蘭金鳳 逄增昌¹ 汪韶潔¹ 段海平¹  張棟  譚啟華² 張東峰³

青島大學(xué)醫學(xué)院公共衛生學(xué)系 ，青島 266021

摘要： 目的 了解成人雙生子血清總膽固醇(TC)、高密度脂蛋白膽固醇(HDL-C)、低密度脂蛋白膽固醇(LDL-C)、甘油三酯(TG)的水平及其遺傳度。方法 選擇青島市雙生子庫中316對18到60歲的中青年健康成人雙生子，用自動(dòng)生化分析儀檢測其空腹血清TC、HDL-C、LDL-C、TG的濃度。鑒定卵性后，用Mx軟件擬合遺傳模型，調整性別、年齡后，計算血脂相關(guān)指標的遺傳度。結果  雙生子空腹血清TC、HDL-C、LDL-C、TG水平的均值分別為(4.52±1.08)、(1.46±0.39)、(2.58±0.79)、(1.11±0.77) mmol/L。Mx軟件擬合結構方程模型結果顯示，TC、HDL-C和LDL-C三項指標的最適模型為AE模型，其遺傳度依次為53%、62%和57%。TG的最適模型為CE模型，遺傳度為0。結論 遺傳因素和環(huán)境因素對TC、HDL-C和LDL-C的濃度都有重要影響，而TG主要受到環(huán)境因素的影響。

關(guān)鍵詞 ： 總膽固醇  高密度脂蛋白膽固醇 低密度脂蛋白膽固醇 甘油三酯 成人雙生子 遺傳度

中圖分類(lèi)號：                  文獻標識碼：A

 

LAN Jinfeng，ZHANG Dongfeng，PANG Zengchang，WANG Shaojie，DUAN Haiping，ZHANG Dong，Tan Qihua

The Department of Public Health of Qingdao University Medical College，Qingdao  266021，China

Abstract：Objective  To study the level and heritability of serum total cholesterol(TC), high density lipoprotein cholesterol(HDL-C), low density lipoprotein cholesterol(LDL-C) and triglycerides(TG) in adult twins sampled from Qingdao of China.  Methods  316 pairs of healthy twin aged from 18 to 60 years were recruited from the database of Qingdao twin registry. Fasting serum lipids were detected by automatic biochemical analyzer.  The zygosity of twins was established by using polymorphic DNA-based microsatellite markers.  The heritability was estimated by formulating univariate ACE twin mode in Mx soft.  Results The average levels of fasting serum TC, HDL-C, LDL-C and TG were (4.52±1.08), (1.46±0.39), (2.58±0.79) and (1.11±0.77) mmol/L, respectively.  The best fitting models adjusted by sex and age in Mx soft were AE model for TC, HDL-C and LDL-C, whereas CE model for TG.  The heritability of TC, HDL-C, LDL-C and TG were 53%, 62%, 57% and 0, respectively.  Conclusion  It is considered that both genetic and environmental factors may influence the level of TC, HDL-C and LDL-C，whereas environmental effect may be the factor essential for the level of TG.

Key Words： total cholesterol，high density lipoprotein cholesterol，low density lipoprotein cholesterol，triglycerides，adult twins，heritability

 

血脂代謝紊亂是高血壓的危險因子之一^[1]和代謝綜合征的常見(jiàn)癥狀^[2]，與2型糖尿病關(guān)系密切^[3]。血脂水平的影響因素可歸納為遺傳和環(huán)境兩大類(lèi)，雙生子研究是分析這兩類(lèi)因素作用大小的有效方法之一^[4]。目前，國內外已有關(guān)于總膽固醇（TC）、高密度脂蛋白膽固醇（HDL-C）、低密度脂蛋白膽固醇（LDL-C）和甘油三酯（TG）4項血脂指標的遺傳度研究。國內漢族成人雙生子此4項指標的遺傳度在0.18-0.53之間^[5,6]，青少年雙生子TC、HDL-C、LDL-C的遺傳度在0.49~0.56之間，TG的為0^[7]；國外SOUREN等^[8]研究的比利時(shí)雙生子的遺傳度為0.58~0.78之間，Middelberg等研究的英國白人女性雙生子的遺傳度為0.42~0.63^[9]，Fenger等研究的丹麥雙生子TC、HDL-C、LDL-C的遺傳度在0.44~0.74之間，TG的為0.03^[10]。

