SOD基因多态性与COPD易感性的Meta分析

王在川 华琳

摘 要：目的 系统评价SOD中SOD1 +35A/C，SOD2 Val 16 Ala，SOD3 R213G基因多态性与慢性阻塞性肺疾病的相关性。方法 检索CBM、CNKI、万方、VIP、EmBase和PubMed等中英文数据库，收集上述基因多态性与COPD的关系。采用Stata 12.0软件进行统计分析，以病例组和对照组基因型分布比值比及其95%可信区间（95%CI）表示其关联强度。结果 共纳入研究11项，其中病例组5915例，对照组96831例。Meta分析结果显示，SOD1 +35A/C（CA vsAA：OR：1.31；95%CI：0.88～1.95）、SOD2 Val 16 Ala （TC vsTT： OR：1.31；95%CI：0.88～1.95；CC vsTT：OR：0.93；95%CI：0.68～1.28）、SOD3 R213G （CA vsAA：OR，0.98；95%CI：0.63～1.53）基因多态性可能与COPD易感性无关，SOD3 R213G相关研究异质性较大（I2=68.8%），分组分析结果显示异质性主要来自于吸烟人群中。結论 SOD1 +35A/C，SOD2 Val 16 Ala，SOD3 R213G基因多态性可能与COPD易感性无关，但在吸烟人群中SOD3 R213G多态性对COPD的影响需更多大样本的研究进一步证实。

关键词：超氧化物歧化酶；慢性阻塞性肺疾病；基因多态性；Meta分析

中图分类号：R563.9 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1006-1959.2018.17.018

文章编号：1006-1959（2018）17-0057-06

Abstract：Objective To assess the SOD SOD1+35A/C，SOD2 Val 16 Ala，SOD3 R213G polymorphisms and chronic obstructive pulmonary disease relevance.Methods Chinese and English databases such as CBM，CNKI，Wanfang，VIP，EmBase and PubMed were searched to collect the relationship between the above gene polymorphisms and COPD.Statistical analysis was performed using Stata 12.0 software，and the correlation strength between the case group and the control group genotype distribution ratio and its 95% confidence interval（95%CI）.Results A total of 11 studies were included，of which 5915 were in the case group and 96831 in the control group.Meta-analysis results showed that SOD1+35A/C（CA vsAA：OR：1.31；95%CI：0.88～1.95），SOD2 Val 16 Ala（TC vsTT：OR： 1.31；95%CI：0.88～1.95；CC vsTT：OR：0.93；95%CI：0.68～1.28），the polymorphism of SOD3 R213G（CA vsAA：OR，0.98；95%CI：0.63～1.53）may not be related to the susceptibility to COPD，and the heterogeneity of SOD3 R213G correlation study is large（I2=68.8%）.The results of the group analysis showed that the heterogeneity mainly came from the smoking population.Conclusion The SOD1 +35A/C， SOD2 Val 16 Ala，SOD3 R213G gene polymorphism may be unrelated to the susceptibility to COPD，but the effect of SOD3 R213G polymorphism on COPD in smokers requires further studies.

Key words：Superoxide dismutase；Chronic obstructive pulmonary disease；Gene polymorphism；Meta-analysis

慢性阻塞性肺疾病（chronic obstructive pulmonary disease， COPD）是一种以进行性发展的气流受限为特征的疾病[1]，至2020年，将在全球死亡原因中位居第三位，在全球疾病经济负担中位居第五位。COPD的发生、发展过程与慢性气道炎症、氧化物/抗氧化物失衡、蛋白酶/抗蛋白酶失衡、自身免疫、细胞凋亡等多种机制相关[2]。除少数因素（如SERPINA1基因、吸烟等）已被完全确认为COPD的危险因素外，其他可能的危险因素如职业暴露、空气污染，遗传因素等仍需进一步探究[3]。影响COPD的遗传因素较为复杂，包括气道炎症、蛋白酶失衡、氧化应激等多方面相关基因[4]。

机体的氧化/抗氧化平衡失调是造成COPD的重要原因之一[5]。超氧化物歧化酶（superoxide dismutase， SOD）是一种能够催化过氧化物进行歧化反应的酶，是生物体内最重要的自由基清除剂，与肌萎性脊髓侧索硬化症、唐氏综合征、动脉粥样硬化等疾病紧密关联[6]。SOD在哺乳动物的细胞中有三种存在形式：胞浆铜锌超氧化物歧化酶（Cu/Zn superoxide dismutase，SOD1）、线粒体锰超氧化物歧化酶（manganese superoxide dismutase，SOD2）、细胞外超氧化物歧化酶（extracellular superoxide dismutase，SOD3）。目前已有多篇研究涉及SOD基因多态性与COPD易感性之间的联系，但由于种族、地域的差异及单个样本量不足的影响，各研究之间存在较大的争议。本研究采用Meta分析的方法对国内外有关文献进行定量分析，探讨超氧化物歧化酶基因多态性与慢性阻塞性肺疾病发生的相关性。

