象均无血缘关系。
1.2 资料收集和血液样本采集自行设计调查问卷,由经统一培训的调查员对研究对象进行问卷调查,收集基本情况(包括年龄、性别、身高和体重等)、既往史、疾病家族史、吸烟史( > 1支/天,且持续≥1年者)及合并症(高血压:正在接受降压药物治疗或是临床病例记录显示收缩压 ≥ 140 mm Hg(1 mm Hg = 0.133 kPa)或舒张压 ≥ 90 mm Hg;糖尿病:正在接受降压药物治疗或有多饮、多食、多汗、消瘦等临床症状且血糖异常:空腹血糖 ≥ 7.0 mmol/L或餐后2 h血糖 ≥ 11.1 mmol/L);测定血、尿、便常规及血脂、血糖等各项生化指标、冠状动脉造影结果等。另外冷冻保存受试者外周血[4 mL(EDTA)–k2抗凝,– 80 ℃)]。采用血液基因组DNA提取系统(非离心柱型)试剂盒(北京天根生化科技有限公司)提取血样中基因组DNA。本研究经广东医学院伦理委员会批准,全部调查和取样均征得受试者同意并签署之情同意书。
1.3 基因组DNA提取及分型使用试剂盒提取基因组DNA。采用SNPscanTM多重SNP分型试剂盒(上海天昊生物科技有限公司)对SNPs进行分型。
1.4 质量控制调查资料数据质量控制措施:(1)严格按照纳入排除标准选择研究对象;(2)调查完毕当场检查资料的完整性和真实性;(3)采用双人双录入方式进行数据录入。SNP分型的质量控制措施:(1)采用盲法设置5 %的重复样本;(2)剔除不满足Hard-Weinberg平衡的SNP位点。
1.5 统计分析连续性变量采用
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表 1 冠心病组和对照组一般临床指标的比较 |
本研究共对1 532名研究对象进行基因分型检测。其中冠心病组男性497例,女性286例,平均年龄(64.82 ± 11.58)岁;体质指数[体重(kg)/身高(m2)](body mass index, BMI)为(22.91 ± 3.84)kg/m2。对照组中,男性477人,女性272人,平均年龄(59.74 ± 11.73)岁;BMI为(23.34 ± 3.37)kg/m2。2组间除性别在组间的差异无统计学意义外(P = 0.932),其他因素如年龄、吸烟史、高血压、糖尿病和BMI等指标均有统计学差异(P < 0.05)。与对照组相比,冠心病组研究对象具有较大的年龄,较高比例的高血压、糖尿病和吸烟史以及较低BMI。
2.2 SNP分型IRS-1 rs10205923、rs16822633及IRS-2 rs9521509的基因分型检出率均为100 %,最小等位基因频率分别为0.260、0.130和0.340。3个位点在对照组中均满足Hard-Weinberg平衡比例(P值分别为0.311、0.096和0.736)。对比随机抽取的5 %重复样本进行基因分型后发现,重复样本的分型结果具有高度一致性。
2.3 等位基因和基因型关联分析(表2)![]() |
表 2 3个SNP位点等位基因和基因型在冠心病组和对照组中的分布 |
χ2检验的结果显示,rs10205923、rs16822633和rs9521509位点的基因型和等位基因频率在冠心病组和对照组间的差异无统计学意义(均P > 0.05)。
2.4 logistic回归分析(表3)![]() |
表 3 3种遗传模式下logistic回归分析 |
进一步分析3个SNP位点在不同遗传模型下基因型与冠心病关联性,结果显示,rs10205923基因型在加性(GG vs GA vs AA)、显性[(AA + GA)vs GG]和隐性[(GG + GA)vs AA]遗传模型下与冠心病的关联性均无统计学意义(均P > 0.05);rs16822633基因型在加性(AA vs AG vs GG)、显性[(GG + GA)vs AA]和隐性[(AA + GA)vs GG]遗传模型下与冠心病的关联性均无统计学意义(均 P > 0.05);rs9521509基因型在加性(CC vs CT vs TT)、显性[(TT + CT)vs CC]和隐性[(CC + CT)vs TT]遗传模型下与冠心病的关联性均无统计学意义(均 P > 0.05)
2.5 单体型关联分析(表4)![]() |
表 4 rs10205923和rs16822633单体型关联分析 |
应用Plink软件估计IRS-1基因2个SNP位点(rs10205923和rs16822633)的单体型频率,结果显示3种单体型(AG、AA和GA)频率 > 1 %,分别为13.87 %、12.92 %和72.49 %。采用logistic回归分析3种单体型对冠心病的影响,未发现3种单体型对冠心病存在显著效应。未校正混淆因素(年龄、高血压、糖尿病、吸烟史和BMI)时,P值 = 0.172~0.653;校正混淆因素后,P值 = 0.439~0.941。
3 讨 论胰岛素敏感组织的缺陷可能会引起几种代谢紊乱从而导致冠状动脉疾病的发生,而IRS-1蛋白调节人体对胰岛素的反应中起着重要作用,该蛋白的缺陷可能是导致冠心病发病的风险因素[7]。IRS-1基因广泛分布于胰岛素敏感组织细胞浆内,位于人类染色体2q36-37区域内[6]。在不同种族和不同地域人群中,IRS-1与冠心病的关联性结果不尽一致。有研究报道,IRS-1基因的G972R突变可以显著得增加冠心病的患病风险,尤其是在肥胖和胰岛素综合征亚组中[12]。刘瑞等[13]研究发现,在中国成都地区汉族人群中,IRS-1基因多态性与冠心病有一定关联。而另外有研究却发现,IRS-1的G972R变异在奥地利人群中与冠心病的关联不显著[14]。Tsai等[15]的研究也表明,IRS-1的Gly971Arg变异不是台湾人群发生冠心病的风险因子。IRS-2作为胰岛素受体的一个重要底物,位于染色体13q34。