绝经后2型糖尿病LRP5基因多态性与骨量异常的研究

黎娅 李军* 李思源 王曦龄 卢韵秋 李子昕

1. 石河子大学第一附属医院,新疆 石河子 832000

2. 石河子大学医学院,新疆 石河子 832000

3. 湖南省娄底市中心医院,湖南 娄底 417600

骨量丢失、骨组织细微结构破坏会导致骨质疏松症(osteoporosis,OP),OP患者进行实验室检测会发现其骨密度(bone mineral density BMD)下降,骨折发生风险也较普通人群大大增加[1]。中国老龄化人口占比巨大,女性在中国约9 000万OP患者中约占78%[2]。骨量降低的危险因素包括血糖异常、脂代谢紊乱、绝经后雌激素缺乏、阳性遗传基因、尼古丁摄入、久坐及其相关疾病等[3]。绝经后的2型糖尿病(type 2 diabetes mellitus ,T2DM)女性患者并发OP时也伴随着脂代谢的紊乱。

基因和环境对OP和T2DM的发生均有相关性,遗传因素在个体间骨量差异中占到50% ～ 80%的作用[4]。国外目前已经在全基因组层面鉴定出WNT 信号通路(LRP5、SOST、WNT10B、WNT16、SFRP1、 FOXC2、LRP4、GPR177 和 CTNNB1)与骨量降低和糖代谢降低密切相关[5]。作为启动Wnt信号下游通路的因子之一,LRP5的表达对骨形成很关键,尤其影响成骨细胞[6];目前已知LRP5可以作为糖尿病的保护因素,除增加胰岛素的产生外还可以促进胰岛素的信号传导从而降低血糖[7]。本团队前期研究也表明绝经后女性患者LRP5基因位点的多态性表达除与BMD异常有关,其与糖耐量异常也有相互作用[8];并发现石河子地区绝经后人群LRP5与LRP6基因位点多态性、绝经年龄、血糖水平之间表达的交互作用可以增加OP发生风险,可使OP发生风险增高[9]。目前尚未见对于绝经后女性LRP5基因rs556442、rs312778位点基因多态性与全身代谢降低疾病关系的研究报道。探究该位点基因多态性及突变与糖、脂代谢及BMD降低相关指标,有望揭示新生物学通路。

1 材料和方法

1.1 材料

选取2021年5月至2023年5月在新疆石河子大学第一附属医院就诊的绝经后汉族女性142例,分为正常对照组(A组,n=29)、T2DM组(B组,n=30)、骨量降低组(C组,n=28)、骨量降低+T2DM组(D组,n=55)。T2DM 及 OP 的诊断标准分别参照1999年和1994年WHO 制定的诊断标准[10-11]。本研究获得石河子大学第一附属医院医学伦理委员会审批(获批编号:KJ2021-534-01),收集所有受试者的临床信息及生化标本,均获得了受试者的知情同意。

1.2 方法

1.2.1收集基线资料:测定并记录142例女性患者的年龄、绝经年限、身高、体重等,体重/身高的平方=体质量指数(body mass index,BMI),腰围/臀围=腰臀比(waist hip ratio,WHR);完成血Ca、血P、FPG、HbA1C、甘油三酯(TG)、低密度脂蛋白(LDL)、高密度脂蛋白(HDL)等生化指标的收集(通过罗氏全自动生化分析仪测定受试者清晨静脉血)。

1.2.2测量BMD:采用双能X线吸收法(DEXA)测定BMD,T值在-1～1为骨量正常,-1至-2.5为骨量减少,≤-2.5为OP。

1.2.3提取DNA:收集142例女性患者静脉血5 mL(清晨空腹),立即加入抗凝剂(EDTA)抗凝,提取DNA后冷冻于-20 ℃冰箱备用,留存较长样本采用无水乙醇固定。

1.2.4基因分布:rs556442、rs312778 位点的多态性采用MALDI-TOF-MS分型。

1.3统计学处理

2 结果

2.1 组间基线资料比较

与A组比较,B组绝经年限、年龄比较差异有统计学意义(P<0.05);B、C、D组的WHR比较差异有统计学意义(P<0.05),见表1。

表1 组间基线资料比较Table 1 Comparison of baseline information between groups

2.2 组间临床指标比较

由于基线资料不齐,故采用协方差分析。组间结果比较显示,B组糖代谢指标FPG、HbA1c血清学水平较对照组A组升高(P<0.01);C组腰L1～4及股骨颈BMD较对照组A组降低(P<0.01),脂代谢血清学水平TG较对照组A组降低(P<0.05);D组的糖代谢指标FPG、HbA1c血清学水平较对照组A组升高(P<0.01),脂代谢指标血清学水平TG较对照组A组降低(P<0.05)。见表2。

表2 经协方差分析后组间各生化指标的比较Table 2 Comparison of biochemical indices between groups after analysis of covariance

2.3 绝经后女性LRP5-rs556442位点基因型及等位基因分布

LRP5-rs556442、rs312778位点基因型分布均符合Hardy-Weinberg平衡(P>0.05)。rs556442位点与A组比较,D组基因型分布比较差异具有统计学意义(P<0.05)。rs556442位点其余组间及rs312778位点组间基因型及等位基因分布频率经卡方检验后未发现统计学意义(P>0.05) 。见表3。

