蔣尚群，吳愛琴，余清

（溫州醫(yī)學(xué)院 環(huán)境與公共衛(wèi)生學(xué)院，浙江 溫州 325035）

絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松部分相關(guān)基因的研究進(jìn)展

蔣尚群，吳愛琴，余清

（溫州醫(yī)學(xué)院 環(huán)境與公共衛(wèi)生學(xué)院，浙江 溫州 325035）

骨質(zhì)疏松，絕經(jīng)后；基因；受體，雌激素；受體，骨化三醇；I型膠原；綜述文獻(xiàn)

R596.3

C

1000-2138（2011）06-0597-04

隨著人口老齡化趨勢的日益明顯，絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥（postmenopausal osteoporosis，PMOP）已成為影響老年女性健康與生存質(zhì)量的主要疾病之一。本癥通常表現(xiàn)為骨量減少、骨微結(jié)構(gòu)退變、骨強(qiáng)度降低、脆性增加而最終致骨折發(fā)生。PMOP常發(fā)生于絕經(jīng)后5～10年，每年骨丟失率約為2%～10%，為高轉(zhuǎn)換型骨質(zhì)疏松癥。PMOP為多基因共同作用所致的疾病，但其發(fā)生機(jī)制尚未完全明了。骨密度（bone mineral density，BMD）降低是導(dǎo)致骨質(zhì)疏松及骨質(zhì)疏松性骨折的直接原因，也是目前公認(rèn)的診斷骨質(zhì)疏松癥的金標(biāo)準(zhǔn)。已有研究顯示，雌激素受體（estrogen receptor，ER）、維生素D受體（vitamin D receptor，VDR）、I型膠原基因多態(tài)性與BMD間存在關(guān)聯(lián)，現(xiàn)就此三個基因多態(tài)性與BMD及PMOP關(guān)系的最新研究進(jìn)展綜述如下。

1 ER基因

ER是一組位于細(xì)胞核內(nèi)具有轉(zhuǎn)錄因子作用、能與小分子疏水配體結(jié)合的核受體超家族成員，雌激素主要通過ER發(fā)揮作用。1988年Eriksen等[1]在體外培養(yǎng)的成骨細(xì)胞上發(fā)現(xiàn)了ER的存在，揭示雌激素通過與ER結(jié)合對成骨細(xì)胞產(chǎn)生直接作用。同年Komm等[2]在蛋白水平與mRNA水平也證實了成骨細(xì)胞上ER的存在。ER有ERα和ERβ兩種亞型，此兩種亞型均包含A/B～F五個功能結(jié)構(gòu)域（見圖1），且在某些功能域上存在高度同源性，其中C區(qū)為DNA結(jié)合區(qū)域（DNA-binding domain，DBD），是ER基因中最為保守的一個區(qū)域，人體內(nèi)的ERα與ERβ在此區(qū)的氨基酸同源性高達(dá)97%。此區(qū)包含兩個鋅指結(jié)構(gòu)，使ER α和ERβ能與特異性DNA序列結(jié)合。E區(qū)為激素受體結(jié)合區(qū)（ligand-binding domain，LBD），ERα和ERβ在此區(qū)同源性高達(dá)59%，這表明α與β亞型識別和結(jié)合相似的雌激素反應(yīng)元件，但兩種亞型在E區(qū)的氨基酸組成不同，使得α亞型與β亞型具有不同的調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄活性。

圖1 人ER基因結(jié)構(gòu)與功能

ERα和ERβ介導(dǎo)雌激素的作用不盡相同，當(dāng)兩亞型共存時，ERβ能通過形成異源二聚體來削弱ERα的激活轉(zhuǎn)錄功能，而在ERα喪失情況下，ERβ卻可部分替代其功能。

1.1 ERα的基因多態(tài)性 ERα位于6號常染色體q24-27處，包括8個外顯子和7個內(nèi)含子，長約140 kb。1997年，Hoyland等[3]通過原位雜交技術(shù)證實ERα在人成骨細(xì)胞及破骨細(xì)胞均有表達(dá)。目前對ERα集中研究的基因多態(tài)性分別是位于第一內(nèi)含子的PvuII與XbaI酶切多態(tài)性位點、位于啟動子區(qū)域內(nèi)的TA重復(fù)序列（VNTR TA）及位于第一外顯子第87號的密碼子GCG→GCC（均編碼丙氨酸）。

