6.1.2 候选基因关联分析

6.1.2  候选基因关联分析

候选基因关联分析是建立在对目标性状基因有一定了解的基础上,利用关联分析对其候选基因进行验证,从而定位目的基因。

1. 类固醇激素合成与代谢途径相关基因

(1) CYP1B1

基因CYP1B1被称为细胞色素P450 1B1基因,是其家族的新成员,位于染色体2p22.2,全长12 kb,有3个外显子和2个内含子,编码约543个氨基酸残基的蛋白质。该基因编码的酶可使雌激素4羟基化而失活,因此在调节ANM时起重要作用。此外,CYP1B1还可激活各种致癌物质如多环芳香化合物等,参与多种肿瘤的发生和发展。该基因在雌激素依赖的组织(如子宫、卵巢和乳腺等)中高表达。

Hefler等对高加索绝经后女性的研究认为,该基因的rs1800440位点(Asn453Ser即第453位置A→G,即天冬氨酸突变成丝氨酸)与ANM有相关性,且含最小等位基因的女性比不含者平均绝经时间提前约0.8年,此外还显示孕产次较多的女性通常绝经时间比较晚。实验表明,该基因的多态性在一定程度上影响绝经后女性的性激素水平。因此,可以假设携带该基因突变型的女性通过其生物学作用可以适当地调节体内的雌激素水平,进而影响ANM。实验数据显示,携带亮氨酸(Leu)等位基因C的女性通常与体内雌激素水平高有关,其突变型缬氨酸等位基因G可能使雌激素水平降低,进而提前进入绝经状态。但Hefler等并未证实这3个位点与ANM相关,可能的解释是研究对象种族的差异、样本量的不同、环境和生活方式的差异使得研究结果不尽相同。

(2) FSHB

基因FSHB被称为促卵泡激素(folliclestimulating hormone,FSH)β亚基基因,位于染色体11p13,由3个外显子和2个内含子组成,编码110多个氨基酸残基的蛋白质,构成FSH的β亚基,与α亚基共同组成FSH。FSH是由垂体前叶分泌的一种糖蛋白类促性腺激素,可激发卵巢颗粒细胞生长及产生雌激素,促进卵泡发生募集现象; 此外,FSH还可以调节优势卵泡的选择和非优势卵泡的闭锁退化。相关研究表明,FSH缺陷的雌性小鼠、过度表达FSH的转基因小鼠由于植入后胚胎胎儿存活率降低可提早出现不孕。女性接近绝经时FSH浓度开始上升,与生长卵泡数量的降低有关。

He等发现位于5′TUR的rs621686、rs11031010和位于3′UTR的rs7951733与ANM密切相关。一项对22个GWAS的meta分析显示,该基因的rs12294104位点与ANM相关,FSHB基因限制了FSH的生成比例,其突变可引起女性性腺功能减退和原发性闭经。

2. 原始卵泡募集相关基因AMHR2

AMHR2是抗苗勒氏管激素Ⅱ型受体,位于染色体12q13,是转化生长因子β蛋白家族的Ⅱ型受体。卵巢内AMHR2主要表达于颗粒细胞,同时卵泡膜细胞也有少量表达,其主要作用是与抗苗勒氏管激素(anti-Mullerian hormone,AMH)结合,起到传递AMH信息的作用。AMH主要抑制原始卵泡的起始募集,参与优势卵泡的选择,从而调节卵泡的生长发育,卵巢卵泡池耗尽之后就会导致绝经。因此,原始卵泡募集相关基因如AMHR2被认为是决定绝经年龄的候选基因。

Kevenaar等对荷兰两组约2500例绝经后女性进行研究显示,AMHR2基因启动子序列的rs2002555位点,G/G基因型的女性通常比A/A基因型者提前绝经,表明前者抑制原始卵泡招募的作用较弱。因此,此位点G/G基因型可能削弱了AMH的信号转导作用,而AMH信号转导异常也可致女性提前绝经。之后,Voorhuis等对3616例荷兰女性研究却显示含等位基因G者平均绝经时间推迟0.3年。该位点与绝经的关系研究结果并不一致,尚待进一步研究。(https://www.daowen.com)

