陳玙炫，吳 波，王炳軍，趙哲媛，陳迎春，張安定

Caspase-9（-1263A/G）多態(tài)性與中國漢族男性士兵下腰痛的相關(guān)性研究

陳玙炫，吳 波，王炳軍，趙哲媛，陳迎春，張安定

目的 探索凋亡相關(guān)基因Caspase-9（-1263A/G）多態(tài)性與中國漢族男性士兵的訓練性下腰痛及疼痛程度的相關(guān)性。方法 于某步兵團和某裝甲團分別選取247名和245名中國男性漢族士兵，按診斷標準分為下腰痛組和對照組，對下腰痛組患者進行疼痛視覺模擬量表（visualanaloguescale，VAS）評分。抽取全部研究對象的外周靜脈血，提取白細胞DNA，聚合酶鏈式反應（polymerasechainreaction，PCR）擴增，DNA測序儀檢測Caspase-9（-1263A/G）位點的基因型，分析該位點與訓練性下腰痛是否存在相關(guān)性。結(jié)果 在步兵群體中，下腰痛組AA基因型的分布頻率明顯低于對照組，而GG基因型的分布頻率要高于對照組，組間差異均具有統(tǒng)計學意義（P＜0.01）；在裝甲兵群體中，AA基因型在下腰痛組中的分布頻率同樣低于對照組，GG基因型高于對照組，組間差異均具有統(tǒng)計學意義（P＜0.01）。Caspase-9（-1263A/G）位點與下腰痛士兵VAS評分的相關(guān)性分析表明，攜帶GG基因型的裝甲兵患者的VAS評分更高，差異具有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），下腰痛更為嚴重，但在步兵群體中不存在這種相關(guān)性，差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。結(jié)論 Caspase-9（-1263A/G）多態(tài)性與中國漢族步兵和裝甲兵的訓練性下腰痛相關(guān)，并且與裝甲兵下腰痛患者的嚴重程度存在相關(guān)性。

半朧氨酸天冬氨酸蛋白酶；多態(tài)性，單核昔酸；腰痛；統(tǒng)計學

JSpinalSurg，2015，13（4）：243-246

下腰痛是軍事訓練中發(fā)生率較高的訓練傷，不僅影響軍事訓練的正常進行，還消耗大量的醫(yī)療資源［1］。盡管引起軍事訓練性下腰痛的可能因素有很多，但其發(fā)生因素和機制仍不明確。有研究表明，下腰痛的發(fā)生機制中遺傳因素起到重要的作用［2-3］。

細胞凋亡是椎間盤細胞數(shù)減少的關(guān)鍵因素，有可能是椎間盤退變和突出的始動因素。凋亡的主要執(zhí)行者天冬氨酸特異性半朧氨酸蛋白水解酶（cysteinylaspartatespecificprotease，Caspase）家族能介導級聯(lián)水解活化反應，參與細胞程序性死亡過程。Caspase-9能夠調(diào)控配體介導的外源性凋亡途徑和線粒體介導的內(nèi)源性凋亡途徑，其中內(nèi)源性凋亡對于椎間盤細胞尤為重要［4-5］。椎間盤細胞數(shù)量的減少會導致椎間盤細胞分泌的細胞因子和細胞外基質(zhì)成分的相對下降，從而引起椎間盤本身的退變及周圍韌帶、終板、軟骨等組織的變化。因此，本研究假設(shè)Caspase-9（-1263A/G）多態(tài)性位點與下腰痛存在相關(guān)性，采用病例對照研究，探索該多態(tài)性位點在軍事訓練性下腰痛及其嚴重程度中的作用。

1 對象及方法

1.1 研究對象

選取中國漢族男性士兵492名，年齡17～22歲，平均19.76歲。其中步兵247名，裝甲兵245名，軍齡1～4年，可參加正常的軍事訓練，服役前曾有下腰痛病史的不納入本研究。按病例對照研究方法，將研究對象分為對照組（n=276；步兵136名，裝甲兵140名）和下腰痛組（n=216；步兵111名，裝甲兵105名）。下腰痛組納入條件：①有持續(xù)＞2周下腰痛病史；②累計因下腰痛缺席訓練≥3d；對照組納入條件：無持續(xù)＞3d的下腰痛病史；②無因軍事訓練引起的下腰痛導致的病假史。同一部隊（團）研究對象的生活方式、飲食條件和作息時間相同，分別完成各自的訓練安排科目。全部病假記錄和醫(yī)療記錄在醫(yī)療機構(gòu)完整可查。本研究經(jīng)過軍事醫(yī)學研究部門批準。所有研究對象知情同意，并簽署知情同意書。

