GSTs基因多态性与中国人群慢性阻塞性肺疾病易感性Meta分析*

★ 胡子毅 李人亮 赖俊宇 易莹 陈丽莎（.江西中医药大学附属医院 南昌 330006；.江西中医药大学 南昌 330004）

1 前言

慢性阻塞性肺疾病（COPD）是一种临床综合征，其特征在于慢性呼吸道症状，结构性肺部异常和/或肺功能受损，这是由不同环境和遗传因素的相互作用导致的［1］。目前 COPD 是全球第三大死亡原因，在 2017 年由 COPD 导致死亡的人数达到320万人，到2040年死亡人数预计将达到440万人［2］。随着全球人口老龄化趋势严重，该病的发病率和死亡率迅速上升，给社会带来了巨大的经济负担［3］。吸烟是COPD 的关键危险因素，但全球约有三分之一的 COPD 患者是不吸烟者，早期流行病学研究发现，COPD具有家族聚集性［4］。通过全基因组关联（GWA）研究，许多与疾病发病机制相关的候选基因在COPD遗传学中被发现［5-7］。

目前已知与COPD可能有关的基因主要有a1-AT基因、维生素D结合蛋白基因、TNF-a基因、线粒体环氧化物水解酶（mEPHX）基因、谷胱甘肽-S-转移酶（GSTs）基因、细胞外超氧化物歧化酶（EC-SOD）基因和基质金属蛋白酶基因等。其中谷胱甘肽转移酶系（GSTs）是一个Ⅱ相反应代谢的超家族酶系，其在肺部抗氧化过程中起重要作用，其在代谢过程中发挥着至关重要的解毒作用［8-9］。近年来GSTs基因多态性与COPD易感性的研究越来越多，人类胞质GSTs分为8种不同类型：α、μ、π、σ、θ、κ、ζ和Ω［10］。目前研究最广泛的GSTs包括GSTM1、GSTT1 缺失（NULL）基 因 和GSTP1（Ile105Val）基 因，GSTM1和GSTT1在触发氧化应激的活性氧失活中起作用，并可能参与COPD的细胞过程，而GSTP1是人类肺部中最丰富的GST［11-13］。

但GSTs基因多态性与COPD的相关性尚存争议，且许多研究结果不尽相同。这些研究之间的不一致性限制了我们在阐明 COPD 遗传基础方面的进展。因此，本文通过全面收集GSTM1、GSTT1 和 GSTP1基因多态性与中国人群COPD易感性的相关文献，从循证医学角度分析GSTM1、GSTT1 和 GSTP1基因多态性与中国人群COPD易感性的关系。

2 资料与方法

2.1 纳入与排除标准

2.1.1 研究类型 病例-对照研究。

2.1.2 研究对象 经确诊的COPD患者和同期非COPD对照人群，均限为中国人群。

2.1.3 暴露因素 GSTM1，GSTT1，GSTP1 Ile（105）Val基因多态性。

2.1.4 结局指标 慢性阻塞性肺疾病患病风险。

2.1.5 排除标准 ①重复发表的文献；②非病例-对照研究；③数据不充分，无法获取全文的研究；④研究对象非中国人群；⑤非中文或英文文献；⑥文献综述、meta分析、系统评价、文摘、述评文献等。

2.2 文献检索策略 通过计算机对PubMed、Embase、Cochrane Library、中国生物医学文献数据库（CBM）、中国知网（CNKI）、万方数据库（WANFANG）、维普数据库（VIP）等7大数据库进行检索，搜集有关GSTM1、GSTT1和GSTP1基因多态性与慢阻肺发生相关性的病例-对照研究，检索时限均为建库至2020年2月。同时手工检索纳入研究的参考文献，以补充获取相关文献。英文检索词包括：pulmonary disease, chronic obstructive、COPD、chronic obstructive pulmonary disease、COAD、chronic obstructive lung disease、chronic obstructive airway disease、airflow obstruction, chronic、airflow obstructions, chronic、chronic airflow obstructions、chronic airflow obstruction、glutathione s-transferase、GST、GSTM1、GSTT1、GSTP1、 xenobiotic detoxification enzymes gene。中文检索词包括：慢性阻塞性肺疾病、慢阻肺、慢性阻塞性肺病、慢性气道阻塞性疾病、COPD 、COAD、肺气肿、慢性气道阻塞、谷胱甘肽硫转移酶、谷胱甘肽S转移酶、GST、GSTM1、GSTT1、GSTP1等。以PubMed为例，其具体检索策略如下：

