Приложна генетична епидемиология

Редактиран от
Даниел Шрайнер

Национален институт за изследване на човешкия геном (NHGRI), САЩ

Прегледан от
Кристиано Фава

Университет във Верона, Италия

Деванши Сет

Болница Кралски принц Алфред, Австралия

Принадлежностите на редактора и рецензенти са най-новите, предоставени в техните профили за проучване на Loop и може да не отразяват тяхното положение по време на прегледа.

регулирани

  • Изтеглете статия
    • Изтеглете PDF
    • ReadCube
    • EPUB
    • XML (NLM)
    • Допълнителни
      Материал
  • Цитат за износ
    • EndNote
    • Референтен мениджър
    • Прост ТЕКСТ файл
    • BibTex
СПОДЕЛИ НА

Оригинални изследвания СТАТИЯ

  • 1 Катедра по инфекциозни болести, Първата болница на университета в Ланджоу, Университет в Ланджоу, Ланджоу, Китай
  • 2 Център за изкуствен черен дроб, болница YouAn в Пекин, столичен медицински университет, Пекин, Китай
  • 3 Лаборатория за основни изследвания, Център за изследване на рака, Национален институт по рака, Основна научна програма, Leidos Biomedical Research, Inc., Frederick National Laboratory for Cancer Research, Frederick, MD, САЩ
  • 4 Катедрата по медицинска лаборатория, Втората свързана болница на Медицински колеж Луохе, Луохе, Китай
  • 5 Отделението за интензивно лечение, Втората свързана болница на Медицински колеж Luohe, Luohe, Китай
  • 6 Пекинска общинска ключова лаборатория за чернодробна недостатъчност и изследвания за изкуствено лечение на черния дроб, Пекин, Китай
  • 7 Институтът за транслационна хепатология и Колеж по основна медицина, Столичен медицински университет, Пекин, Китай
  • 8 Катедра по клетъчна биология и Общинска лаборатория за защита на черния дроб и регулиране на регенерацията, Столичен медицински университет, Пекин, Китай

Съобщава се, че леко повишени нива на серумен билирубин са свързани с намален риск от безалкохолно мастно чернодробно заболяване (NAFLD). Дали това е причинно-следствена връзка остава неясно. Тествахме хипотезата, че генетично повишените нива на билирубин в плазмата са причинно свързани с намаляване на риска от NAFLD. Бяха записани общо 403 допустими участници. NAFLD се определя чрез ултрасонография на черния дроб. Уридин дифосфатът глюкуронозилтрансфераза 1А1 (UGT1A1) генни варианти (UGT1A1* 6 и UGT1A1* 28) са генотипизирани чрез секвениране. Приложихме подход на рандемизация по Мендел, за да оценим ефектите от генетично повишени нива на билирубин върху NAFLD. NAFLD е диагностициран при 19% от участниците в нашето проучване (NAFLD = 76; Non-NAFLD = 327). Вариантите на UGT1A1* 28 и UGT1A1* 6 бяха силно свързани с повишени нива на общия билирубин (TB), директен билирубин (DB) и непреки нива на билирубин (IB) (всеки P 0,30). Менделов анализ на рандомизацията на UGT1A1 варианти предполага, че билирубинът е малко вероятно причинно-следствено свързан с риска от NAFLD.

Въведение

Билирубинът, страничен продукт от катаболизма на хемоглобина, обикновено се счита за разтворим в липиди отпадъчен продукт, който трябва да се екскретира (Fujiwara et al., 2018; Hamoud et al., 2018). Нивата на билирубин обаче могат да играят важна физиологична роля като антиоксидант (Stocker et al., 1987). Съобщава се, че повишените плазмени нива на билирубин са свързани с намален риск от безалкохолно мастно чернодробно заболяване (NAFLD) в проучвания за контрол на случая (Hjelkrem et al., 2012; Salomone et al., 2013) и в ретроспективни епидемиологични проучвания (Chang et al., 2012; Tian et al., 2016). Дали обаче тези асоциации отразяват истински биологичен защитен ефект на билирубина, а не объркваща или обратна причинно-следствена връзка, остава неизвестно. Дали билирубинът има отрицателно или положително въздействие върху NAFLD има важно значение за клиничното лечение. Ако е положителна, това означава, че хипербилирубинемията има защитен ефект върху NAFLD и UGT1A1 ген може да се използва като генна цел за лечение на NAFLD. Предложена е изкуствено увеличаваща се плазмена неконюгирана билирубинова стратегия като „синдром на ятрогенен Гилбърт“ за намаляване на сърдечно-съдовите заболявания и риска от рак (Mccarty, 2007; Schwertner и Vítek, 2008).