任濤和王建民等對血脂相關(guān)指標遺傳度的計算方法為經(jīng)典的組內相關(guān)系數法^[5,6]，盡管該法靈敏度高，但存在把握度低等問(wèn)題^[11]。目前，國內外很多研究采用結構方程模型的方法來(lái)計算遺傳度，該法能定量分析遺傳和環(huán)境效應的大小，并能調整年齡及性別對相關(guān)表型的影響，比組內相關(guān)系數法估計的遺傳度更為準確，并能充分利用雙生子的信息^[12,13]。本研究旨在利用Mx軟件包的結構方程模型來(lái)估計中國漢族人群血脂相關(guān)指標的遺傳度，為居民血脂的控制提供依據。

 

青島市雙生子登記系統自1998年開(kāi)始對青島市地區雙生子進(jìn)行現場(chǎng)調查，至今已有一萬(wàn)多對登記在冊^[14]。本研究從該系統中采用非隨機抽樣的方法募集了年齡范圍在18~60歲，無(wú)嚴重心血管疾病、糖尿病或代謝綜合征等疾患的健康雙生子316對，平均年齡為(41±9.5)歲。根據性別和卵型將雙生子分為5組，其中同卵雙生子177對，包括男性同卵組(MZM)68對，女性同卵組(MZF)110對；異卵雙生子139對，包括男性異卵組(DZM)34對，女性異卵組(DZF)42對，異性別異卵組(OSDZ)63對，參與者均簽署知情同意書(shū)。本研究經(jīng)醫學(xué)倫理委員會(huì )批準認可。

本研究雙生子的納入標準：①年齡為18歲及以上的雙生子對；②雙生子兩個(gè)成員都能追訪(fǎng)到；③雙生子對均有血樣。排除標準：①體格檢查和血樣抽取的1個(gè)月內曾服用降血壓、降血脂、降血糖、減肥藥物者；②懷孕或哺乳期間者；③雙生子任何一方患有嚴重疾病、意識不清，不能配合或不愿合作者。

1.2.1 血脂指標  雙生子體檢前要求禁食12小時(shí)，取3ml靜脈血（不加抗凝劑），待凝血后離心取血清測血脂，2ml EDTA-K₂抗凝血以備卵性鑒定。取一滴靜脈血作ABO血型檢測。在青島市立醫院檢驗科用自動(dòng)生化分析儀（日立7600）檢測血清總膽固醇（TC）、高密度脂蛋白膽固醇（HDL-C）、低密度脂蛋白膽固醇（LDL-C）、甘油三酯（TG）的濃度。具體測定方法如下，TC：酶偶聯(lián)法（膽固醇酯酶-膽固醇氧化酶），HDL-C和TG采用酶法測定，LDL-C：雙試劑直接測定均相法。現場(chǎng)和實(shí)驗室質(zhì)量控制符合要求。

