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學(xué)術(shù)報告廳

Association of the methylenetetrahydrofolate reductase, methionine synthase

reductase polymorphise and congenital heart disease


李 勇 王軍波 鄭麗萍北京大學(xué)醫學(xué)部營(yíng)養與食品衛生系,北京 100083

摘 要:目的 探討510-亞甲基四氫葉酸還原酶及甲硫氨酸合酶還原酶基因多態(tài)性與先天性心臟病

congenital heart disease CHD之間的關(guān)系。方法 收集173個(gè)先心病核

心家庭及97個(gè)健康對照核心家庭,鹽析法提取基因組DNA,用PCRRFLP方法確定MTHFR、

MTRR基因型。結果 按先心病發(fā)病類(lèi)型分組后,與對照組相比,動(dòng)脈導管未閉、房間隔缺損病人MTHFR

677TT基因型頻率分別是42.9%和54.5%顯著(zhù)高于對照(23.3%)

OR值為2.47、3.95;動(dòng)脈導管未閉病人的母親與對照組母親相比,TT基因型頻率顯著(zhù)高于對照

組母親,分別為24.5% 42.9%,OR值為2.31。對得到的先心病核心家庭進(jìn)行傳遞失衡檢驗、

基于單體型的單體型相對危險度HHRR進(jìn)行統計,發(fā)現MTHFR 677基因多態(tài)性不存在遺傳失衡現象。

對102個(gè)核心家庭的MTRR66位基因多態(tài)性分析,不存在遺傳失衡現象。結論 MTHFR 677TT

基因型是CHD尤其是動(dòng)脈導管未閉、房間隔缺損發(fā)生的危險因素之一;母親TT基因型是子代發(fā)生動(dòng)脈導管未閉

的危險因素之一。

關(guān)鍵詞:510亞甲基四氫葉酸還原酶MTHFR;甲硫氨酸合酶還原酶MTRR;先天性心臟病;核心家庭;單核甘酸基因多態(tài)性

Association of the methylenetetrahydrofolate reductase methionine synthase reductase polymorphism and congenital heart diseaseLI Yong Wang Junbo Zheng Liping Dept. of Nutrition and food Hygiene School of Public Health Peking university Beijing 100083 China
Abstract Objective To clarify the association between MTHFR,MTRR genetic polymorphism and phenotype of CHD. Methods There were 173 family triads of mother father and affected child in the case group and 97 nuclear families in the control group. Venous blood was collected from those subjects. MTHFRC677T and MTRR A66G genotypes of each sample were determined by PCRRFLP. Results MTHFR 677TT genotype frequencies of those who were patent ductus arteriosus patients and atrial septal defect patients42.9% 54.5%were higher than those of the control23.3% OR value 2.473.95. TT genotype frequency of mothers who had given birth to patent ductus arteriosus child was higher than that of the mothers in the controlOR2.31,95%CI:1.035.18. Analysis of the MTHFR genotypes of CHD nuclear family data with transmitted disequillibrium test TDT and Haplotype Based Haplotype Relative Risk statistical method both of which yielded nonsignificant indications that the parents transmitted more T allele of MTHFR to their CHD children P>0.05。No evidence supporting MTRR as a risk factor in the development of heart by analyzing 102 nuclear families with affected children. Conclusion The genotype of MTHFR 677TT was one of the risk factors for CHD especially in patent ductus arteriosus and atrial septal defect patients. With the present study we could not get the conclusion that MTRR A66G was the genetic risk factor for CHD.
Keywords methylenetetrahytdrofolate reductaseMTHFR Methionine synthase reductaseMTRR congenital heart diseaseCHD nuclear family  single nucleotide polymorphisms

