Taqi位点多态性与骨密度降低现象相关性的荟萃分析

李自豪 盛楠 丰攀峰 姜嘉伟 徐冠华

南通市第一人民医院,江苏 南通 226001

在整个人体解剖系统结构中骨组织是由骨细胞处于一种动态变化下形成的。正是通过骨细胞群不断地进行着降解和构建使骨细胞群在整个骨质吸收以及骨质沉积的过程中之间达到一个动态平衡,从而引起正常骨密度值发生动态变化[1]。临床上骨密度(bone mineral density,BMD)主要是用来衡量机体骨骼强度。对于人体骨组织来说大部分人会在25～30岁达到最大骨密度值[2]。随着最大骨密度值到达后,机体可能会随着年龄增长进而出现骨密度值下降的趋势,尤其中老年女性,随着绝经的发生,可能进一步导致骨密度值的降低,因此对于影响骨密度值的因素研究是具有临床意义的。目前临床上对于骨密度值测量最主要是采用双能X射线吸收仪(DXA)进行评估,采用T评分用于量化BMD[3]。临床实践和大量基础研究表明,维持BMD的稳定对于个体健康至关重要。研究发现在成年女性中随着年龄增长尤其是到了绝经后由于机体雌激素分泌的减少会导致骨密度突然降低,进而引发骨质疏松和骨折等一系列意外事件[4]。根据一项最新临床研究表明,中老年人咬合力和自身BMD密切相关。维持一定水平的BMD对维持老年人的口腔功能有积极作用[4]。此外,统计数据显示低BMD的儿童和青少年炎症性肠病的患病率较比同龄正常BMD的儿童和青少年高[5]。Trivi等[5]在一项临床研究中得出如下结论:在一般健康人群中每天保持中至重度体力活动、以及拥有较低体重和较高BMD之间存在很强的关系。Wu等[6]在2020年一项基础研究中发现,对实验组大鼠通过采用吸烟和细菌感染相结合的方式使其发生慢性阻塞性肺疾病后,实验组大鼠相对健康组大鼠拥有更低的骨密度。此外,一些慢性病患者也容易出现BMD降低现象并引发骨骼疾病,如慢性胰腺炎患者低骨密度风险较高时会导致骨质减少和骨质疏松的患病率显著增加,最终增加骨折的发生风险[7]。通过上述一系列研究得出结论:骨密度和多种疾病发生具有一定的相关性,因此临床上通过探索影响骨密度的因素从而来预测骨密度降低的发生风险具有重要的意义。

通过阅读大量对BMD的相关研究文献,发现维生素D受体(vitamin D receptor,VDR)在维持BMD稳定性中发挥着不可替代的作用。在人体中经过羟化酶活化后的维生素D更加容易与VDR结合进而进行骨质代谢,从而实现维持钙稳态和骨骼健康的目的[8-11]。先前有研究小组人员研究发现人类基因组的VDR相关编码基因位于12号常染色体的短臂上,其中起着主要作用的是染色体上的外显子[9,12]。在VDR基因表达中,已发现其存在多个单核苷酸多态性位点(single nucleotide polymorphsim,SNP)和其功能发挥有着密切联系,在过去的10年中,包括Foki、Bsmi、Apai和Taqi在内的多个VDR基因位点与BMD之间的相关性已被广泛研究[3]。有研究发现VDR的基因位点BsmI 中的bb基因型变异可被视为儿童骨质疏松症发生的危险因素[13]。Zhang等[14]在一项临床研究中表明VDR的基因位点ApaI的a等位基因能显著降低白种绝经后妇女的骨质疏松风险,携带ApaI aa基因型的白种人绝经后女性股骨颈BMD普遍较高。Marozik等[15]在一项临床队列研究中发现VDR的基因位点Taqi和白种人骨密度降低发生风险相关。由于样本量限制及种族差异,VDR基因多态性位点与临床的相关性尚存在争议。目前,已有相关荟萃分析对VDR上的基因位点Foki、Bsmi及Apai进行了报道,但Taqi作为VDR的一个重要SNP,尚无相关荟萃分析研究。本文从Taqi位点与BMD的关系着手,系统梳理近年来的文献评价Taqi多态性与BMD是否具有一定的相关性,拟为Taqi位点对BMD的影响提供科学可靠的循证证据。