Менделиевата рандомизация е епидемиологичен метод, основан на факта, че произволен асортимент от генетични варианти по време на мейоза дава произволно разпределение на генетични варианти между индивиди в популация (Emdin et al., 2017; Paternoster et al., 2017). Подходът на Менделия за рандомизация е идеален за оценка на причинно-следствената връзка на междинен фенотип с фенотип на болестта чрез избягване на объркването чрез обратна причинно-следствена връзка, ограничение, присъщо на наблюдателни епидемиологични проучвания (Johansen and Hegele, 2013; Ding et al., 2017; Holmes et al ., 2017) (Фигура 1). Генетична вариация в гена на уридин дифосфат глюкуронозилтрансфераза 1А1 (UGT1A1) е основната причина за хипербилирубинемия (Johnson et al., 2009; Fujiwara et al., 2018) и следователно е подходяща за изследване дали повишените нива на билирубин са пряка причина за намален риск от NAFLD, използвайки Менделев подход за рандомизация.

Фигура 1. Приложение на рамката за рандомизация на Мендел при оценката на причинно-следствената роля на билирубина при NAFLD. Според менделската рамка за рандомизация, ако генетичен вариант (UGT1A1) надеждно управлява рисковия фактор на заболяването (билирубин) и съществува причинно-следствена връзка между рисковия фактор (билирубин) и крайната точка на заболяването (NAFLD), след което генетичният вариант (UGT1A1) трябва сам да бъде свързан с крайната точка на заболяването (NAFLD). Объркващи фактори, като социално-демографски и болестен статус, могат да повлияят на общите нива на билирубин и риска от NAFLD чрез модулиране на други биологични пътища, но не оказват влияние върху случайното разпределение на UGT1A1* 6 и UGT1A1* 28 варианта. UGT1A1* 6 и UGT1A1* 28 също не са били в неравновесие на връзката с известни гени (напр., PNPLA3 и TM6SF2) които предразполагат към NAFLD.

Тук тествахме хипотезата, че UGT1A1 варианти (UGT1A1* 28 и UGT1A1* 6) са свързани с по-високи нива на билирубин в плазмата и впоследствие предпазват от NAFLD, като се използва Менделев подход за рандомизация. Първо разследвахме дали UGT1A1* 6 и UGT1A1* 28 варианта са свързани с повишен плазмен билирубин [общ билирубин (TB), директен билирубин (DB) и индиректен билирубин (IB)] и изследват ефекта на генетичните варианти върху нивата на билирубин. След това тествахме дали повишените изходни нива на билирубин в плазмата (TB, IB и DB) са свързани с намален риск от NAFLD. И накрая, изследвахме дали тези варианти са свързани с намален риск от NAFLD.

Пациенти и методи

Участници в проучването

Популацията на проучването се състоеше от 446 възрастни китайци Хан, които посетиха втората свързана болница на Медицинския колеж Луохе за рутинни здравни прегледи от юни до юли 2017 г. Сред тези участници изключихме 43 участници, които отговарят на един от следните критерии за изключване; (1) медицинска история на CLD [вирусен хепатит (н = 8), прекомерна консумация на алкохол или цироза]; (2) анормални чернодробни функции [аланин аминотрансфераза (ALT) или аспартат аминотрансфераза (AST)> 50 U/L (н = 3)]; (3) Признаци на хемолиза [хемоглобин (HB) 10 × 10 9/L (н = 8); Обща жлъчна киселина (TBA)> 15 umol/L (н = 6); Глутамилтрансфераза (γGT)> 80 U/L (н = 1), или алкална фосфатаза (ALP)> 120 U/L (н = 6); бременност (н = 6)]. Допустимият размер на пробата за анализи е 403 (NAFLD = 76; Контроли = 327) в настоящото проучване.