先天性心臟病(congenital heart disease,簡(jiǎn)稱(chēng)先心病,CHD)是嬰幼兒心臟疾患中最常見(jiàn)的疾病。除少數先心病是由單基因突變和染色體畸變引起外,大多數先心病是由遺傳因素和環(huán)境因素相互作用引起的多基因遺傳病。婦女在懷孕前后補充多族維生素尤其是葉酸可以有效的預防神經(jīng)管畸形的發(fā)生,還可顯著(zhù)的降低先心病的發(fā)生率。而大多數生有神經(jīng)管畸形患兒的孕婦其體內葉酸并未缺乏,認為葉酸代謝的異常是神經(jīng)管畸形發(fā)生的主要原因。
同型半胱氨酸homocysteine,Hcy是甲硫氨酸代謝中產(chǎn)生的一種含硫醇的氨基酸,其代謝處于再甲基化作用和轉硫化作用這兩個(gè)代謝途徑的交叉點(diǎn)。MTHFR是參與Hcy代謝的關(guān)鍵酶之一,催化510亞甲基四氫葉酸還原為5甲基四氫葉酸,后者是體內主要的甲基供體,參與核酸合成的一碳單位轉移。MTHFR基因第677位核苷酸具有多態(tài)性并對酶活性有影響,酶活力實(shí)驗證明677TT型MTHFR平均活力約為CC型的30%,而CT型約為CC型的65%。該酶的缺陷可導致5甲基四氫葉酸合成減少,使Hcy不能甲基化為蛋氨酸而造成堆積。目前對MTHFR與先心病的病例對照研究結果表明,母親、子代的MTHFR677C→T突變與先心病的發(fā)生有統計學(xué)關(guān)聯(lián)。
MTRR是維持依賴(lài)于VitB12的蛋氨酸合酶活性狀態(tài)的黃素蛋白,該酶涉及蛋氨酸合酶、VitB12的代謝,即同型半胱氨酸甲基化的代謝,可能導致同型半胱氨酸的蓄積。MTRR66A→G,導致異亮氨酸(I)改變?yōu)榈鞍彼幔ǎ停#停裕遥?66AA 基因型可中度升高同型半胱氨酸水平,且此作用獨立于血清葉酸、VitB12、VitB6水平;與66GG純合子相比,攜帶66AA基因型的人患心血管疾病的可能性要升高4%。MTRR這一多態(tài)性位點(diǎn)增加了NTDs發(fā)生的危險性。
本研究目的旨在利用核心家庭資料探討MTHFR和MTRR兩種基因多態(tài)性與先心病的關(guān)系。

1 研究方法

1.1 研究對象
先心病病人年齡為20歲以下者,父母年齡為23~59歲,均來(lái)自遼寧省的各個(gè)市縣。父母均是子代的親生父母,即“生物學(xué)父母”,剔除養父母和繼父母。
先心病患兒的確定:有典型的臨床表現,經(jīng)心臟超聲或手術(shù)確診,由心血管專(zhuān)科醫生進(jìn)行判斷,以明確先心病。對照組子代同樣是經(jīng)過(guò)X線(xiàn)、心臟超聲檢查確定無(wú)先心病及其他畸形的健康人并與病例年齡相近且處于同一地區。研究中排除在懷孕前后患有糖尿病、苯丙酮尿癥及孕早期服用致畸藥物和接觸過(guò)放射線(xiàn)的母親。兩組母親懷孕前3個(gè)月上呼吸道感染發(fā)生率、異常孕產(chǎn)育史、接觸農藥史在統計學(xué)上無(wú)差異。
1.2 資料收集
對所有參與現場(chǎng)流行病學(xué)調查的人員進(jìn)行統一培訓。由負責醫生填寫(xiě)登記表,登記表包括父母、子代的姓名、年齡、民族等一般情況及母親的異常孕產(chǎn)育史、孕期患病、服藥、接觸射線(xiàn)、農藥等可導致因素。護士按照登記表,采集靜脈血2ml并制備成抗凝血,保存于-70℃冰箱中。
1.3 基因型檢測
用鹽析法提取血液中的DNA,聚合酶鏈反應-限制性酶切片段長(cháng)度多態(tài)(PCRRFLP)方法檢測基因型。
擴增包括677位點(diǎn)的MTHFR基因所用的引物為5’TGA AGG AGA AGG TGT CTG CGG GA3’(sense),5’AGG ACG GTG CGG TGA GAG TG3’antisense。PCR反應條件參考文獻11將PCR產(chǎn)物用限制性?xún)惹忻福龋椋睿?I于37℃消化4小時(shí)以上,酶切產(chǎn)物在12%聚丙烯酰胺凝膠上電泳(150V將凝膠浸入0.5μgml的 EB水溶液10min進(jìn)行染色。
擴增包括66位點(diǎn)的MTRR基因所用引物為5’GCA AAG GCC ATC GCA GAA GAC AT3’sense,5’GTG AAG ATC TGC AGA AAA TCC ATG TA3’anti sense,PCR反應條件同MTHFRC677T,用Nde I 酶切,酶切產(chǎn)物在20%聚丙烯酰胺凝膠上電泳(60V),EB溶液染色。
1.4 統計分析
用SPSS 11.0和Epi 2000軟件進(jìn)行統計分析。分析內容為:比較兩組各類(lèi)先心病病人、其父親、母親MTHFR677TT基因型頻率;核心家庭基因型組合基本統計,計算傳遞失衡指數(TDT)及基于單體型的單體型危險度(HHRR)。