#1 Pulmonary Disease, Chronic Obstructive［Title/Abstract］

#2 COPD［Title/Abstract］

#3 Chronic Obstructive Pulmonary Disease［Title/Abstract］

#4 COAD［Title/Abstract］

#5 Chronic Obstructive Airway Disease［Title/Abstract］

#6 Chronic Obstructive Lung Disease［Title/Abstract］

#7 Airflow Obstruction, Chronic［Title/Abstract］

#8 Airflow Obstructions, Chronic［Title/Abstract］

#9 Chronic Airflow Obstructions［Title/Abstract］

#10 Chronic Airflow Obstruction［Title/Abstract］

#11 #1 OR #2 OR #3 OR #4 OR #5 OR #6 OR #7 OR #8 OR #9 OR #10

#12 glutathione S-transferase

#13 GST［Title/Abstract］

#14 GSTM1［Title/Abstract］#15 GSTP1［Title/Abstract］

#16 xenobiotic detoxification enzymes gene［Title/Abstract］

#17 #12 OR #13 OR #14 OR #15 OR #16

#18 #11 AND #17

2.3 文献筛选与资料提取 由2名经过培训的评价员独立进行，若有分歧可相互讨论解决，必要时需要第三名评价员。根据预先制定的检索策略对各大数据库进行相关文献检索，导出检索到的文献题录，通过Endnote软件管理检索结果，建立数据库，去除重复研究。通过阅读题目和摘要对文献进行初筛。初筛选出的文献进一步下载全文，根据文献中的方法学部分等相关信息，来确定文献是否符合纳入标准，并决定是否纳入。资料提取的内容：（1）纳入研究的基本信息：第一作者姓名、发表年份、题目等；（2）研究类型；（3）纳入人群的基本特征，如年龄、诊断标准、对照组排除目标疾病的方法等；（4）基因检测方法；（5）各组样本量、各基因型数量。

2.4 纳入研究的偏倚风险评价 由 2 名研究者独立采用纽卡斯尔-渥太华（NOS）量表评价纳入研究的偏倚风险，并交叉核对结果。

2.5 统计分析 本研究采用STATA 14.0软件计算对照组人群的哈迪-温伯格平衡值（HWE），通过Cochrane协作网提供的RevMan5.3软件进行数据分析，采用比值比（OR）为效应指标进行统计分析，并提供相应的95 %置信区间（CI）。首先采用Q检验和I2检验来各研究数据间的异质性，检验水准为a=0.1，同时结合I2定量判断异质性的大小。当P＞0.10，I2＜50 %，提示各研究结果间具有同质性，予以采用固定效应模型（fixed effect model）进行Meta分析，反之则采用随机效应模型（random effect model）进行分析。若存在明显的临床异质性，则采用亚组分析或敏感性分析等方法进行处理，或只行描述性分析。Meta分析的结果采用森林图表示。文献发表偏倚分析用漏斗图表示。

3 结果

3.1 文献筛选流程及结果 初检共获得文献498篇，经逐步筛查，最终纳入21个病例-对照研究。其中10篇涉及GSTM1基因，7篇涉及GSTT1基因，13篇涉及GSTP1基因。文献筛选流程及结果见图1。