Изследването е одобрено от Етичния комитет на болница Пекин YouAn, столичен медицински университет и е получено писмено информирано съгласие от всички участници.

Клинични данни

ДНК екстракция, праймер дизайн и PCR усилване

Геномна ДНК беше извлечена от пълноценна кръв с помощта на QIAamp DNA Blood Mini Kit (QIAGEN, Германия) съгласно протокола на производителя. The UGT1A1 генният промотор и първият екзон бяха PCR амплифицирани и секвенирани, както беше описано по-рано (Huang et al., 2002). Накратко, условията на PCR са както следва: 35 цикъла при 94 ° C за 30 s, 60 ° C за 30 s и 72 ° C за 30 s. Амплифицираните продукти се пречистват от агарозен гел и се секвенират чрез ABI3730XL секвенсор (Applied Biosystems, Foster City, CA, USA).

Статистически анализ

Непрекъснатите променливи бяха изразени като средно и стандартно отклонение (SD) и след това статистически анализирани с помощта на Student т-тест или еднопосочна ANOVA. Категоричните променливи бяха анализирани с помощта на хи-квадрат (χ2) тест. Използвани са постепенни модели на линейна регресия за откриване на ефектите на SNPs с нива на общ, индиректен и директен билирубин. Кандидат-ковариатите в поетапния подбор включваха двете UGT1A1 варианти (UGT1A1* 6 и UGT1A1* 28), пол, възраст, WBC, HB, PLT, ALB, TBA и BMI. Използвани са бинарни логистични регресии за изчисляване на ORs и 95% доверителен интервал (CI) за NAFLD на наслояване на билирубин и UGT1A1 варианти след корекция за ефектите от пол, възраст, WBC, ALT и ИТМ. Всички статистически анализи бяха извършени с помощта на SPSS версия 23.0 (SPSS, Чикаго, IL, САЩ). Дву опашка P-стойност 2 = 0,049). С изключение на ИТМ, нямаше очевидна разлика между четирите генотипни групи по отношение на ALT, AST, TP, ALB, TBA, ALP, γGT, WBC, HB, PLT, FPG, TC, TG, HDL, LDL, UA и диастолично кръвно налягане (Таблица 1).

маса 1. Основни характеристики на участниците, стратифицирани от UGT1A1 Генотипове.

Ефектите от UGT1A1 Варианти на нивата на билирубина

Проучихме ефектите на вариантите (UGT1A1* 28 и UGT1A1* 6) върху общите, директните и индиректните нива на билирубин (Таблица 2). Общите нива на билирубин корелират с носенето на 1 и 2 копия на вариантните алели: съставни хетерозиготи (22,1 ± 12,6 umol/L), UGT1A1* 6 (17,8 ± 8,6 umol/L), или UGT1A1* 28 (16,4 ± 7,4 umol/L) и генотип от див тип (13,0 ± 4,9 umol/L), P 0.30, Таблица 4). Освен това няма значителна разлика в честотата на NAFLD сред 4-те квартилни групи с различни нива на туберкулоза, IB и DB, които допълнително подкрепят липсата на връзка между нивото на билирубин в плазмата (TB, DB и IB) и NAFLD (P > 0,15, допълнителна таблица 1).

Таблица 4. Разпределение и многовариатен анализ на UGT1A1 генотипове за участници със и без NAFLD.

Асоциацията между UGT1A1 Варианти и NAFLD

Използвахме Менделова рандомизация, за да определим дали UGT1A1 вариантните алели се разпределят диференциално между случаите на NAFLD и контролите, които не са NAFLD. Честотата на UGT1A1* 6 вариант е значително по-висок в групата с NAFLD [50,0%; (ИЛИ = 1,82; 95% CI, 1,09–3,01; P = 0,02)], отколкото при не-NAFLD (35,5%), в сравнение с GG генотип (див тип). Въпреки това, при напълно коригиран многовариатен модел, асоциацията е отслабена и вече не е значима (OR = 1,64, 95% CI, 0,78–3,44; P = 0,19) (Таблица 4). Разпространението на UGT1A1* 28 генотипа или съставни хетерозиготни генотипове не се различават съществено между NAFLD и не-NAFLD групи в суровия анализ и в напълно коригирания модел.

