骨質疏松致病候選基因研究進展

1、骨質疏松致病候選基因研究進展            骨質疏松癥是發(fā)病率高、死亡率高、保健費用消耗大的最常見的骨代謝疾病。據估計，半數(shù)以上的婦女和大約三分之一的男性在其生存期內會發(fā)生骨質疏松性骨折1。隨著人類社會的日益老齡化，尋找更有效的方法逆轉骨質疏松患者的骨量丟失成為熱門課題。自從1994年Morisson等首次提出用維生素D受體等位基因預測骨密度以來，各國學者又相繼發(fā)現(xiàn)了另外一些候選基因?，F(xiàn)就基因在骨質疏松病因學中的重要性以及候選基因研究成果應用于臨床骨質疏松治療和預防的

2、進展綜述如下。 一、骨質疏松致病候選基因 1維生素D受體(Vitamin D receptor, VDR)：VDR等位基因位于人類第12號染色體。其中限制酶Bsm、Apa、Taq和FoK的基因多態(tài)性已被證明與骨量有關2，3。最近在VDR基因第2外顯子發(fā)現(xiàn)的另一個多態(tài)性，因為能產生比正常VDR受體少三個以上氨基酸，且功能也不盡相同的VDR蛋白。在影響骨密度方面，第2外顯子多態(tài)性與更多特殊不同的基因型相聯(lián)系4。但也有VDR多態(tài)性與骨量沒有必然聯(lián)系的報道5，而且VDR基因多態(tài)性的頻度在種族之間也存在明顯差異6，7。目前，維生素制劑對骨質疏松的有效性尚有爭論，而VDR基因多態(tài)性在種族之間存在差異的事實

3、，可能成為問題得以解決的鑰匙。 2雌激素受體(estrogen receptor,ER)：雌激素通過與雌激素核內特異性受體而起作用，ER基因的變異對其作用的發(fā)揮有巨大影響。缺失激素結合功能區(qū)的ER突變體，可激活c-Fos基因啟動子，然后c-Fos 結合到AP1部位，影響基因的激活。Smith等8發(fā)現(xiàn)1例骨質疏松患者，其雌激素受體基因在第157位堿基由胞嘧啶(C)胸腺嘧啶(T)，相應編碼的氨基酸由精氨酸(Arg)突變?yōu)橐粋€終止密碼子(TGA)，導致基因轉錄的終止；Kobayashi等9證實ER基因多態(tài)性(Pvu和Xba酶切)對應不同的骨密度值，PPxx基因型的骨密度較低，Px單純型與婦女的低骨密

4、度有關。Tsukamoto等10近年來又發(fā)現(xiàn)了ER-基因的多態(tài)性，高度的雜合子(93%)使這個多態(tài)性成為基因研究中一個非常有用的標記。 相關的研究還發(fā)現(xiàn) (-/-)Pvu ER/bb VDR基因型婦女的BMD明顯高于(-/-)Pvu eR/BB VDR基因型的婦女11，AABBtt -ppXX基因型是骨質疏松的高?；蛐?2，把VDR基因和ER基因位點的變化聯(lián)系起來。 3白介素-6(IL-6)：IL-6對破骨類細胞有激活作用，并且與ES缺乏導致骨丟失的病因有關。IL-6基因定位于人類第7號染色體。研究發(fā)現(xiàn)ES防治骨質疏松是通過IL-6為中介起作用的。ES通過ER作用于IL-6基因啟動子近端22

5、5bq序列，抑制IL-6基因的表達。此外，ES能調節(jié)gp130(信號傳導子)的信號傳導，從而改變細胞對IL-6的敏感性。Murray等13最近也發(fā)現(xiàn)C/F基因型婦女的BMD明顯高于F/F基因型的婦女，認為IL-6基因多態(tài)性與BMD相關。 4型膠原基因：型膠原基因是重要的候選基因，因為型膠原是骨的重要蛋白。其初級序列由重復的氨基酸序列甘氨酸-X-Y構成。其中編碼A1鏈和A2鏈的基因分別簡寫為COLIA1和COLIA2。已有研究證實，COLIA117q21.3122.05和COLIA2 7q22.1的基因突變導致骨成骨不全14。Spotila等15在1996年發(fā)現(xiàn)兩種基因突變：一種為COLIA1的

6、第27位堿基由鳥嘌呤(G)胞嘧啶(C)，其編碼的氨基酸由脯氨酸(Pro)變?yōu)楸彼?Ala)；另一種為COLIA2的第661位堿基由鳥嘌呤(G)腺嘌呤(A)，相應的氨基酸由甘氨酸(Gly)變?yōu)榻z氨酸(Ser)。隨后Grant等16在COLIA1基因上發(fā)現(xiàn)了轉錄調節(jié)蛋白Sp選擇性結合位點多態(tài)性：在COLIA1基因第一內含子內有三個多態(tài)性位點，其中第三個多態(tài)位點結合于SpI結合模色，為由鳥嘌呤(G)胸腺嘧啶(T)的突變。Sp多態(tài)性位點G/T雜合子的BMD明顯低于G/G純合子，而T/T的BMD始終是低的。最近有報道PCR分析證實Ss基因型和ss基因型的婦女較容易發(fā)生骨折17。 5 胰島素樣生長因子(