1.2 SNP位點基因型檢測

1.2.1 基因組DNA的提取

抽取研究對象外周靜脈血5mL，構(gòu)椽酸鈉抗凝，采用DNA提取試劑盒（QIAGEN公司，美國）提取基因組DNA。

1.2.2 聚合酶鏈式反應（polymerasechainreaction，PCR）擴增

引物序列采用Primer5.0軟件設(shè)計，由生工生物工程（上海）股份有限公司合成，上游引物為5’-TGCCTGGGACTTAGCAAATG-3’；下游引物為5’-AGATCGCAGTTGACTGTTCCA-3’。PCR反應體系10μL，包括：反應緩沖液1.0μL，TaqDNA聚合酶0.5μL，dNTPs（10mmol/L）1.0μL，基因組DNA1.0μL，上下游引物各0.2μL，H2O6.1μL。PCR反應條件：95℃5min，94℃變性30s，60℃退火30s，72℃延伸45s，共進行50個循環(huán)。

1.2.3 DNA測序

引物包含Caspase-9（-1263A/G）位點前后120bp左右的堿基，采用DNA測序分析儀（Applied Biosystems公司，美國）分析此片段的DNA序列，根據(jù)測序結(jié)果得到Caspase-9（-1263A/G）位點基因型。

1.3 下腰痛疼痛視覺模擬量表（visualanalogue scale，VAS）評分［6］

通過VAS評分，量化下腰痛患者治療前的疼痛程度，0～3分表示輕度疼痛，4～6分表示中度疼痛，7～10分表示重度疼痛。

1.4 統(tǒng)計學處理

所有數(shù)據(jù)均應用SPSS13.0統(tǒng)計軟件進行分析，定量資料用ˉx±s表示。下腰痛組和對照組的個體特征比較采用χ2檢驗和t檢驗。χ2檢驗評價樣本是否符合Hardy-Weinberg遺傳平衡定律（Excel）以及下腰痛組和對照組間的基因型和等位基因型頻率分布差異是否存在統(tǒng)計學意義，并計算其比值比（oddsratio，OR）值和95％可信區(qū)間。不同基因型間VAS評分分析采用Kruskal-Wallis秩和檢驗。P＜0.05為差異具有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

2.1 Caspase-9在2個兵種中的相關(guān)性

2個兵種的下腰痛組與對照組間的年齡、身高、體重和吸煙情況比較，差異均無統(tǒng)計學意義（P＞0.05），具體見表1，2。經(jīng)檢驗，各組基因型分布頻率符合Hardy-Weinberg遺傳平衡定律。

在步兵群體中，下腰痛組AA基因型的分布頻率明顯低于對照組，GG基因型的分布頻率要高于對照組，組間差異均具有統(tǒng)計學意義（P＜0.01），AG基因型分布頻率組間差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）；而在裝甲兵群體中，AA基因型在下腰痛組中分布頻率也要低于對照組，GG基因型分布高于對照組，組間差異均具有統(tǒng)計學意義（P＜0.01），AG基因型分布頻率組間差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05），具體見表3。這說明，Caspase-9（-1263A/G）位點多態(tài)性與軍事訓練引發(fā)的下腰痛存在相關(guān)性，且GG基因型是其易感基因型。

表1 步兵個體特征Tab.1 Characteristicsofinfantr

表2 裝甲兵個體特征Tab.2 Characteristicsofarmor

表3 各組Caspase-9基因多態(tài)性Tab.3 Caspase-9polymorphismofeachgroup

2.2 Caspase-9（-1263A/G）多態(tài)性與下腰痛VAS分級的相關(guān)性分析

所有下腰痛患者按VAS評分系統(tǒng)進行評分，將下腰痛的疼痛程度分為輕度、中度和重度疼痛。在步兵群體中，Caspase-9（-1263A/G）位點的3種基因型間VAS評分，差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05，見表4）；而在裝甲兵群體中，不同基因型間的VAS評分，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），攜帶GG基因型的個體VAS評分較高，下腰痛更加嚴重（見表5）。

表4 步兵下腰痛組各基因型VAS評分Tab.4 VASscoreofeachgenotypeincasegroupofinfantry

表5 裝甲兵下腰痛組各基因型VAS評分Tab.5 VASscoreofeachgenotypeincasegroupofarmor

3 討論

職業(yè)性下腰痛已成為影響工作和生活的問題之一［7-8］。下腰痛的發(fā)生沒有明顯的發(fā)病年齡，在青年時期也會出現(xiàn)，持續(xù)且不易恢復［9-10］。年輕士兵短期內(nèi)進行大強度軍事訓練，往往會引發(fā)相關(guān)的肌肉骨骼系統(tǒng)疾患，訓練性下腰痛是影響軍事訓練的原因之一。

Caspase能夠同時介導外源性和內(nèi)源性的細胞凋亡途徑，其中Caspase-9在內(nèi)源性凋亡途徑中發(fā)揮關(guān)鍵作用。以往的研究表明，Caspase-9基因的多態(tài)性與腫瘤存在相關(guān)性［11-12］；Guo等［13］報道，Caspase-9（-1263A/G）多態(tài)性在腰椎間盤疾病中扮演著重要的角色。