Дискусия

В настоящото проучване оценихме ефектите на UGT1A1 варианти и нива на билирубин при NAFLD. Два често срещани варианта (UGT1A1* 6 и UGT1A1* 28) са били значително свързани с повишени нива на билирубин в плазмата (TB, IB и DB). Тези генетични варианти и генетично повишените нива на билирубин (TB, IB и DB) обаче не са свързани с намален риск от NAFLD. Въз основа на подход на рандомизация по Мендел, нашите данни предполагат, че повишените нива на билирубин е малко вероятно причинно-следствен фактор за намален риск от NAFLD.

Понастоящем има два нерешени въпроса относно връзката между нивата на билирубина и NAFLD. Първо, има ли връзка между нивата на билирубина и NAFLD? Две проучвания (Hjelkrem et al., 2012; Salomone et al., 2013), базирани на чернодробна патологична диагноза, не показват значима връзка на нивата на билирубин с NAFLD без неалкохолен стеатохепатит (NASH), докато значително по-ниско разпространение на неконюгирана хипербилирубинемия при пациенти с хистопатологични доказателства за NASH. Освен това има защитен ефект от повишеното ниво на билирубин, установен в три проучвания за риск от диагностицирана с ултрасонография на черния дроб NAFLD, включително китайски пенсионери от Хан (Tian et al., 2016), корейски работници на средна възраст (Chang et al., 2012), и хора за рутинни здравни прегледи на корейски (Kwak et al., 2012). Независимо дали изследването върху билирубина и NAFLD е отрицателно или положително, то има важно значение за клиничните и научните изследвания.

Освен това, Вариант UGT1A1* 6 генотипа са свързани с по-нисък риск от NAFLD при затлъстели деца, докато вариантът UGT1A1* 28 генотипа и нивото на общия билирубин не са свързани значително с появата на детски NAFLD (Lin Y. C. et al., 2009). В нашето проучване, UGT1A1 варианти (UGT1A1* 6 и UGT1A1 * 28) и нивото на билирубин не са свързани значително с риска от NAFLD при възрастен китайски хан в проучване за рандомизация на Мендел. Несъгласуваните резултати може да се дължат на различия в дизайна на изследването, генетичен произход, възраст, пол, тежест на заболяването и други променливи. Второ, кой тип билирубин е свързан с по-нисък риск от NAFLD? Общият билирубин (IB и DB не са измерени) е значително свързан с честотата на NAFLD в някои проучвания (Kwak et al., 2012; Puri et al., 2013), докато директният билирубин е свързан с намален риск от NAFLD в други две проучвания (Chang et al., 2012; Tian et al., 2016). Не наблюдавахме връзка между нивото на генетично билирубин (TB, IB и DB) и риска от NAFLD. Разбира се, по-нататъшни проучвания със сигурност са необходими за справяне с горните проблеми.

Нашето проучване отговаря на трите предположения за метода на Менделиан рандомизация (Фигура 1) (Johansen and Hegele, 2013; Emdin et al., 2017): (1) генетичният вариант е свързан с рисковия фактор (билирубин). В нашето проучване вариантите на UGT1A1* 28 и UGT1A1* 6 бяха силно свързани с повишени нива на туберкулоза, DB и IB (всеки P Ключови думи: билирубин, NAFLD, вариант, UGT1A1, Менделова рандомизация

Цитиране: Luo L, An P, Jia X, Yue X, Zheng S, Liu S, Chen Y, An W, Winkler CA и Duan Z (2018) Генетично регулиран билирубин и риск от безалкохолно мастно чернодробно заболяване: Менделова рандомизация Проучване. Отпред. Genet. 9: 662. doi: 10.3389/fgene.2018.00662

Получено: 05 юли 2018 г .; Приет: 04 декември 2018 г .;
Публикувано: 18 декември 2018 г.

Даниел Шринер, Национален институт за изследване на човешкия геном (NHGRI), САЩ

Кристиано Фава, Università degli Studi di Verona, Италия
Деванши Сет, болница Кралски принц Алфред, Австралия