1资料与方法

1.1文献检索 计算机检索中国生物医学文献服务系统、中国知网、万方数据库、维普数据库、EmBase和PubMed数据库，检索时限均为从建库至2018年4月。中文检索词包括：慢性阻塞性肺疾病、超氧化物歧化酶、基因多态性等，英文检索词包括：chronic obstructive pulmonary disease、COPD、superoxide dismutase、SOD、variant、polymorphism。

1.2纳入与排除标准

1.2.1纳入标准 ①关于SOD基因多态性与COPD相关性的中文、英文病例对照研究；②研究报告可直接或间接提供优势比（odds ratio， OR）及其95%置信区间（95%CI）；③研究对象为人类；④对照组为同期健康人群。

1.2.2排除标准 ①原始文献未涉及SOD基因多态性与COPD相关性的研究；②不能得到完整数据的文献；③重复发表的文献；④研究对象为动物；⑤综述或摘要文章。

1.3数据提取与质量评价 两名研究者独立对文献的研究数据进行提取，如出现不一致意见由两名研究者协商解决。根据纳入与排除标准对数据进行筛选后，提取各纳入研究的基本数据，包括第一作者、发表时间、研究对象所在地区、种族、基因分型和哈迪-温伯格遗传平衡（hardy-weinberg equilibrium，HWE） P值等。采用纽卡斯尔-渥太华文献质量评价量表（newcastle-ottawa scale， NOS）进行文献质量评估，≥6分为高质量文献。

1.4统计学方法 采用Stata 12.0 软件进行统计学分析，若纳入的研究无统计学异质性（I2<50%），采用固定效应模型进行合并分析，若纳入的研究有统计学异质性（I2>50%），采用随机效应模型进行合并分析。采用OR值及其95%CI评估SOD基因多态性与COPD的相关性，以P<0.05表示差异有统计学意义。以OR值自然对数的标准误为横坐标，OR值的自然对数为纵坐标，绘制漏斗图，运用Begg's检验评估发表偏倚。

2结果

2.1检索结果 初检出文献125篇，剔除重复文献42篇，进一步阅读全文排除不符合纳入标准的文献67篇，发现研究的基因位点集中于SOD1+35A/C （rs2234694），SOD2 Val 16 Ala（rs4880），SOD3 R213G（rs1799895）。排除不包含以上三种基因分型及无法提取相关数据的文献，最终纳入符合标准的文献共11篇[7-17]。其中SOD1+35A/C共4篇[8， 10， 15， 17]，SOD2 Val 16 Ala共7篇[7， 8， 11， 13-15， 17]，SOD3 R213G共8篇[8， 11-15， 17]。研究的基本特征及基因分型，见表1。

2.2 Meta分析

2.2.1 SOD1 +35A/C基因位点 因样本中突变纯合子个体较少，故仅进行 CA vs AA分析。异质性检验结果显示，各研究结果无异质性（I2=0.7%），故采用固定效应模型分析，基因型CA vs AA多态性与COPD不存在相关性（OR：1.31；95%CI：0.88～1.95），见图1。

2.2.2 SOD2 Val 16 Ala基因位點 ①TC vs TT：各研究结果存在异质性（I2=6.9%），故采用固定效应模型分析，基因型TC vs TT多态性与COPD不存在相关性（OR：1.31；95%CI：0.88～1.95），见图2。②CC vs TT：各研究结果存在异质性（I2=55.3%），对各研究逐一剔除后分析发现Pietras[14]等的研究对异质性影响较大（剔除后I2=0）。进一步分析后发现其对照组存在一定的抽样偏差（HWE P=0.057）且NOS评分偏低，故最终予以剔除。剔除后采用固定效应模型分析，结果显示，基因型CC vs TT多态性与COPD不存在相关性（OR：0.93；95%CI：0.68～1.28），见图3。

2.2.3 SOD3 R213G基因位点 因样本中突变纯合子个体较少，故仅进行 CA vs AA分析，异质性检验结果显示，各研究结果存在异质性（I2=68.8%），故采用随机效应模型分析，基因型CA vs AA多态性与COPD不存在相关性（OR：0.98；95%CI：0.63～1.53），见图4。

部分研究显示，CA基因型在吸烟人群中显现出保护作用，故对是否吸烟进行分层分析，共有4个研究提供了不吸烟者数据，5个研究提供了吸烟者数据。采用随机效应模型进行合并分析，非吸烟组不存在异质性（I2=0.0%），吸烟组存在异质性（I2=76.6%）。在非吸烟组中，基因型CAvs AA多态性与COPD不存在相关性（OR：1.11；95%CI：0.24～2.94）；在吸烟组中，杂合子可能是COPD的保护因素，但结果不具有统计学意义（OR：0.57；95%CI：0.29～1.12），见图5。

2.3发表偏倚评估 通过Begg's法检验发表偏倚，结果显示：SOD1 +35A/C CA vs AA：P=0.308， Val 16 Ala TC vs TT： P=0.452； CC vs TT： P=0.133， SOD3 R213G CA vs AA： P=0.536，未见明显发表偏倚。