表3 LRP5-rs556442位点基因型及等位基因分布频率(n/%)Table 3 Genotype and allele distribution frequency of LRP5-rs556442 locus (n/%)

2.4 rs556442、rs312778 位点基因型突变与糖、脂、骨代谢指标及BMD关系

由于rs556442、rs312778 位点部分基因型频数<5,故合并突变基因型进行分析。

LRP5-rs556442位点:在与AA基因型比较下,可以得出B、C组AG/GG基因型股骨颈的BMD偏低,有统计学意义(P<0.05);D组突变型的HDL偏低,有统计学意义(P<0.05)。LRP5-rs312778位点:在与CC基因型比较下,提示A组CT/TT基因型的FPG、HbA1C偏低,有统计学意义(P<0.05);D组CT/TT基因型的LDL偏高,差异有统计学意义(P<0.05)。见表4、表5。

表4 LRP5-rs556442位点基因突变与糖、脂、骨代谢指标及BMD的关系Table 4 Association of gene mutation at LRP5-rs556442 locus with sugar, lipid and bone metabolism indexes and BMD

表5 A、D组LRP5-rs312778位点突变与糖、脂、骨代谢指标及BMD的关系

2.5 LRP5-rs556442、LRP5-rs312778基因位点多态性与BMD的多元线性回归

腰L1～4BMD(Y1)及股骨颈BMD(Y2)为因变量,基因型、绝经年限、年龄、BMI、TG、LDL、HDL、HbA1c、FPG 为自变量。rs312778 位点回归方程:Y1=0.239～0.40(TG)+0.010 (BMI);Y2=0.457+0.009 (BMI),BMI降低是腰L1～4及股骨颈BMD降低的危险因素(P<0. 05) ,TG增加是腰L1～4BMD降低的危险因素。rs556442位点回归分析方程为:Y1=0.492～0.035(TG),提示TG增加是腰L1～4BMD降低的危险因素(P<0.05 ),Y2的多元线性回归方程没有自变量进入。

2.6 LRP5基因位点野生型、突变型与骨量异常易感性的关系

根据骨密度测量结果,将受试者分为骨量正常组(59例)及骨量异常组(83例)。在rs556442、rs312778位点,野生型(TT)与突变型(CC/TC)BMD差异均无统计学意义(P>0.05)。见表6。

表6 LRP5基因位点野生型、突变型与骨量异常易感性的关系Table 6 Relationship between wild type, mutant type and susceptibility to abnormal bone mass at the LRP5 locus

3 讨论

据第七次全国人口普查报道,中国人口老龄化程度不断加剧,≥60岁以上人口约占全人口数量的18.7%,约2.64 亿[12]。这一变化导致许多慢性代谢性疾病患病率快速攀升,尤其以OP和T2DM为代表,绝经后女性由于雌激素水平降低更易造成OP的发生[13],基因也影响OP和T2DM的发生,国外目前在全基因层面上明确了WNT信号通路与OP和骨折的发生具有相关性[14]。WNT信号通路的经典受体LRP5,其基因多态性和突变与糖、脂代谢及骨量降低的关系也成为近年来的研究热点[15-18]。

本研究对石河子地区的绝经后女性展开了分析,rs556442位点基因型分布在女性骨量降低、T2DM组与正常对照组比较中存在统计学差异,rs312778位点组间基因型及等位基因频率分布无统计学差异,提示rs556442位点基因突变可能增加T2DM合并OP的发生风险。在进行rs556442位点基因突变分析时,与野生型相比,骨量降低组与T2DM 组的突变型股骨颈BMD降低 ;骨量降低组与T2DM组突变型的HDL降低。rs312778位点各组内基因突变分析得出,对照组突变型的HbA1C、FPG较野生型降低,提示其CC/CT基因型可能作为T2DM的保护因素;与野生型相比,T2DM 组与骨量降低组突变型的脂代谢指标LDL血清学水平升高,提示该位点突变可能降低脂代谢异常的发生概率;在rs312778 位点骨量异常与基因型分布有统计学差异。

多元线性回归分析结果显示,BMI与股骨颈及腰L1～4BMD呈正相关,组间比较发现骨量降低人群的BMI小于正常人群,BMI在一定范围内增加对于OP 进展延缓具有积极意义,这与Fan Z等[19]的研究结果保持一致,但与Wang F等[20]的结论相反,说明超出一定范围BMI的增加可能作为OP的危险因素。TG 水平降低对于延缓骨量降低具有积极意义,此结论与Aleidi SM等[21]相反,目前关于TG 及BMI如何在分子层面影响BMD L1～4的机制较为空缺,需要更加系统的研究。

综上,LRP5基因rs556442、rs312778两个基因位点的突变可能与绝经后女性的糖、脂及骨代谢有关。本研究从基因水平探讨了新疆石河子地区绝经后女性糖、脂及骨代谢紊乱的机制,对代谢紊乱相关疾病的防治起到了推动作用。