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摘要研究目的:<br>　　肥胖是遗传和环境因素共同导致的复杂性疾病，肥胖的遗传度高达40％-70％。因此，挖掘遗传因素对肥胖症的病因研究至关重要。目前，肥胖单基因致病基因只能解释极少的肥胖发生(＜5％)，常见变异也只能解释大约2.7％的体重指数变异度，其他遗传因素成为困扰遗传学家的“缺失的遗传度”。罕见/低频变异位点具有中等作用效能，且能解释单个位点的直接功能影响，能够弥补肥胖遗传学中的“缺失的遗传度”，在肥胖症研究中备受瞩目。为了更加深入地揭示中国肥胖症遗传学结构和潜在作用机制，本研究选取肥胖相关候选基因NPC1、IRX3和LGR4，旨在阐明它们的稀有/低频变异位点与肥胖发生之间的关系。<br>　　研究结果:<br>　　第一部分，男性中NPC1杂合突变携带者的BMI显著高于地域、年龄匹配的对照人群(26.57vs.23.99kg/m2，p=0.007)，女性中无差别(p=0.43);性别差异在突变对BMI作用中具有显著影响(p for interaction=0.009)。高脂诱导下Npc1+/-雄性小鼠体重显著高于野生型(39.6±1.2gvs.35.6±1.0g，p=0.01)，雌鼠无差异。在两期肥胖一对照队列研究中，NPC1非同义低频变异显著富集于肥胖人群中(p=3.2×10-4，OR=7.5，95％CI=2.1-26.0)。共筛选出14个非同义变异，位于SSD结构域的V697I、T743I、Q775K和V780fs*导致蛋白表达量下降，Q775K和V780fs*导致蛋白定位改变，4个位于SSD功能域和1个位于CRLL功能域的变异导致胆固醇转运能力下降超过50％。功能受损严重位点携带者相比于非严重受损携带者，具有更高BMI、腰围、腰臀比，和更大的腹部横断面脂肪面积。<br>　　第二部分:IRX3在人体和小鼠棕色化脂肪组织中表达上升。Irx3体外敲低能够显著抑制脂肪前体细胞向棕色样脂肪细胞的生成，表现为棕色化标志基因Ucp1、Pgc-1α等表达降低和细胞氧气消耗率的下降。过表达IRX3基因增加棕色脂肪关键基因Ucp1启动子转录活性。肥胖人群中IRX3稀有/低频变异发生频率显著高于正常人(p=0.038，OR=2.27，95％CI=1.02-5.05)。<br>　　第三部分:在年轻肥胖患者中，LGR4A750T与腰围(p=0.030)、腰高比(p＜0.001)之间存在显著相关性。在社区肥胖人群中，该位点与腰臀比之间存在显著相关性(p=0.013)。结合两人群，LGR4A750T与腰围(p＜0.001)和腰臀比(p=0.021)相关。腹部CT结果显示，该位点与皮下脂肪面积无相关性(p=0.117)，与内脏脂肪面积存在显著正相关(p=0.004)。进而对年轻肥胖患者的代谢指标进行分析，发现A750T与餐后2小时胰岛素水平(p=0.009)、3小时胰岛素水平(p=0.015)、180分钟胰岛素曲线下面积(p=0.033)、胰岛素敏感性动态指标Matsuda指数(p=0.027)、和脂蛋白(a)(p=0.017)之间存在显著相关性。<br>　　研究结论:<br>　　NPC1非同义低频变异显著增加肥胖发生风险，且存在一定性别差异，功能严重受损位点集中在SSD功能域，这些位点携带者相比于功能未严重受损位点携带者，具有更加严重的肥胖表型。我们的结果证明功能性NPC1稀有/低频非同义变异增加中国人群肥胖发生风险。第二部分，IRX3可能通过增强棕色化关键基因UCP1的转录活性，促进白色脂肪细胞棕色化。与之一致，IRX3稀有/低频非同义变异增加中国人群肥胖发生风险。第三部分，LGR4的低频变异位点A750T与中心性肥胖和胰岛素抵抗之间存在显著相关性。这三部分研究分别解释了中国青少年肥胖人群3.18％、2.21％、2.70％的主效遗传因素，对于弥补肥胖遗传学中“缺失的遗传度”具有一定的提示意义和推动作用。①人群靶向测序结合②功能验证与③临床数据，为变异位点对体重调节的作用提供最为直接且令人信服的证据，这也是未来深度测序功能解读或注释的有效途径，本研究对此也有一定的案例作用。我们的结果为肥胖相关基因/位点的筛选和验证提供了全新证据，同时也为肥胖症的早期预防和治疗提供了新靶标。