2.4敏感性分析 采用逐一剔除的方法进行敏感性分析，结果显示，剔除任一项研究后结果均与原有结果相似，提示Meta分析结果较为稳健。

3讨论

+35A/C是SOD1外显子3/内含子3附近的一个基因位点，AA基因型的人群具有更高的SOD1酶活性。SOD2信号序列16位的Ala被Val取代可引起α-螺旋结构变为β-片层结构，丧失其两亲性，不利于其转运到线粒体发挥生物学活性。Kang SW等的荟萃分析结果显示，Val 16 Ala多态性与肺癌等多项癌症的发展相关[18]。本研究通过对+35A/C和Val 16 Ala两个基因位点进行Meta分析，结果表明其基因型频率在COPD组和对照组中均无显著差异，研究异质性较好。提示SOD1和SOD2活性在慢性阻塞性肺疾病的发展过程中可能影响轻微。

SOD3是细胞外超氧化物阴离子和自由基等的主要清除剂。从各种动物模型观察到的数据表明，SOD3通过促进细胞存活和增殖，维持正常的组织内稳态[19]。SOD3基因在肺中高度表达，通过控制氧化应激和炎症以及调节气道的氧化还原稳态发挥重要的保护作用[20]。SOD3 C端有一个细胞外基质结合区域，对带有负电荷的分子如肝素具有较强的亲和力，故称肝素结合区。肝素结合区213位Gly被Arg取代可降低SOD3与肝素的亲和力，引起SOD3从内皮细胞表面和结缔组织基质向血浆迁移。CG基因型血浆中SOD3浓度较CC基因型可有5～10倍升高[9， 17]，GG基因型血浆SOD3浓度可有30倍升高[9]。但这种改变对COPD是一种保护因素抑或是一种危险因素，现有的研究结果有一定的分歧。夏大庆等认为，血清中的SOD3具有更高的活性，213位Gly促进SOD3转移到血清中，同时可以帮助SOD3抵抗蛋白酶水解以延长其半衰期，是COPD的保护因素[17]。而魏明霞等则认为这种基因多态性使SOD3不能在细胞外基质发挥抗氧化作用，是COPD的危险因素[16]。该基因位点的突变对肺组织的影响尚不清楚。

Meta分析结果显示，R213G 基因多态性与COPD无关，但研究异质性较大。可能在不同的种族、地域中，R213G 基因多态性对机体的影响差异较大。Juul K[9]等观测到杂合子基因型血清SOD3浓度有10倍增高，夏大庆[17]仅观测到5倍增高，而周倩倩[21]在戒烟干预研究中，发现杂合子血清SOD3浓度与野生型不存在统计学差异。由此可见，该基因多态性对不同人群的影响存在较大差异。

吸烟是COPD发病的重要危险因素之一[22]。每卷香烟烟雾中含有多达10～15个自由基分子。吸烟会增加肺部氧化应激，增加炎性细胞因子，引起肺部炎症细胞的募集，耗尽抗氧化剂防御并伤害肺细胞。这种氧化应激被认为是暴露于吸烟后发生COPD的基础[23]。肺有多条防线可以防止氧化剂、污染物和刺激物，如香烟烟雾。一个重要的防线是生产抗氧化酶，如超氧化物歧化酶等。对是否吸烟的分层分析结果显示，R213G基因位点的异质性主要来源在吸烟组中。在非吸烟组中，R213G基因多态性可能与COPD无关。在吸烟组中，虽然统计数据倾向于杂合子是COPD的保护因素，但由于两个认为杂合子是危险因素的研究没有被纳入分层分析，因此，在吸烟人群中，R213G 基因多态性与COPD的关系有待进一步研究。

除了纳入研究的三个基因位点外，SOD2 G5744A、SOD3 E1和I1等基因位点也被报道与COPD易感性有关。但涉及这些基因位点的病例对照研究过少（n≤2），故未进行Meta分析。

本研究采用依次剔除单个文献后的Meta分析结果进行敏感性分析，剔除单个文献后并未对效应量产生明显影响；采用Bgger's回归分析发现Meta分析结果未有明显发表偏倚，提示Meta分析结果较为可靠。但本研究仍有如下不足之处：①纳入文献的样本量较小，且R213G基因多态性相关研究的异质性较大，不足以反映整体水平；②COPD的发生与发展受到遗传与环境因素的多重影响，本研究仅对SOD3 R213G基因多态性与吸烟因素的交互作用进行分析，未能探讨更多因素之间的交互作用。

综上所述，SOD1 +35A/C、SOD2 Val 16 Ala、SOD3 R213G基因多態性与COPD易感性无关，但在吸烟人群中，SOD3 R213G基因多态性研究的异质性较大，该基因位点的突变对肺部可能有较为复杂的影响机制，尚需要更深入的研究。

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收稿日期：2018-6-6；修回日期：2018-6-16

编辑/李桦