图 1 文献筛选流程

3.2 纳入研究的基本特征和偏倚风险评价结果 纳入研究的基本特征见表1，偏倚风险评价结果见表2。

表1 纳入研究的基本特征

（续表）

表2 纳入文献质量评价结果

3.3 Meta分析结果

3.3.1 GSTM1基因多态性 共纳入10个研究［14，17，23-24，27-31，33］，包 括1 047例 患 者 和1 046例 对照，详细数据资料见表3。笔者统计发现COPD组GSTM1缺失基因型频率高于对照组（61.03 % vs 49.04 %）。异质性检验（I2=50 %，P=0.04＜0.1）提示各研究结果间的异质性具有统计学意义。对纳入的10个研究进行敏感性分析，发现陈洁2004对异质性影响较大，去掉该研究后再次进行异质性检验结果显示余下的9项研究不存在异质性（I2=0 %，P=0.44＞0.1）。排除之后采用固定效应进行meta分析，其结果显示，OR=1.69，95 %CI（1.41，2.04），且具有统计学意义，Z=5.64，P＜0.05，提示GSTM1基因多态性与中国人群COPD易感性有关。见图2。

表3 GSTM1基因多态性数据资料

图2 GSTM1基因多态性森林图

3.3.2 GSTT1基因多态性 共纳入7个研究［14，23，27-31］，包括847例患者和791例对照，详细数据资料见表4。COPD组GSTT1缺失基因型频率高于对照组（49.47 % vs 43.74 %）。异质性检验（I2= 55 %＞50 %，P=0.04＜0.1）提示各研究间的异质性具有统计学意义。对纳入的7个研究逐一进行敏感性分析，异质性结果改变不显著，说明未发现异质性的来源，但其异质性尚在可接受范围之内，因此选用随机效应模型进行meta分析。其结果显示：OR=1.38，95 %CI（1.00，1.89），P=0.05，提示GSTT1基因多态性与中国人群COPD易感性无关。见图3。

表4 GSTT1基因多态性数据资料

图3 GSTT1 基因多态性森林图

3.3.3 GSTM1/GSTT1组合无效基因型 共纳入5项研究［14，23，27，30-31］，包括630例患者和546例对照，见表5。病例组中GSTM1/GSTT1组合缺失基因型频率高于对照组（31.59 % vs 22.16 %）。异质性检验（I2=58 %＞50 %，P=0.05＜0.1）提示各研究间的异质性存在统计学意义。对纳入的5个研究逐一进行敏感性分析，异质性结果改变不显著，说明未发现异质性的来源，但其异质性尚在可接受范围之内，因此选用随机效应模型进行meta分析。其结果 显 示：OR=1.75，95 %（1.12，2.73），P＜0.05，提示GSTM1/GSTT1组合缺失基因型与中国人群COPD风险增加有关。见图4。

表5 GSTM1/GSTT1组合无效基因型的数据资料

图4 GSTM1/GSTT1组合无效基因型森林图

3.3.4 GSTP1基因多态性 共纳入13项研究，包括1 398例COPD患者和1 351例对照。详细数据见表6。根据对照组中的HWE不同，将研究分为P＞0.05和P＜0.05两个亚组。亚组1（P＞0.05）纳入8项研究，包括801例COPD患者和735例对照。亚组2（P＜0.05）纳入5项研究，包括447例COPD患者和466例对照。

表6 GSTP1基因多态性数据资料

异质性检验汇总结果显示（I2=76 %＞50 %，P＜0.1），提示两亚组间的异质性具有统计学意义，但其异质性尚在可接受范围之内，因此采用随机效应模型进行meta分析。等位基因型比较结果（G vs A）显示：OR合并=1.21，95 %CI（0.87，1.68），P＜0.05提示GSTP1等位基因与中国人群COPD易感性不相关，见图5。显性模型比较结果（GG+AG vs AA）显示： OR合并=1.03，95 %CI（0.75，1.42），P＜0.05提示GSTP1纯合+杂合突变基因与中国人群COPD易感性不相关。见图6。