1 资料与方法

1.1 检索策略

首先对于检索策略而言,本文摒弃了传统分别通过主题词和关键词检索数据库的方法,而是通过采用主题词和关键词结合的方式检索数据库,这样既能保证全文的查全率,又提高了全文查准率,同时避免了误检率和漏检率。随后由两位独立的研究人员分别通过计算机检索相关数据库,所有文献时间均截至2021年12月。检索词分为中文和英文两个部分,其中检索中文数据库时采用“维生素D受体”“VDR”“基因多态性”“骨密度”等作为检索关键词。检索英文数据库时主要采用“VDR”“gene polymorphism” “SNP”“BMD”“single nucleotide polymorphim”“bone miner density”等作为检索关键词。

1.2 纳入以及排除标准

文献纳入标准:(1)相关文献类型:可通过计算机数据库搜索到的且已发表的有关研究内容为VDR基因多态性与骨密度的关系;(2)相关文献中研究对象为VDR的基因位点Taqi;(3)论文中实验组和对照组分别为骨密度降低组和骨密度正常组,并且提供相关基因型的例数数据;(4)文中骨密度减低的临床诊断需明确。文献排除标准:(1)目前暂时无法通过有效手段获得全文数据统计分析的文献。(2)文献内容为个案报道、综述、动物实验等。

1.3 文献筛选

检索得到57篇相关文献,首先需要两位研究员分别通过浏览文献内容符合纳入标准的文献。对于有争议的文献,由第三位研究员参与判定,最终纳入5项符合标准的文献。

1.4 数据提取

所有被纳入的研究数据最终由两位研究员独自根据纳入和排除标准提取,如果出现意见不统一,则通过第三位研究员判断。在研究VDR基因多态性与BMD降低风险之间的关联时,同时还收集了以下数据:作者名单、发表年份、种族、样本量以及每个基因多态性的等位基因和基因型。

1.5 质量评价

文章最终纳入5项临床研究[15-19]。其中有4项为病例对照研究[16-19],此外还有1项为队列研究[15],对纳入的5篇文献质量评价选择采用传统常用的NOS量表进行评估。总计为9分,其中评估得分大于或等于5分的研究为高质量。

1.6 统计学处理

采用计算机软件 Review Manager 5.3计算95%置信区间(confidence interval,CI)以及优势比(odds ratio,OR),用来评估VDR基因多态性与BMD之间是否具有相关性。在等位基因对比模型、杂合子模型、纯合子模型和显性模型下,通过OR和95%CI评估VDR基因多态性与BMD变化的关联强度。采用I2检验来评判异质性,并且分析异质性的来源,并运用漏斗图分析发表偏倚。

2 结果

2.1 检索结果及纳入研究结果

最终根据纳入与排除标准,纳入5项研究,包括1 787个研究对象。纳入本研究的5篇文献基本信息见表1。

表1 与骨密度降低风险相关研究的一般特征及NOS评分Table 1 General characteristics and NOS scores of studies associated with reduced risk of bone mineral density

2.2 纳入研究的质量评价

通过NOS量表评价结果显示,纳入的5篇文献有3项研究得7分,1项研究得6分,1项研究得5分,所纳入的5项研究均为高质量研究。NOS量表评价结果见表1。

2.3 荟萃分析结果

Taqi基因多态性与骨密度的关系。针对VDR 基因位点Taqi基因多态性与BMD的关系,总共纳入5项研究,共报道了1 787名研究对象(925个观察对象,862个健康对照)的椎体BMD或者股骨颈BMD,荟萃分析结果显示,VDR 基因位点Taqi各基因型之间的BMD总体比较在T vs. t模型差异有统计学意义(P<0.05)。t等位基因是骨密度降低发生的危险因素,t基因携带者的骨密度降低发生风险是T携带者的1.51倍(图1A)。在tt vs. TT模型差异同样具有统计学意义(P<0.05)。tt基因型是骨密度降低发生的危险因素,tt基因的骨密度降低发生风险是TT携带者的2.95倍(图1B)。在Tt vs. TT模型差异同样具有统计学意义(P<0.05)。Tt基因的骨密度降低发生风险是TT携带者的1.51倍(图1C)。在Tt/tt vs. TT模型差异同样具有统计学意义(P<0.05)。Tt/tt基因的骨密度降低发生风险是TT携带者的1.68倍(图1 D)。在TT vs. Tt/tt模型差异同样具有统计学意义(P<0.05)。TT基因的骨密度降低发生风险是Tt/tt携带者的0.81倍,即人群中基因型为TT的更不易发生骨密度降低(图1E)。总而言之,t基因是骨密度降低发生的危险因素,可以作为预测骨密度降低风险的发生风险的遗传指标(表2)。

图1 VDR位点Taqi基因多态性与BMD降低发生风险的相关性的敏感性分析。A:t vs. T,B:tt vs. TT,C:Tt vs. TT,D:Tt/tt vs. TT,E:TT vs. Tt/tt。Fig.1 Sensitivity analysis of the association between VDR Taqi gene polymorphism and reduced risk of BMD A:t vs. T,B:tt vs. TT,C:Tt vs. TT,D:Tt/tt vs. TT,E:TT vs. Tt/tt.