1.2.2 卵性鑒定  卵性鑒定在青島市中心血站分子生物學(xué)實(shí)驗室完成。性別或血型均相同者，需做卵性鑒定。用酚氯仿法從血中提取基因組DNA，并用紫外分光光度法測定濃度和純度。使用美國ABI 9700型PCR擴增儀復合擴增16個(gè)STR位點(diǎn)(15D8S1179、D21S11、D7S820、CSF1PO、D3S1358、TH01、D13S317、D16S539、D2S1338、D19S433、vWA、TPOX、D5S818、D18S51、D5S818、FGA和性別標記Amelogenin)。PCR所用試劑盒為美國ABI公司的AmpF/STR^® Identifiler^®試劑盒，25μl PCR反應體系包括：Mix反應混合液（包括dNTP、Tris－HCl、KCl和MgCl₂）10.5μl，引物混合液（Primer）5.5μl，Ampli TaqGold DNA聚合酶0.5μl，DNA樣品10μl。反應產(chǎn)物變性并電泳后，用ABI-3100型DNA遺傳分析儀-GeneMapper V3.5軟件分析電泳結果，比較16個(gè)基因位點(diǎn)電泳條帶的一致性來(lái)鑒別卵性，性別標記Amelogenin作為質(zhì)控點(diǎn)，即雙生子二者此位點(diǎn)電泳條帶位置與高度應相同。

1.2.3 統計學(xué)分析 用SPSS 10.0統計軟件包對雙生子各組的血脂相關(guān)指標的平均水平和相關(guān)系數進(jìn)行統計描述和分析。用Mx軟件包構建結構方程模型，并計算遺傳度。

結構方程模型中將性狀總方差分為加性遺傳方差A，顯性遺傳方差D或共同環(huán)境方差C和個(gè)體特異環(huán)境方差E，E包括測量誤差部分^[8,15]。由于C和D對受共同撫養的雙生子產(chǎn)生混淆，所以全模型ACE和ADE分開(kāi)擬合^[16]。ACE或ADE的選擇依據如下：MZ組內相關(guān)系數(r_MZ)小于2倍DZ組內相關(guān)系數(r_DZ)時(shí)選擇ACE模型，r_MZ＞2r_DZ時(shí)選擇ADE模型^[4,8]。根據模型擬合優(yōu)度卡方檢驗(goodness of fitχ² test)選擇可接受的模型（P>0.05）；模型與子模型之間的比較依據似然比卡方檢驗(likelihood radioχ² test)的差值是否有統計學(xué)意義（P<0.05，有統計學(xué)意義，子模型不被接受）。被接受的模型中以AIC(Akaike's information criterion)值最小為最佳模型^[8,12]。考慮到年齡、性別對遺傳度可能產(chǎn)生影響，在Mx軟件中將二者作為調整因素納入模型。

 

  對所有雙生子TC、HDL-C、LDL-C、TG水平進(jìn)行正態(tài)性檢驗知，血清TC、HDL-C、LDL-C水平符合正態(tài)分布。TG水平呈偏態(tài)分布，經(jīng)Log₁₀轉換后呈正態(tài)分布。血清TC、HDL-C、LDL-C的濃度均值分別為(4.52±1.08)、(1.46±0.39)、(2.58±0.79) mmol/L，TG的中位數及四分位數間距為0.85(0.60~1.38) mmol/L。分別計算男女性雙生子的血脂各項指標均值及統計分析結果見(jiàn)表1。女性HDL-C水平高于男性水平，而TG水平低于男性水平。

注：n為雙生子的對的人數，TC、HDL-C、LDL-C采用方差分析比較男女的均值差異；

TG采用非參數統計方法分析并比較男女TG的差異。

4項血脂指標MZ組內相關(guān)系數均大于DZ組內相關(guān)系數，其中MZM組  r_HDL-C 最大，為0.72，DZF組的r_TC、OSDZ組r_HDL-C和DZM組r_LDL-C較小，經(jīng)檢驗無(wú)相關(guān)關(guān)系(P>0.05)，見(jiàn)表2。

注：（1）MZ-T 為同卵組所有雙生子;（2）DZ-T為異卵組所有雙生子；（3）指P>0.05，相關(guān)系數無(wú)統計學(xué)意義。

各項指標均滿(mǎn)足r_MZ＜2r_DZ，故運行ACE模型，血清TC、HDL-C、LDL-C的最佳模型為AE模型；TG的最佳模型為CE模型。此4項血脂指標對應的遺傳度分別為53%、62%、57%、0。各項指標的ACE全模型和最佳子模型的參數見(jiàn)表3。