本研究發(fā)現(xiàn)在2個兵種群體中，Caspase-9（-1263A/G）位點的基因型頻率在下腰痛組和對照組間的分布均存在差異，說明該位點與軍事訓練性下腰痛存在相關(guān)性。結(jié)果表明，攜帶GG基因型的士兵群體患下腰痛的風險要高于其他基因型，是該位點在訓練性下腰痛中的易感基因型；相反，AA基因型作為保護基因型，使士兵患下腰痛的風險降低。Caspase-9（-1263A/G）多態(tài)性位點位于Caspase-9基因的啟動子區(qū)域，可以猜測此位點通過影響Caspase-9基因的轉(zhuǎn)錄和表達來調(diào)控Caspase-9在椎間盤及周圍組織的生物學作用，進而造成不同基因型之間椎間盤、軟骨、韌帶等組織耐受能力不同，最終導致下腰痛易感性的差異。

本研究將2個兵種的下腰痛患者進行VAS評分，發(fā)現(xiàn)在裝甲兵群體中，GG基因型下腰痛患者的VAS評分較AG和AA基因型高，下腰痛更加嚴重。但是，在步兵群體中卻沒有得到相同的結(jié)論，各基因型間的評分并無差異。這可能與樣本量有關(guān)，也可能與下腰痛發(fā)生因素的交互作用有關(guān)。當本研究針對訓練性下腰痛患者進行分析時，各基因型群體的樣本量有一定程度的下降，結(jié)果可能出現(xiàn)一定的偏離。另外，下腰痛是一種病因極為復雜的疾?。?4］，遺傳因素絕不是唯一的影響因素，環(huán)境因素同樣不可忽視［15］。近期的研究表明，諧振對下腰痛的發(fā)生有重要的影響作用［16-17］，裝甲兵在軍事訓練中接觸諧振的機會要遠遠高于步兵。可以假設(shè)，諧振的存在使遺傳因素對訓練性下腰痛的作用產(chǎn)生一個放大的效應，下腰痛患者的癥狀更明顯。這種環(huán)境—基因交互作用在很多復雜疾病的發(fā)生機制中都占有重要位置，當然同一種疾病的基因—基因交互作用也不可忽視，這些因素需要在今后的研究中進一步的探索。

下腰痛是一個由病理學、生物力學、心理學和社會學等多因素引發(fā)的疾病，隨著醫(yī)學的不斷發(fā)展，遺傳因素在下腰痛的發(fā)生機制中的地位逐漸提升。本研究分析了Caspase-9（-1263A/G）多態(tài)性與訓練性下腰痛的關(guān)系，結(jié)果表明該位點與中國漢族步兵和裝甲兵的訓練性下腰痛存在相關(guān)性，且與裝甲兵下腰痛患者的嚴重程度有關(guān)。期望本研究能夠明確遺傳因素在訓練性下腰痛發(fā)生中的作用，而且可以為選拔士兵和預防軍事訓練傷提供幫助。

［1］NissenLR，MarottJL，GyntelbergF，etal.Deployment-related riskfactorsoflowbackpain：astudyamongdanishsoldiers deployedtoIraq［J］.MilMed，2014，179（4）：451-458.

［2］MuJ，GeW，ZuoX，etal.ASNPinthe5ˊUTRofGDF5is associatedwithsusceptibilitytosymptomaticlumbardisc herniationintheChineseHanpopulation［J］.EurSpineJ，2014，23（3）：498-503.

［3］NastoLA，WangD，RobinsonAR，etal.Genotoxicstress acceleratesage-associateddegenerativechangesinintervertebral discs［J］.MechAgeingDev，2013，134（1-2）：35-42.

［4］ZhaoCQ，ZhangYH，JiangSD，etal.Bothendoplasmic reticulumandmitochondriaareinvolvedindisccellapoptosisand intervertebraldiscdegenerationinrats［J］.Age（Dordr），2010，32（2）：161-177.

［5］WangH，LiuH，ZhengZM，etal.Roleofdeathreceptor，mitochondrialandendoplasmicreticulumpathwaysindifferent stagesofdegenerativehumanlumbardisc［J］.Apoptosis，2011，16（10）：990-1003.

［6］WenCB，LiYZ，SunL，etal.Aclinicaltrialofultrasoundguidedfacetjointblockinthelumbarspinetotreatfacetjoint relatedlowbackpain［J］.SichuanDaXueXueBaoYiXueBan，2014，45（4）：712-716.

［7］張奎渤，劉輝，鄭召民.非特異性下腰痛發(fā)病機制的研究進展［J］.脊柱外科雜志，2006，4（6）：369-372.

