Межі в генетиці

Прикладна генетична епідеміологія

Редаговано
Даніель Шрайнер

Національний науково-дослідний інститут геному людини (NHGRI), США

Переглянуто
Кріштіану Фава

Університет Верони, Італія

Деванші Сет

Лікарня Королівського принца Альфреда, Австралія

Приналежності редактора та рецензентів є останніми, наданими в їхніх дослідницьких профілях Loop, і вони можуть не відображати їх ситуацію на момент огляду.

регульованого

  • Завантажити статтю
    • Завантажте PDF
    • ReadCube
    • EPUB
    • XML (NLM)
    • Додаткові
      Матеріал
  • Експортне посилання
    • EndNote
    • Довідковий менеджер
    • Простий текстовий файл
    • BibTex
ПОДІЛИТИСЯ НА

СТАТТЯ Оригінального дослідження

  • 1 Кафедра інфекційних хвороб, Перша лікарня Університету Ланьчжоу, Університет Ланьчжоу, Ланьчжоу, Китай
  • 2 Центр штучної печінки, Пекінська лікарня YouAn, Столичний медичний університет, Пекін, Китай
  • 3 Лабораторія фундаментальних досліджень, Центр дослідження раку, Національний інститут раку, Програма фундаментальних наук, Leidos Biomedical Research, Inc., Фредерік, Національна лабораторія досліджень раку, Фредерік, доктор медицини, США
  • 4 Відділ медичної лабораторії, Друга афілійована лікарня Медичного коледжу Луохе, Лое, Китай
  • 5 Відділення відділення інтенсивної терапії, Друга афілійована лікарня Медичного коледжу Лое, Лое, Китай
  • 6 Муніципальна ключова лабораторія пекінської недостатності та дослідження штучного лікування печінки, Пекін, Китай
  • 7 Інститут трансляційної гепатології та Коледж основної медицини Столичного медичного університету, Пекін, Китай
  • 8 Кафедра клітинної біології та муніципальна лабораторія захисту печінки та регулювання регенерації, Столичний медичний університет, Пекін, Китай

Повідомлялося, що незначно підвищений рівень білірубіну в сироватці крові пов’язаний із зниженням ризику неалкогольної жирової хвороби печінки (НАЖХП). Чи це причинно-наслідкові зв’язки, залишається незрозумілим. Ми перевірили гіпотезу про те, що генетично підвищений рівень білірубіну в плазмі крові причинно пов'язаний із зменшенням ризику НАЖХП. Всього було залучено 403 учасників, що мають право на участь. НАЖХП визначали за допомогою УЗД печінки. Уридиндифосфат глюкуронозилтрансфераза 1А1 (UGT1A1) варіанти генів (UGT1A1* 6 і UGT1A1* 28) були генотиповані шляхом секвенування. Ми застосували підхід менделівської рандомізації для оцінки ефектів генетично підвищеного рівня білірубіну на НАЖХП. НАЖХП було діагностовано у 19% учасників нашого дослідження (НАЖХП = 76; не-НАЖХП = 327). Варіанти UGT1A1* 28 і UGT1A1* 6 були сильно пов'язані з підвищенням загального рівня білірубіну (ТБ), прямого білірубіну (БД) та рівня непрямого білірубіну (ІБ) (кожен P 0,30). Менделівський рандомізаційний аналіз UGT1A1 Варіанти свідчать про те, що білірубін навряд чи причинно пов'язаний з ризиком розвитку НАЖХП.

Вступ

Білірубін, побічним продуктом катаболізму гемоглобіну, як правило, вважається розчинним у ліпідах відходом, який потребує виведення (Fujiwara et al., 2018; Hamoud et al., 2018). Однак рівень білірубіну може відігравати важливу фізіологічну роль як антиоксидант (Stocker et al., 1987). Повідомлялося, що підвищений рівень білірубіну в плазмі крові пов’язаний зі зниженим ризиком розвитку неалкогольної жирової хвороби печінки (НАЖХП) у дослідженнях з контролем випадків (Hjelkrem et al., 2012; Salomone et al., 2013) та ретроспективних епідеміологічних дослідженнях (Chang et al., 2012; Tian et al., 2016). Однак чи відображають ці асоціації справжній біологічний захисний ефект білірубіну, а не змішуючи чи зворотну причинність, залишається невідомим. Чи має білірубін негативний чи позитивний вплив на НАЖХП, має важливе значення для клінічного лікування. Якщо позитивне, це означає, що гіпербілірубінемія має захисну дію на НАЖХП та UGT1A1 ген може бути використаний як ген-мішень для лікування НАЖХП. Для зменшення серцево-судинних захворювань та ризику раку було запропоновано стратегію штучного збільшення некон'югованого білірубіну в плазмі як "синдром Ятрогенного Гілберта" (Mccarty, 2007; Schwertner and Vítek, 2008).

