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非酒精性脂肪性肝病的基因组学研究之我见
2012年05月24日 07:18 作者:施军平,范建高 访问量:1694
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非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)已成为当前全球最常见的慢性肝病之一,最终可进展为肝硬化,甚至肝癌。其发病机制涉及高脂高糖饮食、抗氧化剂下降、N-3 PUFs/N-6 PUFs比例失衡、慢性缺氧以及肠道菌群失调等,也有研究认为与遗传因素有关:有家族聚集现象和人种差异的遗传易感性等来运用基因组学的技术手段,发现了一系列与NAFLD发生发展密切相关的基因变异,包括参与脂肪酸氧化、脂肪合成、胰岛素敏感性和纤维化相关等基因,从基因水平揭示了NAFLD发生发展的可能分子机制,而基因易感性被认为是NAFLD这一复杂疾病的重要影响因素

一、候选基因研究

随着基因分型的广泛应用,已有大量的遗传病例对照研究分析了候选基因变异,这些变异基因涉及到编码脂肪合成和转运(11βHSD-1SCD-1)、胰岛素敏感性(PPARγ)、脂肪酸氧化(PPARɑCYP2E1)、调节抗氧化剂防御系统(SOD2UCP2)、炎症坏死发展和拮抗(TNFɑ、IL-10)以及纤维化相关的蛋白(leptinadiponectin)。但这些有关基因的研究均存在样本量偏小等局限性,如由于缺少合理的假设、亚组分析、可接受的临界P值和发表性偏倚等导致的假阳性;研究的统计效力不足可能会错失真实效应,如复杂疾病危险比(RR)通常在1.1-1.9,当RR=1.5或罕见等位基因频率=15%时,在P=0.05检验水平,样本量达到600,统计效力约为80%NAFLD的基因组学研究更为困难,因为NASH/纤维化的病理分型需要肝活检。要解决这些问题,就需要更大的样本量(RR=1.5-2.0时,需要5000-10000样本量),更低的p值(<10-5),采用连锁不平衡(TDT分析族群内的遗传模型以及使用能反应疾病进展的指标来替代肝活检。

目前公认的与NAFLD发病相关的等位基因有KLF6(kruppel-like fator 6)IRS-1/ENPP-1SOD2Apo C3。核转录因子KLF6是一种损伤后修复基因,对TGF-β1及其受体具有反式激活作用。来自意大利和英国的研究显示KLF6-ivs-1-27 G>A等位基因能促进NAFLD患者肝细胞再生,而阻止肝纤维化进展。KLF6野生型LX-2细胞αSMA型胶原表达较KLF6 G>A显著上调。发生肝纤维化的NAFLD儿童倾向于遗传KLF6野生型基因。胰岛素抵抗基因ENPP1+/IRS-1+NAFLD患者肝纤维化发生率较野生型更高。编码锰依赖过氧化物酶(MnSOD)SOD2基因非同义突变(C47T; rs4880)可降低MnSOD的线粒体靶向及其活性,在71个基因性状继代优先传递家庭(55个资料完整)502例欧洲NAFLD患者的病例对照队列中,等位基因T遗传的可能高于C[62%(47/76) vs 38%(29/76)];而病例对照研究中携带等位基因T者肝纤维化(stage>1)比例增加(P=0.008 for trend);多因素分析显示SOD2基因型(OR 1.56, 95% CI 1.09-2.25, P=0.014)PNPLA3基因型、T2DMNAFLD肝纤维化发生也密切相关。脂蛋白C3基因(APOC3)附近的两个SNPrs2854116 [T-455C]rs2854117 [C-482T])与高甘油三酯血症相关联。与野生的纯合子相比,APOC3变异等位基因(C-482T, T-455C, or both)携带者空腹血浆载脂蛋白浓度增加30%。而携带者空腹血浆甘油三酯浓度增加60%则主要由口腔脂肪耐受试验后血浆甘油三酯和视黄基酯浓度增加和血浆甘油三酯清除率减少46%所致。NAFLD在变异等位基因携带者中有38%的患病率,而在野生型纯合子个体中没有发现患者(P<0.001)NAFLD患者表现出明显的胰岛素抵抗性。在非亚裔印度人群中的验证研究证实了APOC3变异等位基因和NAFLD的关联。