2 研究結果

2.1.1 HardyWeinberg遺傳平衡檢驗
根據HardyWeinberg定律,比較對照組父母、子代MTHFR 677位點(diǎn)各基因型的實(shí)得數與預期數,經(jīng)卡方檢驗,父母和子代的MTHFR 677位點(diǎn)基因型構成均符合遺傳平衡定律,表明本研究對照的位點(diǎn)多態(tài)性已達到遺傳平衡,具群體代表性。
2.1.2 按先心病類(lèi)型分層進(jìn)行分析
由于不同類(lèi)型的先心病其發(fā)病原因可能會(huì )有所不同,此研究按心臟畸形發(fā)生部位將先心病進(jìn)行分類(lèi)。其它類(lèi)型先心病樣本例數較少,未列入表中進(jìn)行統計。動(dòng)脈導管未閉病人的母親MTHFR 677TT基因型頻率明顯高于對照,其余類(lèi)型先心病人母親MTHFR 677TT基因型頻率與對照組相比,差異無(wú)顯著(zhù)性(P>0.05)。動(dòng)脈導管未閉、房間隔缺損病人MTHFR 677TT基因型頻率明顯高于對照,P<0.05。
2.1.3 分別控制母親、子代基因型,TT基因型與先心病的關(guān)系
分別將CHD的母親基因型按TT與非TT基因型分組,將CHD患者與假對照即把父母未傳遞給CHD患兒的一對等位基因作為假對照的基因型按配對資料整理,或子代基因型按TT與非TT基因型分組,將CHD患者的母親與對照按非匹配病例對照研究資料整理,并進(jìn)行卡方檢驗。統計結果顯示,P>0.05,差異無(wú)顯著(zhù)性。這說(shuō)明即使控制母親或子代基因型,消除母親(或子代自身)基因型對先心病發(fā)生的影響,也未發(fā)現TT基因型與子代先心病的發(fā)生有關(guān)聯(lián)。
2.1.4 母親、子代均是TT基因型的危險性
由表2可知,病例組母親子代同時(shí)是TT基因型組合18.8%的構成高于對照組(12.9%),但差異沒(méi)有顯著(zhù)性(P>0.05)。
2.1.5 先心病病人與假對照基因型構成比較
以CHD病人基因型為病例基因型,未遺傳給CHD病人的一對等位基因為對照(假對照)的基因型,進(jìn)行11配對的病例對照研究。由表3可知,基因型構成比差異無(wú)顯著(zhù)性(P>0.05)。說(shuō)明先心病人的TT基因型構成并不高于正常人。
2.1.6 TDT計算
以父母傳遞給CHD病人的染色體等位基因為病例,未遺傳給CHD病人的一對等位基因為對照進(jìn)行11配對的病例對照研究,計算傳遞失衡指數(TDT),見(jiàn)表4。





在這種檢驗方法中,其統計量TDT只考察基因型為雜合子的父母純合突變型和正常純合子父母的資料記入到“a、d”,為無(wú)效信息。
還有一種比較在核心家庭內傳遞和未傳遞等位基因頻率的方法是對TDT方法的改進(jìn)。利用父母的基因型組合為CT×CT,TT×CT,CT×TT的資料,即父親和母親每人至少有一個(gè)T等位基因,以使子代的基因型可能為TT。此次收集到的屬于這兩種基因型組合的家庭,共有106個(gè),基因型為雜合子的父母總數為156人,T等位基因傳遞給子代的次數為75(48.8%),C等位基因傳遞次數81次(51.2%),χ2=0.23,P>0.05。
2.1.7 HHRR統計
上述兩種方法只用了父母基因型為雜合子數據,對資料有某種程度的浪費,為了充分利用基因信息,在這類(lèi)研究中,除了計算TDT外,同時(shí)對配對資料按照成組比較的病例對照研究方法進(jìn)行整理,進(jìn)行Mc Nemar檢驗,其χ2值與上述“傳遞失衡系數”相對應,稱(chēng)為“基于單體型的單體型相對危險度”統計量HHRR。由表5得,HHRR(χ2)=1.01,P=0.31>0.05 OR=0.86,95%CI=0.63~1.17。



2.2 MTRRA66G基因多態(tài)性與CHD的關(guān)系
2.2.1 對102份CHD核心家庭進(jìn)行MTRR A66G基因多態(tài)性與CHD的關(guān)系研究,將  核心家庭父、母、子代MTRR基因型組合統計,見(jiàn)表6。
2.2.2 計算傳遞失衡指數TDT
從表6計算出,102份核心家庭中,MTRR基因型為雜合子的父母共有97人,G等位基因傳遞給子代的次數為52(53.6%),A等位基因傳遞次數45次(46.4%),
2.2.3 HHRR統計
對MTRR基因型按照成組比較的病例對照研究方法進(jìn)行整理,進(jìn)行χ2 檢驗,計算統計量HHRR,即χ2 值。父母傳遞給子代的G等位基因67次,A等位基因137次,未傳遞給子代的G等位基因60次,A為144次。統計結果為,HHRR(χ2 )=0.56,P>0.05,說(shuō)明父母并沒(méi)有將A等位基因過(guò)多的傳遞給先心病的患兒。