Jeedigunta等[4]對印度南部地區(qū)絕經(jīng)后婦女的研究表明，PvuII、XbaI多態(tài)性與BMD有關(guān)，p、x等位基因可能為PMOP的危險因素之一。該研究發(fā)現(xiàn)骨量減少組與PMOP組中的pp、xx基因型或p、x等位基因頻率均高于正常對照組（P<0.01），而且?guī)в衟p、xx型的女性BMD和雌二醇水平均顯著低于PP、XX型者（P<0.05）。Erdogan等[5]對126名48～63歲絕經(jīng)女性的研究也證實PvuII基因多態(tài)性與BMD間存在關(guān)聯(lián)，pp基因型與腰椎BMD下降有關(guān)，pp型者的腰椎BMD低于PP型者，然而此研究并未發(fā)現(xiàn)XbaI基因多態(tài)性與BMD有關(guān)聯(lián)。Brodowska等[6]則認(rèn)為攜帶XX、PP型的女性雌激素替代治療（HRT）的效果較差，但未發(fā)現(xiàn)PvuII、XbaI基因多態(tài)性與脊椎BMD間存在關(guān)聯(lián)性。Durusu等[7]對土耳其絕經(jīng)女性的研究也發(fā)現(xiàn)ERα對BMD與PMOP均不產(chǎn)生影響。Gómez等[8]對墨西哥骨質(zhì)疏松婦女VNTR TA與骨質(zhì)疏松關(guān)系的研究顯示VNTR TA與骨質(zhì)疏松并無關(guān)聯(lián)，檢測位于第八外顯子的G2014A單核苷酸多態(tài)性（SNPs）時卻發(fā)現(xiàn)，G等位基因的雜合子或純合子均與BMD有關(guān)聯(lián)，帶有G等位基因的婦女腰椎BMD較不帶該等位基因者低，該研究認(rèn)為G2014A基因多態(tài)性可能是PMOP的影響因素。國內(nèi)有研究認(rèn)為，ERα基因的PvuII、XbaI位點與BMD間存在相關(guān)[9-12]，但也有研究認(rèn)為XbaI位點與BMD之間無關(guān)聯(lián)[13]。

近年來對SNPs的研究也逐漸開展，一項基于1012例漢族婦女的大樣本研究發(fā)現(xiàn)ERα（rs9479055）SNPs可能對腰椎BMD的遺傳調(diào)節(jié)發(fā)揮作用[14]。

1.2 ERβ的基因多態(tài)性 自ERβ發(fā)現(xiàn)以來，對ERβ與骨質(zhì)疏松相關(guān)性的研究遠(yuǎn)不如ERα來得廣泛和深入，研究存在的爭議極大。

ERβ基因位于14號常染色體的q22-24處，包括7個內(nèi)含子和8個外顯子，由530個氨基酸殘基組成，全長40 kb。與ERα相比，ERβ的肽鏈較短但氨基酸序列在DBD區(qū)與LBD區(qū)與ERα高度同源。ERβ在皮質(zhì)骨與松質(zhì)骨中均有存在，以松質(zhì)骨占優(yōu)勢，而PMOP正是以松質(zhì)骨骨量丟失為主，因此推測ERβ基因多態(tài)性在PMOP的發(fā)生與發(fā)展中可能起重要作用。

有關(guān)ERβ多態(tài)性的研究主要集中在第5內(nèi)含子的CA重復(fù)序列多態(tài)性、5號外顯子的RsaI（G1082A、rs1256049）及8號外顯子3’非編碼區(qū)的AluI(A1730G、rs4986938)等位點。

隨著SNPs技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)越來越多關(guān)于ERβ基因SNPs位點與BMD間的關(guān)聯(lián)分析。有研究者檢測到AluI的A1730G三種多態(tài)性，進(jìn)行回歸分析后顯示AA純合子、絕經(jīng)年齡是影響腰椎BMD下降的危險因素，表明BMD可能受AluI多態(tài)性影響[15]。Harslof等[16]研究顯示AluI G等位基因是增加骨折發(fā)生風(fēng)險的危險因素，AluI A等位基因與rs1256031的T等位基因聯(lián)合單倍型可以增加腰椎BMD，減少脊椎骨折發(fā)生的風(fēng)險。國內(nèi)對ERβSNPs的研究表明G1082A、A1730G SNPs均對BMD起調(diào)節(jié)作用，G1082A出現(xiàn)的r等位基因與絕經(jīng)女性的腰椎低BMD有關(guān)，A1730G SNP出現(xiàn)的a等位基因是股骨頸BMD減少的獨立危險因素[17]。