由于其在胰岛素信号转导、胰岛素抵抗、β细胞功能衰竭中的作用,业已成为研究者分析引起老鼠肥胖、胰岛素抵抗和2型糖尿病的候选基因。实验表明,IRS-2基因敲除的老鼠会出现糖尿病样症状[16]。IRS-2启动子区域的 – 756C/T多态的CC基因型可以增加冠心病的易感性 [17],表明IRS-2基因的遗传变异可能与冠心病的发生有关。Chan等[18]在台湾人群中的研究发现IRS-2的Gly1057Asp多态性与冠心病的发生相关。因此,本研究选取了3个标签SNP(IRS-1的两个位点rs10205923,rs16822633和IRS-2一个位点rs9521509),以期探讨在中国南方汉族人群中IRS-1和 IRS-2与冠心病的关联性。经过等位基因、基因型和单体型关联分析,未提示rs10205923、rs16822633和rs9521509与广东地区汉族人群冠心病存在关联。除了遗传因素外,冠心病的发生还受到多种环境因素的影响,包括年龄、性别、生活习惯与行为(吸烟),生化血液指标(如胆固醇、血糖等)以及合并综合征(高血压、糖尿病和肥胖)等[19 – 20]。所有这些本应纳入此次分析,但由于某些指标未收集或考虑药物对血液指标的影响,故在多因素logistic回归分析中仅校正了年龄、高血压、吸烟、糖尿病、BMI等因素。
本研究未发现IRS-1的2个位点rs10205923和rs16822633及IRSI-2的1个位点rs9521509的基因多态性与广东汉族人群的冠心病有关联,可能与以下原因有关:(1)进行logistic回归分析时,仅校正了几个比较重要的混淆因素,而其他一些危险因素由于较难收集或所收集的数据不准确没有纳入分析。(2)本研究仅选取了3个标签SNP,不能完全反应IRS-1和IRS-2基因多态性与广东汉族人群冠心病的关联性。
[1] | Hirashiki A, Yamada Y, Murase Y, et al. Association of gene polymorphisms with coronary artery disease in low- or high-risk subjects defined by conventional risk factors[J]. J Am Coll Cardiol, 2003, 42(8): 1429–1437. DOI:10.1016/S0735-1097(03)01062-3 |
[2] | DeFronzo RA. Insulin resistance, hyperinsulinemia, and coronary artery disease: a complex metabolic web[J]. J Cardiovasc Pharmacol, 1992, 20 Suppl 11(1): S1–S16. |
[3] | Bressler P, Bailey SR, Matsuda M, et al. Insulin resistance and coronary artery disease[J]. Diabetologia, 1996, 39(11): 1345–1350. DOI:10.1007/s001250050581 |
[4] | Sheu WH, Jeng CY, Young MS, et al. Coronary artery disease risk predicted by insulin resistance, plasma lipids, and hypertension in people without diabetes[J]. Am J Med Sci, 2000, 319(2): 84–88. DOI:10.1016/S0002-9629(15)40693-7 |
[5] | Eddy D, Schlessinger L, Kahn R, et al. Relationship of insulin resistance and related metabolic variables to coronary artery disease: a mathematical analysis[J]. Diabetes Care, 2009, 32(2): 361–366. DOI:10.2337/dc08-0854 |
[6] | Sun XJ, Rothenberg P, Kahn CR, et al. Structure of the insulin receptor substrate IRS-1 defines a unique signal transduction protein[J]. Nature, 1991, 352(6330): 73–77. DOI:10.1038/352073a0 |
[7] | Whitehead JP, Humphreys P, Krook A, et al. Molecular scanning of the insulin receptor substrate 1 gene in subjects with severe insulin resistance: detection and functional analysis of a naturally occurring mutation in a YMXM motif[J]. Diabetes, 1998, 47(5): 837–839. DOI:10.2337/diabetes.47.5.837 |
[8] | Harrap SB, Zammit KS, Wong ZY, et al. Genome-wide linkage analysis of the acute coronary syndrome suggests a locus on chromosome 2[J]. Arterioscler Thromb Vasc Biol, 2002, 22(5): 874–878. DOI:10.1161/01.ATV.0000016258.40568.F1 |