注 :A：加性遺傳效應 ；C：共同環(huán)境效應；E：個(gè)體特異環(huán)境效應；AIC：Akaike's Information Criterion；Δχ²：子模型與全模型的擬合優(yōu)度卡方之差；P：Δχ²的顯著(zhù)性檢驗概率；（1）AE/CE為最適模型

 

雙生子研究是遺傳流行病學(xué)中探索遺傳和環(huán)境因素對性狀影響作用的良好方法^[12]。結構方程模型比組內相關(guān)系數法，假設清楚，更為先進(jìn)精確。從統計學(xué)上看，結構方程模型是廣義線(xiàn)性模型的擴展，也是一種能評價(jià)理論模型與實(shí)際數據構建的模型是否擬合的方法^[11]。Mx軟件是目前國際上普遍采用的構建結構方程模型的良好方法，它能在數據為正態(tài)分布的前提下用最大似然法進(jìn)行參數估計，從而得出基因和環(huán)境因素在表型變異中各自所占的比例^[16]。

本研究結果顯示，用結構方程模型構建的雙生子血清TC、HDL-C和LDL-C三項指標的最適模型均為AE模型，與SOUREN等對18~34歲成人雙生子的研究中AE為最適模型一致^[8]。而CHEN等對漢族青少年雙生子血脂遺傳度的研究中最適模型為ACE(TG為CE) ^[17]，MIDDELBERG等對絕經(jīng)前女性的研究中最適模型為ACE^[9]。這兩項研究最適模型與本研究不同的原因可能為研究對象分別是青少年和年輕女性有關(guān)，此時(shí)共同環(huán)境效應對雙生子的影響較大，在模型擬合時(shí)C的作用無(wú)法從全模型中除去，故ACE為最適模型。

本研究結果提示，TC、HDL-C和LDL-C遺傳度分別是53%、62%和57%，表明遺傳因素對此3項指標有著(zhù)重要影響。國內王建華等^[6]研究的TC、HDL-C遺傳度是0.53、0.34，任濤等研究的TC、TG、HDL-C遺傳度是0.37、0.18、0.24^[5]。血清TC的遺傳度與王建華的研究結果基本一致，明顯高于任濤的研究結果；HDL-C遺傳度則明顯高于任濤及王建華的研究結果，原因有待于進(jìn)一步探討。

SOUREN等的研究中，TC、HDL-C、LDL-C的遺傳度為75%、76%、78%，明顯高于本次研究上述三項指標的遺傳度^[8]。遺傳度的差異可能與種族不同相關(guān)，不同種族遺傳的異質(zhì)性常常是表型遺傳度差異產(chǎn)生的主要原因。

國內外研究中TG遺傳度相差很大，任濤等^[5]、CHEN等^[17]及SOUREN^[8]、FENGER^[10]等的研究結果顯示TG遺傳度是18%、0、58%和3%。本次研究結果為0，與傳統上認為甘油三酯主要受短期飲食影響的觀(guān)點(diǎn)相一致，但是本研究提示C（共同環(huán)境效應）為50%，說(shuō)明甘油三酯受到共同環(huán)境因素的影響也是相當重要的，即雙生子宮內環(huán)境、家庭環(huán)境等相同因素的作用對TG的影響是不可忽略的。鑒于遺傳度差異很大，應做更多的研究來(lái)揭示遺傳和環(huán)境因素對其濃度的影響程度。

綜上所述，本研究采用較為先進(jìn)的結構方程模型的方法來(lái)計算成人雙生子血脂相關(guān)指標的遺傳度，更精確的揭示了遺傳和環(huán)境因素對血脂相關(guān)指標的作用。結果提示遺傳因素和環(huán)境因素對TC、HDL-C和LDL-C的濃度都有重要影響，而TG主要受到環(huán)境因素的影響。

 

1   FERREIRA S R, DEMOURA E C, MALTA D C, et al. Frequency of arterial hypertension and associated factors: Brazil, 2006[J]. Rev Saude Publica, 2009 ,43 (Suppl 2):98-106.