Менделівська рандомізація - це епідеміологічний метод, заснований на тому, що випадковий асортимент генетичних варіантів під час мейозу дає випадковий розподіл генетичних варіантів серед особин у популяції (Emdin et al., 2017; Paternoster et al., 2017). Менделівський підхід рандомізації ідеально підходить для оцінки причинно-наслідкового зв’язку проміжного фенотипу з фенотипом захворювання шляхом уникнення змішування зворотними причинно-наслідковими зв’язками, обмеження, властивого спостережним епідеміологічним дослідженням (Johansen and Hegele, 2013; Ding et al., 2017; Holmes et al. ., 2017) (Малюнок 1). Генетична варіація гена уридиндифосфату глюкуронозилтрансферази 1A1 (UGT1A1) є основною причиною гіпербілірубінемії (Johnson et al., 2009; Fujiwara et al., 2018) і, отже, підходить для вивчення того, чи підвищений рівень білірубіну є прямою причиною зниження ризику НАЖХП за допомогою підходу Менделя щодо рандомізації.

Фігура 1. Застосування принципу менделівської рандомізації для оцінки причинно-наслідкової ролі білірубіну в НАЖХП. Відповідно до менделівської системи рандомізації, якщо генетичний варіант (UGT1A1) надійно управляє фактором ризику захворювання (білірубін), і існує причинно-наслідковий зв'язок між фактором ризику (білірубін) і кінцевою точкою захворювання (НАЖХП), тоді генетичним варіантом (UGT1A1) сама повинна бути пов'язана з кінцевою точкою захворювання (НАЖХП). Незрозумілі фактори, такі як соціально-демографічний статус та статус хвороби, можуть впливати на загальний рівень білірубіну та ризик НАЖХП шляхом модуляції інших біологічних шляхів, але не впливають на випадковий розподіл UGT1A1* 6 і UGT1A1* 28 варіантів. UGT1A1* 6 і UGT1A1* 28 також не знаходили рівноваги у зв'язках з відомими генами (наприклад,., PNPLA3 та TM6SF2) які схильні до НАЖХП.

Тут ми перевірили гіпотезу, що UGT1A1 варіанти (UGT1A1* 28 і UGT1A1* 6) пов'язані з більш високим рівнем білірубіну в плазмі і згодом захищають від НАЖХП, використовуючи підхід Менделя щодо рандомізації. Спочатку ми дослідили, чи є UGT1A1* 6 і UGT1A1* 28 варіантів були пов'язані з підвищеним білірубіном у плазмі [загальний білірубін (ТБ), прямий білірубін (БД) та непрямий білірубін (ІБ)], і досліджено вплив генетичних варіантів на рівень білірубіну. Потім ми перевірили, чи підвищений вихідний рівень білірубіну в плазмі крові (ТБ, ІБ та БД) пов’язаний із зниженням ризику розвитку НАЖХП. Нарешті, ми дослідили, чи пов'язані ці варіанти зі зниженим ризиком розвитку НАЖХП.

Пацієнти та методи

Учасники дослідження

До складу досліджуваної групи входило 446 дорослих китайців Хань, які відвідали другу афілійовану лікарню Медичного коледжу Лое для проведення планових оглядів здоров’я з червня по липень 2017 року. Серед цих учасників ми виключили 43 учасника, які відповідали одному з наступних критеріїв виключення; (1) історія хвороби на ХЛЗ [вірусний гепатит (n = 8), надмірне вживання алкоголю або цироз]; (2) порушення функції печінки [аланінамінотрансфераза (ALT) або аспартатамінотрансфераза (AST)> 50 Од/л (n = 3)]; (3) Ознаки гемолізу [Гемоглобін (HB) 10 × 10 9/л (n = 8); Загальна жовчна кислота (TBA)> 15 ммоль/л (n = 6); Глутамілтрансфераза (γGT)> 80 Од/л (n = 1), або лужна фосфатаза (ALP)> 120 Од/л (n = 6); вагітність (n = 6)]. Розмір вибірки для аналізів становив 403 (NAFLD = 76; контроль = 327) у цьому дослідженні.