ERβ另一個SNP位點是位于第五外顯子的T1057G，目前國內(nèi)外對T1057G SNP研究尚少。國內(nèi)對140例絕經(jīng)女性的檢測未發(fā)現(xiàn)該SNP存在，國人是否缺失T1057G SNP尚待進(jìn)一步驗證[17]。王金堂等[18]還發(fā)現(xiàn)rs7154455、rs960070 SNPs對骨質(zhì)疏松性骨折有影響，ERβ單體域GGT、CCT與髖部骨折存在關(guān)聯(lián)，ERβ可能影響髖部骨折的發(fā)病率。

2 VDR基因

VDR是編碼維生素D3的細(xì)胞核激素受體，調(diào)節(jié)鈣、磷代謝與骨骼礦化，其功能突變決定骨代謝與骨密度，因此，對VDR多態(tài)性的研究近年來備受矚目。

VDR基因位于第12號染色體13區(qū)段，基因全長43.2 kb，由9個外顯子組成。已發(fā)現(xiàn)的4個多態(tài)性位點分別為內(nèi)切酶BsmI、TaqI、ApaI與ForI。

在對321名波蘭絕經(jīng)后女性的研究認(rèn)為VDR基因多態(tài)性與BMD之間存在負(fù)相關(guān)，研究顯示TaqITT基因型在PMOP組以及低骨量組中占顯著性優(yōu)勢，推測T等位基因可能為PMOP的危險因素，該研究未發(fā)現(xiàn)BsmI多態(tài)性與BMD有關(guān)[19]。Dundar等[20]的研究也提示ApaIaa型可能是腰椎BMD減少和骨質(zhì)疏松的危險因素。而另一研究則發(fā)現(xiàn)BsmIBb型在PMOP組中占顯著性優(yōu)勢（P=0.02），可能對PMOP產(chǎn)生影響，同時其還發(fā)現(xiàn)AaBb聯(lián)合型者發(fā)生PMOP的風(fēng)險是其他型者的5倍（P=0.005）[7]。然而，國內(nèi)對福州地區(qū)和蒙古族婦女的研究均顯示ApaI、TaqI與BMD間無關(guān)聯(lián)，不能作為預(yù)測PMOP的遺傳標(biāo)志[21-23]。Brodowska等[6]也表明BsmI基因多態(tài)性與脊椎BMD無關(guān)聯(lián)，但卻發(fā)現(xiàn)Bb型者HRT的效果低于其他型者。

3 I型膠原基因

I型膠原蛋白作為骨有機(jī)質(zhì)的主要成分，約占骨基質(zhì)蛋白的80%～90%，由兩條α1多肽鏈與一條α2多肽鏈組成三螺旋結(jié)構(gòu)，分別由I型膠原a1基因（collagen type I alpha 1 gene，COL1A1）與I型膠原a2基因（collagen type I alpha 2 gene，COL1A2）編碼相應(yīng)的α鏈，當(dāng)這些編碼區(qū)發(fā)生突變時可導(dǎo)致骨形成不全而影響B(tài)MD。