二、NAFLD全基因组关联研究(GWASs

最近,在一些慢性肝脏疾病包括胆石症、原发性硬化性胆管炎和NAFLD中,基因突变的全基因组分析已经明确了一批新的、且被忽视的候选基因,譬如,编码含Patatin样磷脂酶域3蛋白(PNPLA3rs738409)的基因突变可调节NAFLD的脂肪变性、炎症坏死和纤维化,同时它也被确认为是NAFLD进展的首个遗传风险因素。

近年不少研究支持PNPLA3I148M变异(rs738409 C/G)可增加NAFLD发病风险,汇总16项不同人群研究结果的Meta分析表明, rs738409不仅影响肝脏脂肪沉积(GG纯合型高于CC73%n=2,937; P < 1 x 10-9),也使疾病进展的风险显著增高[炎症计分显示GG纯合型高于CC3.24(n=1,739),而纤维化风险增加3.2(n=2,251)P < 1 x 10-9]GG纯合型NASH更常见(OR=3.488, 95%CI 1.859-6.545n=2,124P < 2 x 10-4);然而结合CG杂合型疾病特征的分析表明,携带两个G等位基因并未进一步增加严重肝病的风险,rs738409单核苷酸多态(SNP)BMIHOMA-IR和胰岛素或血糖水平也未见关联;Meta回归显示男性和rs738409对肝脂含量的影响负相关(slope: -2.45 ±1.04; P < 0.02)提示性别的潜在影响;此外rs738409 GG纯合型还较CC型肝酶增高约28%,因此现有证据充分表明,rs738409可明显影响不同人群NAFLD的自然转归。来自NASH临床研究网络数据库的236例非西班牙裔高加索女性NAFLD患者的研究发现,NAFLD活动度评分(NAS)与其第8号染色体上法尼基二磷酸法尼基转移酶1FDFT1)基因的SNP rs264542相关(P=6.8×10-7),肝纤维化程度与其7号染色体上的SNP rs343062相关(P=2.7×10-8),而与PNPLA3无关,这些结果还需要更大规模、更复杂的队列研究来进一步验证NAFLD组织学与NCANGCKRLYPLA1PNPLA3等基因或其临近区域变异明显相关,但与PPP1R3B无关。此外,基因变异影响CT评估脂肪变性和预测NAFLD发生风险。由于基因遗传异质性的存在,肝脏脂肪变程度与NASH/肝纤维化并不完全一致。

虽然目前的GWAS研究在很大程度上增进了人们对NAFLD遗传机制的认识,但该方法也存在一定局限性。如低频率遗传变异/罕见等位基因所导致的统计学上的“盲点”,忽视复杂性疾病存在的多基因的交互作用或者多个疾病可使同一基因发生变异,不同疾病发病机理“分子异质性”,样本量少,不能涵盖HapMAP数据库中的280SNPs以及SNP的种族差异等。但也同样给我们提供有用的信息:GWAS能反应常见低风险变异(>5%)与常见疾病的关联(OR=1.5-2.0),不能很好反应多位点、罕见、高风险变异与疾病的关联(OR<1.1);样本量需要>1000例(但在肝活检证实的NAFLD可能存在一定困难);变异影响的是基因表达而不是蛋白结构。利用有效的统计学方法对原有GWAS数据深度挖掘、应用新一代测序技术寻找高风险的低频及罕见变异和遗传变异的生物学机制研究,是后GWAS时代的三大主要研究内容。

经典的相关性研究和GWAS研究均表明NAFLD具有一定的遗传易感性。多个研究证实PNPLA3变异与NAFLD脂肪变发生和疾病进展关联,KLF6IRS-1/ENPP-1SOD2Apo C3等基因变异与NAFLD疾病进展也既有一定的关系,对于NAFLD的基因组学进行深入研究,将有助于研究NAFLD新的治疗策略以及作用靶点,阻断疾病进展。

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