［8］ManchikantiL，SinghV，DattaS，etal.Comprehensivereviewof epidemiology，scope，andimpactofspinalpain［J］.Pain Physician，2009，12（4）：E35-70.

［9］MathewJ，SinghSB，GarisS，etal.Backingupthestories：The psychologicalandsocialcostsofchroniclow-backpain［J］.IntJ SpineSurg，2013，7：e29-38.

［10］龐曉東，楊洪，李端明，等.椎間盤源性腰痛研究進展［J］.脊柱外科雜志，2012，10（6）：381-384.

［11］GangwarR，MandhaniA，MittalRD.Caspase9andcaspase8 genepolymorphismsandsusceptibilitytobladdercancerinnorth Indianpopulation［J］.AnnSurgOncol，2009，16（7）：2028-2034.

［12］ParkJY，ParkJM，JangJS，etal.Caspase9promoter polymorphismsandriskofprimarylungcancer［J］.HumMol Genet，2006，15（12）：1963-1971.

［13］GuoTM，LiuM，ZhangYG，etal.AssociationbetweenCaspase-9promoterregionpolymorphismsanddiscogeniclowbackpain ［J］.ConnectTissueRes，2011，52（2）：133-138.

［14］EhrlichGE.Lowbackpain［J］.BullWorldHealthOrgan，2003，81（9）：671-676.

［15］MarrasWS.Occupationallowbackdisordercausationandcontrol ［J］.Ergonomics，2000，43（7）：880-902.

［16］GregoryDE，CallaghanJP.Anexaminationofthemechanical propertiesoftheannulusfibrosus：theeffectofvibrationonthe intra-lamellarmatrixstrength［J］.MedEngPhys，2012，34（4）：472-477.

［17］MilosavljevicS，BagheriN，VasiljevRM，etal.Doesdaily exposuretowhole-bodyvibrationandmechanicalshockrelateto theprevalenceoflowbackandneckpaininaruralworkforce？［J］.AnnOccupHyg，2012，56（1）：10-17.

StudyonassociationbetweenCaspase-9（-1263A/G）polymorphismandlowbackpaininChineseHansoldiers

CHENYu-xuan*，WUBo，WANGBing-jun，ZHAOZhe-yuan，CHENYing-chun，ZHANGAn-ding.*Centeroftraumatic orthopedic，154thHospitalofPeople'sLiberationArmy，Luoyang，464000，Henan，China

Objective ToexploretheassociationbetweenCaspase-9（-1263A/G）polymorphismandmilitarytraining relatedlowbackpainwithdifferentseveritiesinChineseHanmalesoldiers.Methods Atotalof247ChineseHanmale soldierswerechosenfromaninfantryregimentand245werechosenfromanarmoredregiment.Allsubjectsweredividedinto casegroupandcontrolgroup.Visualanaloguescale（VAS）scoreswererecordedincasegroup.GenomicDNAwasextracted fromperipheralbloodleukocytesofeachsubjectusingstandardprotocols.TheDNAfragmentcontainingthepolymorphic sequencewasamplifiedbypolymerasechainreaction（PCR）.PCRproductsweregenotypedtodeterminethegenotypeof Caspase-9（-1263A/G）.Whethertherewasanassociationbetweenthegeneticlocusandmilitarytrainingrelatedlowback painwasanalyzed.Results Intheinfantryregiment，AAgenotypewaslowerincasegroupthanthatincontrolgroup（P＜0.01），andGGgenotypeincasegroupwashigherthanthatincontrolgroup（P＜0.01）.Inthearmoredregiment，AA genotypeincasegroupwasalsolowerthanthatincontrolgroup（P＜0.01），andGGgenotypeincasegroupwashigherthan thatincontrolgroup（P＜0.01）.ThearmorwithGGgenotypescoredhigheronVASscores（P＜0.05）.However，therewas noassociationbetweenthepolymorphismandpainseveritiesamongtheinfantry（P＞0.05）.Conclusion Thereisan associationbetweenCaspase-9（-1263A/G）polymorphismandmilitarytrainingrelatedlowbackpaininChineseHaninfantry andarmor.Inaddition，Caspase-9（-1263A/G）polymorphismwasassociatedwithpainseverityinthearmor.

Caspases；Polymorphism，singlenucleotide；Lowbackpain；Statistics

R345

A

1672-2957（2015）04-0243-04

】

10.3969/j.issn.1672-2957.2015.04.012

2014-03-12）

（本文編輯 張建芬）

陳玲炫（1987—），碩士，醫(yī)師

464000 河南，解放軍154醫(yī)院創(chuàng)傷骨科中心（陳玲炫，吳波，王炳軍，陳迎春，張安定）；河南省洛陣市中心醫(yī)院整形外科（趙哲媛）

吳波 13569755078@163.com