7、IGF-1)：可由骨細胞產生并以自分泌形式刺激成骨細胞的復制和骨基質的合成。其基因定位于人12號染色體q22和q24區(qū)。骨的IGF-1表達主要由IGF-1外顯子1啟動子調節(jié)。Reed等18發(fā)現(xiàn)原發(fā)性骨質疏松患者血漿IGF-1水平與成骨細胞活性指標密切相關，隨后Zhang等19證實IGF-1在廢用性骨質疏松中起主要作用?，F(xiàn)在認為特發(fā)性骨質疏松患者血清低水平IGF-1，可能與IGF-1微衛(wèi)星(192 bp)的特別位點純合性有關20。同時，Miyao等21發(fā)現(xiàn)此序列數(shù)目的多少與骨密度有關，并且此序列可發(fā)生突變，認為血清中IGF-1水平受基因因素影響，特別是IGF-1基因結構位點突變的影響。 6轉移生

8、長因子(TGF-)：TGF-是一族多功能細胞調節(jié)蛋白，對成骨細胞的分化生長起著重要作用。人類TGF-1基因定位于19q13，富含GC和Ap2序列，基因水平的調節(jié)是通過Ap2啟動子的激活來實現(xiàn)的。Kundsen等22在39例骨質疏松患者第五外顯子上發(fā)現(xiàn)存在兩種基因變異，其中3例患者第78位堿基由胞嘧啶(C)胸腺嘧啶(T)，相應的氨基酸由蘇氨酸(Ser)變?yōu)楫惲涟彼?e)；另3例患者第7位堿基丟失。最近，Yamada等23發(fā)現(xiàn)TGF-1基因的一個由亮氨酸脯氨酸的突變，導致CC基因型的腰椎骨密度明顯高于TT和TC型，CC基因型腰椎的骨折率也低于TT和TC型，而且血清中TGF水平在CC型也高于TT和T

9、C型。 7人降鈣素受體(CTR)：CTR基因定位于人第9號和第7號染色體。Masi等24用Alu 限制性酶定位于CTR基因的一個多態(tài)性位點，發(fā)現(xiàn)其第463個氨基酸既可表達脯氨酸(CC基因型)又可為亮氨酸(TT基因型)，其中TT基因型的BMD明顯低于CC基因型，隨后他們用Taq限制性酶又發(fā)現(xiàn)tt基因型的腰椎BMD明顯低于TT基因。而Dohi等和Taboulet等也分別發(fā)現(xiàn)了多態(tài)性（RR，Rr，rr）和（HH，Hh，hh），并且均與骨密度相關25，26。 8甲狀旁腺激素（PTH）：PTH具有加強骨細胞溶解鈣、破骨細胞吸收骨、促進成骨細胞形成及礦化骨的作用。最近Hosoi等27發(fā)現(xiàn)PTH基因的BST

10、 b1限制性片段多態(tài)性和骨密度有關，Bb型人群腰椎骨密度明顯低于BB型，且Bb型的骨代謝率也明顯高于BB型，認為PTH基因多態(tài)性是低骨密度的又一敏感標記。 二、骨質疏松候選基因研究的臨床應用 對骨質疏松的治療目前尚無理想方法。幾乎可以肯定，在早期處于特別危險狀況下所丟失的大部分骨量，在以后常常不能再恢復。一旦骨質疏松合并骨折發(fā)生，就無足夠有效的藥物可以使骨質疏松的骨骼恢復原來的骨質量。因此，預防性治療是處理骨質疏松性骨折的最可靠方式。骨質疏松候選基因研究的一個潛在應用是評估骨質疏松性骨折的危險性。如果能分離鑒定出預測低骨密度和骨質疏松性骨折的基因多態(tài)性，那么就以此作為篩選工具，鑒定高危人群以及

11、作出是否有必要進行藥物干涉，使患者在骨折前就能進行有效的預防性治療。研究已顯示食物中鈣和維生素D的補充引起的骨量增多的反應部分依賴于維生素D受體基因多態(tài)性，不同的VDR基因型對維生素D和鈣的反應不同?？梢钥隙ǘ鄳B(tài)性標記在候選基因的應用，能提供給患者適當?shù)闹委煼椒ǖ男畔?，以決定哪類患者最適用于哪種治療方案，并檢測各種藥物治療的有效性。目前，骨質疏松候選基因尚不能成熟的應用于骨質疏松的診斷，尚需在不同種族中大規(guī)模樣本研究后，才能應用于臨床。     2006-12-14       

12、60;     三、展望 雖然對候選基因多態(tài)性是否是決定骨量和骨質疏松性骨折危險性方面最重要的因素，仍有爭議，但基因在骨質疏松病因中的決定作用是毋庸質疑的。目前發(fā)現(xiàn)參與調控的基因有67個之多,但哪些基因起主要作用以及基因之間怎樣相互作用尚不清楚。更難理解的是為什么這些等位基因有時存在，有時不存在，有時甚至是相反的結果。所以研究必須在大樣本，或者是高骨量的年輕人，按照統(tǒng)一的標準，多中心協(xié)作進行。同時，骨質疏松是一個受遺傳、飲食、吸煙、酒精攝入和運動等因素影響的復雜疾病，決定了研究遺傳基因和環(huán)境因素之間相互作用會更加重要。進一步的研究會確定骨質疏松

13、的直接病因；找出敏感的基因標記，預測骨質疏松的骨折危險性；尋找新的基因克隆分子，開發(fā)藥物防止骨丟失和逆轉骨質疏松。只有解決了這些問題才能找到有效的線索，將骨質疏松的 基因預防和治療帶入一個全新的領域。 參考文獻 1Ross pD.Ossteoporosis,frequency,consequences and risk factors. Arch Intern Med,1996,156:1399-1411. 2Ferrari SL,Rizzoli R,Slosman DO,et al.Do dietary calcium and age explain the controversy surr

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