研究表明位于COL1A1 5’端的三個多態(tài)性位點：即啟動子區(qū)域的-1997G/T、 -1663indelT及第一內(nèi)含子的+1245G/T與BMD及PMOP有關(guān)[24-25]。國內(nèi)學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)在-1997G/T轉(zhuǎn)換中，正常人群以GT基因型為主，骨質(zhì)疏松患者以GG基因型為主，但對+1245G/T與BMD之間的關(guān)聯(lián)卻持否定態(tài)度，認(rèn)為兩者不存在關(guān)聯(lián)性[26]。然而，國外研究者從骨生物力學(xué)的角度證實三個多態(tài)性位點聯(lián)合單倍型能影響骨核心材料的密度、抗屈強(qiáng)度及韌性，更有一種正常人群中罕見的單倍型T-del-G在髖骨骨折的人群中分布頻率較高，為正常人群的400倍，因此提出該單倍型可作為篩檢診斷的標(biāo)志指標(biāo)之一[27]。研究者通過凝膠遷移、染色質(zhì)免疫沉淀等實驗方法對上述多態(tài)性位點進(jìn)行功能檢測后發(fā)現(xiàn)，-1663indelT多態(tài)性周圍的區(qū)域為一種成骨分化所需的復(fù)雜蛋白質(zhì)復(fù)合物，其含有與促成骨細(xì)胞凋亡相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子（Nmp4及Osterix）的功能，-1663indelT等位基因與此復(fù)合物有較強(qiáng)的親和力，而第一內(nèi)含子中的Sp1結(jié)合位點能使Nmp4發(fā)生募集反應(yīng)。更進(jìn)一步研究顯示骨質(zhì)疏松相關(guān)單倍型G-del-T對RNA聚合酶II有較強(qiáng)親和力，其轉(zhuǎn)錄是普通的G-Ins-G單倍型的兩倍，這些結(jié)論推測，由于COL1A1的轉(zhuǎn)錄增強(qiáng)致使a1鏈生成增加，引起a1鏈與a2鏈比例失衡，通過對BMD的部分獨立機(jī)制作用，對骨礦形成與骨強(qiáng)度產(chǎn)生不利影響，從而減少骨質(zhì)量，誘發(fā)骨質(zhì)疏松[28]。

關(guān)于COL1A1中轉(zhuǎn)錄因子Sp1結(jié)合位點SNPs的研究也是近年來國內(nèi)外研究的熱點，對白種絕經(jīng)婦女研究表明Sp1 SNP是誘發(fā)脆性骨折的危險因素，與骨質(zhì)疏松的發(fā)生關(guān)系密切[29]，而有些研究則得出否定結(jié)論[5]。在對中國相關(guān)人群COL1A1基因Sp1結(jié)合位點的多態(tài)性分析時未發(fā)現(xiàn)G/T突變，基因型均為野生純合子SS型，即不存在COL1A1多態(tài)性與骨質(zhì)疏松的關(guān)聯(lián)，提示COL1A1多態(tài)性可能存在人種間差異[30]。

4 總結(jié)

骨質(zhì)疏松癥是危害絕經(jīng)后女性骨健康及生存質(zhì)量的重要復(fù)雜疾病之一，但是并非絕經(jīng)后均發(fā)生此病，其形成過程受遺傳、人種、地域、飲食、環(huán)境、運動等諸多因素的影響。由于研究規(guī)模、測量儀器等方面的差異，導(dǎo)致眾多研究結(jié)論間存在分歧，致使研究結(jié)論在外延推測時受到限制。因此，若不能有效校正易感因素的干擾、進(jìn)行必要的標(biāo)準(zhǔn)化，是很難準(zhǔn)確地評價候選基因與骨量變異間的真實對等關(guān)系。

在諸多相關(guān)研究中，多基因不同位點共同作用對骨質(zhì)疏松的發(fā)生發(fā)展起到?jīng)Q定性影響的結(jié)論是肯定的，但主要集中在基因多態(tài)性與骨密度之間是否具有相關(guān)性上，對骨質(zhì)疏松發(fā)病機(jī)制的相關(guān)研究較少，而ER、VDR和I型膠原基因與體內(nèi)其他理化因子的交互作用也尚未明確，且各個研究結(jié)果不盡相同，甚至存在著截然相反的結(jié)論，在該領(lǐng)域還有許多未知方向等待研究者進(jìn)行探索。

綜上所述，未來有關(guān)絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松相關(guān)基因的研究方向可能側(cè)重于將基因-基因、基因-環(huán)境因素間的協(xié)同作用納入其中，這將有助于人們更加真實地理解候選基因的不同作用機(jī)制，以期探討PMOP更有價值的標(biāo)志性診斷依據(jù)，為臨床工作中開展早期診斷與干預(yù)提供有效幫助。

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2011-06-03

溫州市科技局科研基金資助項目（Y20060109）；溫州市鹿城區(qū)科技局科研基金資助項目（S080113）。

蔣尚群（1986-），女，浙江杭州人，碩士生。

余清，教授，碩士生導(dǎo)師，Email:yuqing@wzmc.edu.cn。

丁敏嬌）

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