Дослідження було схвалено Комітетом з етики пекінської лікарні YouAn, Столичний медичний університет, і письмова форма інформованої згоди була отримана від усіх учасників дослідження.

Клінічні дані

Екстракція ДНК, праймер та ампліфікація ПЛР

Геномну ДНК витягували з цільної крові за допомогою набору крові QIAamp DNA Blood Mini Kit (QIAGEN, Німеччина) згідно з протоколом виробника. UGT1A1 промотор гена та перший екзон ампліфікували ПЛР та секвенували, як описано раніше (Huang et al., 2002). Коротко кажучи, умови ПЛР були такими: 35 циклів при 94 ° С протягом 30 с, 60 ° С протягом 30 с і 72 ° С протягом 30 с. Ампліфіковані продукти очищали від агарозного гелю та секвенували за допомогою секвенсора ABI3730XL (Applied Biosystems, Фостер-Сіті, Каліфорнія, США).

Статистичний аналіз

Безперервні змінні виражали як середнє та стандартне відхилення (SD), а потім статистично аналізували за допомогою Стьюдента т-тест або одностороння ANOVA. Категоричні змінні аналізували за допомогою тесту хі-квадрат (χ2). Для виявлення ефектів ОНП із загальним, непрямим та прямим рівнями білірубіну використовували поетапні моделі лінійної регресії. Коваріати кандидатів у поетапному відборі включали ці два UGT1A1 варіанти (UGT1A1* 6 і UGT1A1* 28), стать, вік, WBC, HB, PLT, ALB, TBA та ІМТ. Бінарні логістичні регресії використовувались для розрахунку OR або 95% довірчого інтервалу (ДІ) для НАЖХП шару білірубіну та UGT1A1 варіанти після коригування на вплив статі, віку, лейкоцитів, АЛТ та ІМТ. Всі статистичні аналізи проводились із використанням SPSS версії 23.0 (SPSS, Чикаго, Іллінойс, США). Двохвостий P-значення 2 = 0,049). За винятком ІМТ, не було очевидної різниці між чотирма групами генотипів щодо ALT, AST, TP, ALB, TBA, ALP, γGT, WBC, HB, PLT, FPG, TC, TG, HDL, LDL, UA та діастолічний артеріальний тиск (таблиця 1).

Таблиця 1. Основні характеристики учасників, стратифікованих UGT1A1 Генотипи.

Ефекти UGT1A1 Варіанти рівня білірубіну

Ми розглянули ефекти варіантів (UGT1A1* 28 і UGT1A1* 6) на загальний, прямий та непрямий рівні білірубіну (табл. 2). Загальний рівень білірубіну корелював з носієм 1 та 2 копій варіантних алелів: складні гетерозиготи (22,1 ± 12,6 ммоль/л), UGT1A1* 6 (17,8 ± 8,6 мкмоль/л), або UGT1A1* 28 (16,4 ± 7,4 мкмоль/л) та генотип дикого типу (13,0 ± 4,9 мкмоль/л), P 0,30, таблиця 4). Крім того, не було значної різниці у захворюваності на НАЖХП серед 4 квартильних груп з різним рівнем ТБ, ІБ та ДБ, що додатково підтверджує відсутність зв'язку між рівнем білірубіну в плазмі крові (ТБ, ДБ та ІБ) та НАЖХП (P > 0,15, додаткова таблиця 1).

Таблиця 4. Розподіл та багатовимірний аналіз UGT1A1 генотипи для учасників із НАЖХП та без нього.

Асоціація між UGT1A1 Варіанти та NAFLD

Ми використовували менделівську рандомізацію, щоб визначити, чи UGT1A1 Варіантні алелі диференційовано розподіляються між випадками НАЖХП та контролями, які не є НАФЛД. Частота UGT1A1* 6 варіант був значно вищим у групі НАЖХП [50,0%; (АБО = 1,82; 95% ДІ, 1,09–3,01; P = 0,02)], ніж у не NAFLD (35,5%), у порівнянні з генотипом GG (дикий тип). Однак у повністю скоригованій багатовимірній моделі асоціація ослабла і вже не була суттєвою (АБО = 1,64, 95% ДІ, 0,78–3,44; P = 0,19) (таблиця 4). Поширеність UGT1A1* 28 генотипів або складених гетерозиготних генотипів суттєво не відрізнялися між групами NAFLD та не-NAFLD в аналізі сировини та в повністю скоригованій моделі.