表2 VDR Taqi多态性及骨密度降低易感性的遗传模型结果

2.4 敏感性分析

本研究最后进行了敏感性分析,逐一剔除纳入的文献,各模型合并效应量未发生明显改变,结果也显示数据并未受到影响,表明研究所纳入文献的稳定性基本良好。

2.5 发表偏倚

对VDR Taqi位点与BMD的相关性中显性模型的结果绘制漏斗图(图2),可以观察到所得图形结构大致对称,存在较小的偏倚可能。

图2 VDR Taqi位点基因多态性与BMD降低发生风险的相关性的漏斗分析图A:t vs. T,B:tt vs. TT,C:Tt vs. TT,D:Tt/tt vs. TT,E:TT vs. Tt/tt。Fig.2 Funnel analysis of the association between VDR Taqi locus polymorphism and reduced risk of BMD A: t vs T, B: tt vs TT, C: Tt vs TT, D: Tt/tt vs TT, E: TT vs Tt/tt.

3 讨论

骨质疏松症一直是许多中老年女性关心的一项主要健康障碍问题,其临床特征是因骨量减少进而导致骨内部结构恶化和骨密度降低,容易过早导致脆性骨折发生[20],并且骨质疏松也是类风湿关节炎、炎症性肠病[6]等的常见临床并发症。骨质减少和骨质疏松的风险具有相似的病理序列,由大量内分泌分子和遗传标志物调节,包括雌激素受体(ESR)、VDR和亚甲基四氢叶酸还原酶[3]。尽管有多项研究考察了VDR SNPs与不同人群(如绝经前和绝经后妇女)BMD之间的关系,但样本量小,参与者的异质性和地域差异都会影响关联分析结果。因此,由于统计效率低,小样本研究很难得出可靠的结论。为了弥补受试者的不足,荟萃分析是一种很有前途的选择。

本研究对VDR基因位点Taqi多态性与人体BMD间的动态关系问题进行了荟萃分析,结果显示人体VDR基因位点Taqi多态性与骨密度降低的发生风险相关,此外由于纳入的文献采用DXA测定骨密度,因此进一步推断Taqi多态性与椎体以及股骨颈的BMD相关,有望可为临床提供更精准的BMD风险评估参考。已有研究表明TaqI位于VDR基因的第9号外显子,且已被证明会影响mRNA的稳定性,导致蛋白质水平的变化[21-22]。研究同时发现t等位基因是骨密度降低发生的一个危险因素,等位基因t携带者尤其是纯合子tt的人群骨密度降低发生风险是TT纯合子的1.53倍,考虑到异质性,通过将纳入的文献逐一剔除后,发现研究的整体的异质性及最终实验结果并未因此而发生改变,表明本研究的研究结果相对比较可靠。尽管Taqi位点等位基因T突变为t为同义突变,不能影响到VDR的表达水平。但很多研究发现VDR的基因多态性能够影响伊班膦酸盐、雷洛昔芬等抗骨质疏松药物的疗效,VDR多态性可能改变BMD影响机体对钙的摄入以及对钙和维生素D补充剂和激素替代治疗的响应[23]。因此笔者推测,Taqi的等位基因t可能通过影响机体对维生素、钙及激素的代谢参与BMD的调节功能,具体机制需要后续研究进一步阐述。本研究内容不可避免也存在一定程度的局限性:①纳入的VDR基因位点Taqi的相关文献研究信息不够完整充足,这些都可能间接影响本文最后得出的统计效应模型;②由于只纳入了公开发表的相关文献,可能导致存在一定范围的统计偏差风险。

总之,本研究为人群VDR上的位点 Taqi多态性与BMD之间的关联提供了一定可信的证据。通过研究表明,Taqi的t等位基因与BMD降低有关。由于本研究样本量相对不足,导致研究结果应被谨慎对待。随着临床研究越来越多以及文献质量的提升,相信可以在未来进一步明确两者之间的关联,这就需要更大样本、更多中心,以及更严格合理的实验设计思路。