图5 GSTP1 等位基因森林图

图6 GSTP1显性模型森林图

3.4 发表偏倚分析 本研究采用漏斗图评估纳入研究的发表偏倚情况，结果显示漏斗图基本对称，表明在本meta分析中无发表偏倚。见图7-8 。

图7 文献发表偏倚漏斗图

4 讨论与结论

慢性阻塞性肺疾病（COPD）是一种常见的可预防和可治疗的疾病，其特征是持续性的气流限制，通常是呈进行性发展，并伴随着对呼吸道和肺部有害颗粒或气体的慢性炎症反应增强。GSTs是参与内源和环境外源物质解毒的一大类酶。GSTT1可以解毒甲基化剂、杀虫剂和香烟烟雾中的许多化学物质［35］。GSTM1参与多环芳烃（PAHs）和ROS生成的二醇环氧化物的代谢，GSTP1与GSTM1具有一定的底物特异性，对包括苯并芘在内的多环芳烃环氧化合物都有活性［36］。GSTM1和GSTT1基因型缺失会导致相应酶活性完全缺失。在GSTP1基因中检测到一些多态性，包括第6外显子中的C341T（Ala114Val）替换和第5外显子中的A313G（Ile105Val）替换，会导致酶活性改变［37］。陈高瑛等［8］通过对有关GSTM1、GSTT1和GSTP1基因多态性与COPD易感性关系的文献进行综述，发现GSTs基因多态性与COPD易感性关系的研究结果不尽一致，认为其差异性的来源主要为种族及地域等不同。因此本文针对中国人群COPD易感性与GSTs基因多态性关系的研究进行meta分析，尽可能地消除种族和地域的差异性，旨在探讨中国人群COPD的遗传关联性。

本篇meta分析纳入了21项病例对照研究，研究人群来源的国家均为中国。其中有研究［14，17，27，31，33］显示GSTM1、GSTT1基因多态性与COPD易感性无关。而另外有研究［24，28-30］则认为GSTM1与COPD易感性有关，且与吸烟有联合作用，GSTM1基因缺失可能会增加吸烟人群COPD的易感性，若同时伴有GSTT1基因缺失可进一步加重COPD的易感性。对于GSTP1 Ile（105）Val基因多态性与COPD易感性关系，有些研究［18-19，21-22，26，33］认为GSTP1 Ile（105）Val基因多态性与COPD的易感性无相关性，而另外有研究［15，20，25，29，32，34］报道GSTP1G等位基因是COPD的独立危险因素。当前meta分析结果显示：GSTM1缺失基因、GSTM1/GSTT1组合缺失基因型可能会显著增加中国人群COPD发生的风险，而单独的GSTT1基因缺失并不会增加中国人群COPD易感性，GSTP1 Ile（105）Val基因多态性与中国人群COPD易感性无明显相关性，其中亚组1和亚组2的meta分析结果截然相反，说明对照组是否达到遗传平衡对基因多态性与疾病相关性研究的影响极大。基于当前研究结果，我们可以将GSTM1缺失基因型、GSTM1/GSTT1组合缺失基因型可能是COPD发生的危险因素。

本文存在的局限性：（1）对照人群的来源不一，有的研究对照组来源于同期的非COPD住院病人，而非来自健康人群；（2）在纳入GSTP1基因多态性研究中，存在对照组不符合哈迪-温伯格平衡的研究（HWE＜0.05），本文并未将其排除，且纳入进行meta可能增加结果的不可靠性。本文的优势在于：纳入研究人群均为中国人群，消除了种族间的差异性和地域的不同，对我国COPD的遗传相关性研究有较大的促进作用。由于COPD环境和遗传交互作用而发生的，建议以后的研究应考虑到环境因素对COPD基因多态性的影响，而且COPD的易感性基因并非是由单一的基因多态性所决定的，可能还涉及到多个基因之间多态性，因此以后的研究还需注意多基因之间的相互影响。总而言之，尽管我们认为GSTM1缺失基因型、GSTM1/GSTT1组合缺失基因型可能是COPD发生的危险因素，独立的GSTT1、GSTP1基因多态性可能与COPD易感性无关。但是，仍需要设计更精细的病例对照研究，以进一步评估这种关联。