Обговорення

У цьому дослідженні ми оцінили ефекти UGT1A1 варіанти та рівні білірубіну при НАЖХП. Два загальних варіанти (UGT1A1* 6 і UGT1A1* 28) були суттєво пов'язані з підвищенням рівня білірубіну в плазмі крові (туберкульоз, IB та DB). Однак ці генетичні варіанти та генетично підвищений рівень білірубіну (туберкульоз, IB та DB) не були пов'язані зі зниженням ризику розвитку НАЖХП. На основі методу менделівської рандомізації наші дані свідчать про те, що підвищення рівня білірубіну навряд чи є причинним фактором для зниження ризику НАЖХП.

В даний час існує два невирішених питання щодо взаємозв'язку між рівнем білірубіну та НАЖХП. По-перше, чи існує взаємозв'язок між рівнем білірубіну та НАЖХП? Два дослідження (Hjelkrem et al., 2012; Salomone et al., 2013), засновані на патологічному діагнозі печінки, не повідомляли про значну зв'язок рівнів білірубіну з NAFLD без неалкогольного стеатогепатиту (NASH), тоді як значно нижча поширеність некон'югованої гіпербілірубінемії у пацієнтів з гістопатологічними свідченнями НАСГ. Крім того, було виявлено захисний ефект підвищеного рівня білірубіну в трьох дослідженнях щодо ризику діагностованого УЗД печінки НАЖХП, включаючи китайських пенсіонерів Хань (Tian et al., 2016), корейських робітників середнього віку (Chang et al., 2012), та людей для планових оглядів корейською мовою (Kwak et al., 2012). Незалежно чи позитивно було дослідження білірубіну та НАЖХП, воно має важливе значення для клінічних та наукових досліджень.

Крім того, Варіант UGT1A1* 6 генотипів були пов'язані з меншим ризиком розвитку НАЖХП у дітей із ожирінням, тоді як варіант UGT1A1* 28 генотипів та рівень загального білірубіну не були суттєво пов'язані з виникненням дитячих НАЖХП (Lin Y. C. et al., 2009). У нашому дослідженні UGT1A1 варіанти (UGT1A1* 6 та UGT1A1 * 28) та рівень білірубіну не були суттєво пов'язані з ризиком розвитку НАЖХП у дорослих китайців Хань у Менделівському рандомізаційному дослідженні. Неузгоджені результати можуть бути зумовлені різницею у структурі дослідження, генетичному походженні, віці, статі, тяжкості захворювання та інших змінних. По-друге, який тип білірубіну пов’язаний із меншим ризиком розвитку НАЖХП? Загальний білірубін (IB та DB не вимірювались) суттєво асоціювався з частотою розвитку НАЖХП у деяких дослідженнях (Kwak et al., 2012; Puri et al., 2013), тоді як прямий білірубін асоціювався зі зниженням ризику НАЖХП в інших двох дослідженнях. (Chang et al., 2012; Tian et al., 2016). Ми не спостерігали зв'язку між генетичним рівнем білірубіну (туберкульоз, IB та DB) та ризиком розвитку НАЖХП. Звичайно, для вирішення вищезазначених питань, безумовно, потрібні подальші дослідження.

Наше дослідження відповідає трьом припущенням щодо методу менделівської рандомізації (рисунок 1) (Йохансен та Гегеле, 2013; Emdin та ін., 2017): (1) генетичний варіант пов'язаний з фактором ризику (білірубіном). У нашому дослідженні, варіанти UGT1A1* 28 і UGT1A1* 6 були тісно пов'язані з підвищенням рівня туберкульозу, БД та ІБ (кожен P Ключові слова: білірубін, НАЖХП, варіант, UGT1A1, Менделева рандомізація

Цитування: Luo L, An P, Jia X, Yue X, Zheng S, Liu S, Chen Y, An W, Winkler CA і Duan Z (2018) Генетично регульований білірубін та ризик неалкогольної жирної хвороби печінки: Менделівська рандомізація Вивчення. Спереду. Genet. 9: 662. doi: 10.3389/fgene.2018.00662

Отримано: 05 липня 2018 р .; Прийнято: 04 грудня 2018 р .;
Опубліковано: 18 грудня 2018 року.

Даніель Шрінер, Національний інститут досліджень геному людини (NHGRI), США

Кріштіану Фава, Університет дельї Студі ді Верона, Італія
Деванші Сет, лікарня Королівського принца Альфреда, Австралія