3. 多方面的候选基因

(1) ALOX12

基因ALOX12被称为花生四烯酸脂氧合酶12基因,是脂氧合酶超家族成员之一,位于染色体17p13.1,能够催化花生四烯酸及其他多不饱和脂肪酸生成白三烯,参与炎症及免疫调节过程。ALOX12也表达于女性生殖器官和组织,如子宫、排卵前卵泡的颗粒细胞层中。研究显示绝经可能增加女性肥胖和体内脂肪分布,因此,参与脂肪代谢的基因(如ALOX12)可能是影响女性ANM的候选基因。

Liu等对白人女性进行的小样本研究显示,位于该基因5′侧翼序列的基因位点rs9904779和rs433373(在322位置天冬酰胺突变成丝氨酸)与ANM高度相关。对于前者,携带最小等位基因C的女性平均绝经时间提早1.3年; 而后者,携带最小等位基因G的女性平均绝经时间提早1.5年。而Xiao等对701例中国汉族绝经女性进行研究表明,该基因的rs2292350、rs312470、rs312462和两个单倍体(GAAAG和GGAGA)与ANM高度相关,且rs2292350和GGAGA单倍体能够解释ANM总体变异的1.09%和1.18%。携带AA基因型的女性通常比携带GG基因型者绝经时间早1.28年。研究表明,雌激素对花生四烯酸代谢的抑制作用较强,女性绝经后由于雌激素水平降低,白三烯合成增加,绝经后代谢相关疾病的发生率也增高。花生四烯酸及其代谢物能刺激细胞增殖,所以可能与乳腺癌等各种肿瘤产生有关,又因这些肿瘤与ANM有关,所以ALOX12基因可能是通过调节花生四烯酸及其代谢物的水平来影响ANM的。

(2) PPARD和PPARG基因

PPARD和PPARG基因是过氧化物酶体增殖物激活受体(peroxisome proliferationactivated receptors,PPARs)相关基因δ和γ,前者位于染色体6p21.2,全长83.7 kb,由8个外显子和7个内含子组成; 后者位于染色体3p25,有9个外显子,包含超过100 kb的基因组DNA。PPARGC1A是PPARG辅助激活因子α。PPARs是一类核受体超家族成员,作为转录因子调节基因的表达,具有多种生物效应,如促进脂肪细胞分化和脂肪生成、增强机体对胰岛素的敏感性、调节体内糖平衡、抑制炎症因子生成和炎症反应、影响肿瘤的生长、对心血管和神经系统产生保护作用等。此外,PPARs也表达于卵巢中,调节滤泡细胞分化等。

He等研究表明,位于PPARG基因内含子序列的rs4135280与ANM相关。之后,Uemura等对日本1186例绝经女性进行大样本研究,结果显示PPARD基因的第3个内含子的rs6902123与ANM相关,含最小等位基因C的女性比不含者绝经时间提前;而在PPARGC1A基因rs2970847位点中,携带最小等位基因的女性则较晚出现绝经。PPARD和PPARGC1A基因多态性影响ANM的机制可能有两点: ①直接作用于卵巢中的颗粒细胞; ②通过诱导机体的胰岛素抵抗来实现。另有研究表明,胰岛素抵抗与生育时限缩短有相关性。卵巢也是胰岛素作用的靶器官,存在于血液和卵泡液中的胰岛素及胰岛素样生长因子都可以调节卵巢滤泡细胞的有丝分裂和甾体激素的生成。机体胰岛素抵抗致循环血液中胰岛素水平代偿增加,进而卵泡液中的胰岛素也增多,对卵巢的作用也增强。Uemura等在将患糖尿病的女性排除后发现,基因多态性与ANM的关系依然没有改变,显示基因可能通过直接作用于卵巢颗粒细胞来影响ANM。

除上述基因之外,还有众多的基因如ER、SYCP2L、ARHGEF7、POLG、HK3、BMP15和FMR1等均与ANM有关。由于不同国家、地区及人种的影响,各研究结果不尽一致,所以必须注意其他因素,包括环境因素等对ANM的影响。由于ANM受多基因影响,单个基因对ANM的作用是微弱的,因此,必须重视多种基因的叠加效应及基因与基因之间的联系。