3 討論

先心病的種類(lèi)十分繁雜,病變形態(tài)或簡(jiǎn)單或復雜,所在的部位也多種多樣,故引起各種類(lèi)先心病發(fā)生的病因有可能不一樣。因此,在樣本例數足夠的情況下,應該對每一亞類(lèi)先心病的病因分別分析。本研究是按畸形部位來(lái)進(jìn)行分類(lèi),包括室間隔缺損、房間隔缺損、動(dòng)脈導管未閉、法樂(lè )四聯(lián)征等。
按上述幾類(lèi)CHD進(jìn)行分組,各類(lèi)先心病患兒父親的MTHFR 677位基因型構成及TT基因型頻率與對照組的父親基因型構成、TT基因型頻率相比,差異均沒(méi)有顯著(zhù)性(P>0.05)。
動(dòng)脈導管未閉病人的母親TT基因型頻率顯著(zhù)高于對照組,P=0.039,OR值為2.3195%CI=1.03~5.18。
本研究發(fā)現動(dòng)脈導管未閉、房間隔缺損病人MTHFR 677TT基因型頻率顯著(zhù)高于對照組子代的MTHFR677TT基因型頻率,OR值分別為2.47(95%CI=1.02~6.00)3.9595%CI=1.38~11.44,P<0.05;其余類(lèi)型先心病人MTHFR 677TT基因型頻率與對照無(wú)顯著(zhù)性差別(P>0.05)。Junker等8對MTHFR 677位基因多態(tài)性與先心病發(fā)生之間的關(guān)系作了研究,認為MTHFR 677TT基因型與先天性心臟結構畸形的發(fā)生顯著(zhù)相關(guān),特別是肺動(dòng)脈狹窄、左心發(fā)育不良綜合癥、主動(dòng)脈縮窄,但此研究中,這3類(lèi)先心病病人個(gè)數分別為3、6、16,樣本例數相對較少。Wenstrom7的研究顯示先心病的發(fā)生與羊水中同型半胱氨酸濃度升高、母親MTHFR677C→T有關(guān)。而劉虹等人對先心病病人母親與對照母親的MTHFR 677TT基因型頻率(病例30%,對照15%)及T等位基因頻率(病例56%,對照53%)進(jìn)行比較,發(fā)現兩組差異無(wú)顯著(zhù)性12。結合本研究結果,MTHFR677C→T基因多態(tài)性是否與先心病的發(fā)生有關(guān)還有待于進(jìn)一步研究。
以父母為對照的病例對照研究本質(zhì)上是一種配對研究這種方法的實(shí)質(zhì)是以患兒的兩個(gè)等位基因作為“病例”以父母未傳給胎兒的兩個(gè)等位基因作為“對照”最大的優(yōu)點(diǎn)是不必為病例尋找具有相同遺傳背景的對照而可以克服遺傳因素的種族差異的混雜作用而這種差異是遺傳流行病學(xué)研究中非常重要的混雜因子之一。這種方法已越來(lái)越多地用于疾病候選基因的研究,它還能提供非統計學(xué)方面的優(yōu)勢,如更好協(xié)作、降低總的費用。
MTHFR 677TT基因型的母親同型半胱氨酸會(huì )升高,后者通過(guò)胎盤(pán)發(fā)揮胚胎發(fā)育毒性13,MTHFR 677TT基因型的胎兒體內甲基供體減少同型半胱氨酸蓄積,阻礙其組織器官的發(fā)育。在分析子代基因型與先心病關(guān)系時(shí),母親的基因型可造成混淆;同理,在分析母親基因型與先心病關(guān)系時(shí),子代的基因型也可造成混淆。本研究分別控制母親或子代基因型,分析子代或母親基因型與先心病的關(guān)系,P值均大于0.05,差異無(wú)顯著(zhù)性。本次對先心病核心家庭所進(jìn)行的TDT統計和HHRR統計,雙側檢驗P值均大于0.05。這一結果說(shuō)明,在先心病核心家庭中MTHFR677位不存在突變基因(T)的遺傳失衡現象,也就是說(shuō),不會(huì )由于父母將較大比例的突變基因T傳給胎兒,使胎兒罹患先心病的可能性增高。
關(guān)于MTRR 66位基因多態(tài)性與先心病的關(guān)系,雖然AA基因型與血中的Hcy升高有關(guān),可能會(huì )影響心臟發(fā)育,但通過(guò)此次研究,在先心病核心家庭中未發(fā)現A等位基因的傳遞失衡現象。

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