开封市汉族育龄女性谷胱甘肽硫转移酶基因多态性分析

郝建民，邢宇瑞，邱娟，张琰，齐琳，祁蕊，郭华娟，鲁衍强，胡季芳

(1.开封市妇幼保健院 妇产科，河南 开封 475002；2.上海张江普汇转化医学研究院，上海 201314)

谷胱甘肽硫转移酶(glutathione-S-transferase，GST)是体内生物转化过程中Ⅱ相代谢酶的主要成员，在肝脏中含量最高，约占肝脏可溶性蛋白的5%。基因毒性和细胞毒性环境物质，尤其是各类环境致癌物及其亲电子性的代谢物，在GST的催化下转化为亲水物质，从胆汁或尿液中排泄。GST基因多态性导致个体不同的酶活性[1]，与肿瘤[2]、哮喘[3]、糖尿病[4]、出生缺陷[5]、低出生体质量[6]、早产[7]等多种疾病发生以及药物代谢水平密切相关。本研究以开封市汉族育龄女性为对象，开展GSTM1、GSTT1和GSTP1基因多态性的分子流行病学调查，获取本地区的群体遗传学特征，丰富中国少数民族遗传数据库，并为个体化医疗保健和疾病的一级预防提供依据。

1 资料与方法

1.1 研究对象选取2018年3月至2019年12月在开封市妇幼保健院进行围孕期保健的汉族健康女性506名，采集口腔黏膜细胞。排除严重感染性疾病、自身免疫性疾病、内分泌系统疾病、遗传性及先天性疾病、HIV感染，排除与GST基因相关的肝癌、肺癌、膀胱癌、哮喘、白内障[8]、糖尿病、心血管疾病[9]、精神病[10]等。受检者均签署知情同意书。本研究符合《赫尔辛基宣言》。

1.2 检测方法采用硅胶吸附法提取口腔黏膜细胞样本的基因组DNA。采用荧光定量PCR技术，检测GSTM1、GSTT1和GSTP1A313G基因多态性。相关仪器、试剂均购自美国ABI公司。

1.3 统计学分析采用HaploView 4.2软件进行Hardy-Weinberg平衡分析。使用SPSS 19.0软件分析基因型和等位基因频率，采用χ2检验，P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 Hardy-Weinberg平衡分析入组对象的GSTP1A313G基因多态性分布符合遗传平衡(P>0.05)，说明数据来自同一孟德尔群体，样本具有群体代表性。见表1。

表1 Hardy-Weinberg平衡分析

2.2GSTM1、GSTT1和GSTP1A3133G基因多态性GSTM1和GSTT1缺失基因型(--)的频率分别为57.5%和47.0%。GSTP1A313G基因位点突变纯合子GG基因型频率为3.2%，其中等位基因G的频率为17.3%。见表2。

表2 GSTM1、GSTT1和GSTP1基因多态性频率[n(%)]

2.3GSTM1和GSTT1基因的联合表达GSTM1和GSTT1同时缺失基因型(--/--)频率为28.5%。χ2检验结果显示，GSTM1和GSTT1基因型在研究人群中的分布相互独立，无明显关联(χ2=0.057，P=0.200)。见表3。

表3 GSTM1和GSTT1基因多态性的联合表达[n(%)]

3 讨论

GST是由23～29 kDa的不同亚基构成的二聚体，有一个超基因家族编码。根据所编码蛋白化学性质、氨基酸顺序及酶动力学特性分为α、μ、π、δ、θ、κ、ζ和ω共8个家族成员[11]。GSTM1属于μ家族，位于染色体1p13.3位置。GSTT1属于θ家族，位于染色体22p11.23位置。GSTP1属于π家族，位于染色体11q13位置。3个编码酶的主要功能是使各类亲电子化合物，如致癌物、药物、环境毒素、氧化链产物等，与谷胱甘肽结合并进入下一个代谢步骤。GSTM1和GSTT1的多态性表现为部分或全部基因缺失，是由于基因两侧的两段高度同源序列发生重组而导致[12]。GSTP1第5号外显子A331G多态性导致底物结合区的Ile变为Val，影响亲电子结合位点的空间距离和结构。这些基因多态性对亲电子致癌物和环境毒物的代谢造成影响，与多种类型的癌症发生相关。譬如，GSTM1基因缺失与吸烟在胃癌的发生发展过程中具有协同作用，GSTM1和GSIT1同时缺失的个体患胃癌[13]、肝癌[14]的危险性显著增加。GSTP1主要存在于肺和胎盘中，作为重要的多环芳烃代谢酶，是中国人群的肺癌易感因素[15]。

研究表明，GST基因多态性分布具有明显的种族特异性[16]。黄种人(57%)和白种人(46.6%～53.7%)GSTM1缺失基因型频率相近，高于黑种人(27.6%)[17-18]。黄种人(49%)的GSTT1缺失基因型频率高于黑种人(24.1%)和白种人(13.3%～14.7%)[17-18]。GSTM1和GSTT1同时缺失基因型的频率在3种人种中的分布与GSTT1相似，黄种人(19%～29%)高于白种人(5.10%～7.50%)和黑种人(3.9%)[17-19]。GSTP1313G等位基因频率黑种人(52%)高于白种人(33%)和黄种人(18.7%)[20]。根据本分析，开封市汉族育龄女性GSTM1缺失基因型频率为57.5%，与北京(59.3%)[21]、上海(54.4%)[22]、广州(50.3%)[23]等地相近，低于贵州(69.1%)[24]。开封市汉族育龄女性GSTT1缺失基因型频率为47.0%，与上海(48.4%)[21]、深圳(48.6%)[6]相近，低于北京(58.4%)[16]。开封市汉族育龄女性GSTP1A313G基因位点突变纯合子GG基因型频率为3.2%，其中G等位基因频率为17.3%。GSTM1和GSTT1同时缺失基因型频率为28.5%，其中GSTP1133G等位基因频率为8.5%，这些属于毒物代谢能力很弱的高危人群，应针对性地加强疾病预防。

综上所述，开封市汉族女性GST基因相关位点多态性分布虽与全国已有研究报道的地域数据相近，但其风险基因型占比仍然较高，这类人群对环境毒物的解毒能力较低，在孕期更易发生不良孕产及出生缺陷。通过检测GST基因多态性，可以评估毒物代谢能力、相关疾病风险以及药物代谢水平。通过调查GST基因多态性分布，可以为基于群体遗传特征的个体化医疗和保健提供依据，包括针对性地开展健康教育，提高居民环境与健康素养水平，主动规避不良环境暴露，以及开展靶向营养干预和疾病一级预防等。