[9] | Araki E, Lipes MA, Patti ME, et al. Alternative pathway of insulin signalling in mice with targeted disruption of the IRS-1 gene[J]. Nature, 1994, 372(6502): 186–190. DOI:10.1038/372186a0 |
[10] | Brady MJ. IRS2 takes center stage in the development of type 2 diabetes[J]. J Clin Invest, 2004, 114(7): 886–888. |
[11] | Zholdybayeva EV, Talzhanov YA, Aitkulova AM, et al. Genetic risk factors for restenosis after percutaneous coronary intervention in Kazakh population[J]. Hum Genomics, 2016, 10(1): 15. DOI:10.1186/s40246-016-0077-z |
[12] | Baroni MG, D'Andrea MP, Montali A, et al. A common mutation of the insulin receptor substrate-1 gene is a risk factor for coronary artery disease[J]. Arterioscler Thromb Vasc Biol, 1999, 19(12): 2975–2980. DOI:10.1161/01.ATV.19.12.2975 |
[13] | 刘瑞, 白怀, 刘宇, 等. 冠心病患者胰岛素受体底物-1基因多态性的研究[J]. 四川大学学报, 2003, 34(3): 427–430. |
[14] | Strohmer B, Reiter R, Holzl B, et al. Lack of association of the Gly972Arg mutation of the insulin receptor substrate-1 gene with coronary artery disease in the Austrian population[J]. J Intern Med, 2004, 255(1): 146–147. DOI:10.1046/j.0954-6820.2003.01251.x |
[15] | Kalidas K, Wasson J, Glaser B, et al. Mapping of the human insulin receptor substrate-2 gene, identification of a linked polymorphic marker and linkage analysis in families with type Ⅱ diabetes: no evidence for a major susceptibility role[J]. Diabetologia, 1998, 41(11): 1389–1391. DOI:10.1007/s001250051081 |
[16] | Withers DJ, Gutierrez JS, Towery H, et al. Disruption of IRS-2 causes type 2 diabetes in mice[J]. Nature, 1998, 391(6670): 900–904. DOI:10.1038/36116 |
[17] | Hagg DA, Jernas M, Wiklund O, et al. Expression profiling of macrophages from subjects with atherosclerosis to identify novel susceptibility genes[J]. Int J Mol Med, 2008, 21(6): 697–704. |
[18] | Chan SH, Chen JH, Li YH, et al. Gly1057Asp polymorphism of insulin receptor substrate-2 is associated with coronary artery disease in the Taiwanese population[J]. J Biomed Sci, 2012, 19(1): 1–8. DOI:10.1186/1423-0127-19-1 |
[19] | Yano T, Nakamura N, Uzawa H, et al. Multiple regression analysis of sixteen risk factors including serum apolipoproteins in angiographically documented coronary artery disease[J]. Jpn Circ J, 1987, 51(4): 383–394. DOI:10.1253/jcj.51.383 |
[20] | 黄涛, 曾恋, 陈明骥, 等. 冠心病危险因素的分析[J]. 中国当代医药, 2011, 18(18): 41–42. DOI:10.3969/j.issn.1674-4721.2011.18.022 |