2   LAAKSONEN D E, LAKKA H M, NISKANEN L K, et al. Metabolic syndrome and development of diabetes mellitus: application and validation of recently suggested definitions of the metabolic syndrome in a prospective cohort study[J]. Am J Epidemiol, 2002,156(11): 1070-1077.

3  HANSON R L, IMPERATORE G, BENNETT P H, et al. Components of the “metabolic syndrome” and incidence of type 2 diabetes[J]. Diabetes, 2002 ,51(10):3120-3127.

4  高文靜，李立明，曹衛華，等. 雙生子人群apoAI和apoB100水平及遺傳度分析[J]. 北京大學(xué)學(xué)報（醫學(xué)版），2005，37(5)：489-493.

5  任濤，吳頂峰，胡永華，等. 雙生子人群的代謝綜合征相關(guān)指標的遺傳度分析[J]. 中國慢性病預防與控制，2003，11(1)：13-16.

6  王建華，劉新民，劉少明，等. 血脂的遺傳度分析[J]. 中華醫學(xué)遺傳學(xué)雜志，1992，9(2)：68-71.

7 陳天驕，季成葉，逄增昌，等. 雙生子的血清脂質(zhì)和脂蛋白遺傳度及影響因素分析[J]. 中華預防醫學(xué)雜志，2004，38（4）：237-239.

8 SOUREN N Y, PAULUSSEN A D, LOOS R J, et al. Anthropometry, carbohydrate and lipid metabolism in the East Flanders Prospective Twin Survey: heritabilities[J]. Diabetologia, 2007,50(10): 2107-2116.

9  MIDDELBERG R P, SPECTOR T D, SWAMINATHAN R, et al. Genetic and environmental influences on lipids, lipoproteins, and apolipoproteins effects of menopause[J]. Arterioscler Thromb Vasc Biol, 2002,22(7): 1142-1147.

10  FENGER M, SCHOUSBOE K, SORENSEN T I, et al. Variance decomposition of apolipoproteins and lipids in Danish twins[J]. Atherosclerosis, 2007 ,191(1):40-47.

11 黃愛(ài)群，胡永華. 雙生子方法在遺傳流行病學(xué)研究中的應用及進(jìn)展[J]. 國際遺傳學(xué)雜志，2006，29(1)：346-351.

12 陳天驕, 季成葉, 逄增昌, 等. 兒童青少年雙生子胰島素敏感性的遺傳度估計及影響因素分析[J]. 北京大學(xué)學(xué)報(醫學(xué)版), 2005, 37:90-93.

13  李群娜，詹思延，呂筠，等. 雙生子胰島素敏感性的遺傳度估計[J]. 北京大學(xué)學(xué)報(醫學(xué)版)，2003，35：591-594.

14  PANG Z, NING F, UNGER J, et al. The Qingdao Twin Registry: a focus on chronic disease research[J]. Twin Res Hum Genet, 2006, 9(6):758-762.

15 NEALE M C, BOKER S M, XIE G, et al. Mx: Statistical Modeling[M].6th ed. Richmond: Virginia Commonwealth University, 2002.

16 NEALE M C, MAES H H M. Methodology for genetic studies of twins and families[M]. The Netherlands: Kluwer Academic Publishers BV Dordrecht, 2004: 109-112.

17 CHEN TIANJIAO, JI CHENGYE, HU YONGHUA. Genetic and environmental influences on serum lipids and the effects of puberty: a Chinese twin study[J]. Acta Paediatr, 2009,98(6):1029-1036.