Taqi位點多態性與骨密度降低現象相關性的薈萃分析

李自豪 盛楠 豐攀峰 姜嘉偉 徐冠華

南通市第一人民醫院,江蘇 南通 226001

在整個人體解剖系統結構中骨組織是由骨細胞處于一種動態變化下形成的。正是通過骨細胞群不斷地進行著降解和構建使骨細胞群在整個骨質吸收以及骨質沉積的過程中之間達到一個動態平衡,從而引起正常骨密度值發生動態變化[1]。臨床上骨密度(bone mineral density,BMD)主要是用來衡量機體骨骼強度。對于人體骨組織來說大部分人會在25～30歲達到最大骨密度值[2]。隨著最大骨密度值到達后,機體可能會隨著年齡增長進而出現骨密度值下降的趨勢,尤其中老年女性,隨著絕經的發生,可能進一步導致骨密度值的降低,因此對于影響骨密度值的因素研究是具有臨床意義的。目前臨床上對于骨密度值測量最主要是采用雙能X射線吸收儀(DXA)進行評估,采用T評分用于量化BMD[3]。臨床實踐和大量基礎研究表明,維持BMD的穩定對于個體健康至關重要。研究發現在成年女性中隨著年齡增長尤其是到了絕經后由于機體雌激素分泌的減少會導致骨密度突然降低,進而引發骨質疏松和骨折等一系列意外事件[4]。根據一項最新臨床研究表明,中老年人咬合力和自身BMD密切相關。維持一定水平的BMD對維持老年人的口腔功能有積極作用[4]。此外,統計數據顯示低BMD的兒童和青少年炎癥性腸病的患病率較比同齡正常BMD的兒童和青少年高[5]。Trivi等[5]在一項臨床研究中得出如下結論:在一般健康人群中每天保持中至重度體力活動、以及擁有較低體重和較高BMD之間存在很強的關系。Wu等[6]在2020年一項基礎研究中發現,對實驗組大鼠通過采用吸煙和細菌感染相結合的方式使其發生慢性阻塞性肺疾病后,實驗組大鼠相對健康組大鼠擁有更低的骨密度。此外,一些慢性病患者也容易出現BMD降低現象并引發骨骼疾病,如慢性胰腺炎患者低骨密度風險較高時會導致骨質減少和骨質疏松的患病率顯著增加,最終增加骨折的發生風險[7]。通過上述一系列研究得出結論:骨密度和多種疾病發生具有一定的相關性,因此臨床上通過探索影響骨密度的因素從而來預測骨密度降低的發生風險具有重要的意義。

通過閱讀大量對BMD的相關研究文獻,發現維生素D受體(vitamin D receptor,VDR)在維持BMD穩定性中發揮著不可替代的作用。在人體中經過羥化酶活化后的維生素D更加容易與VDR結合進而進行骨質代謝,從而實現維持鈣穩態和骨骼健康的目的[8-11]。先前有研究小組人員研究發現人類基因組的VDR相關編碼基因位于12號常染色體的短臂上,其中起著主要作用的是染色體上的外顯子[9,12]。在VDR基因表達中,已發現其存在多個單核苷酸多態性位點(single nucleotide polymorphsim,SNP)和其功能發揮有著密切聯系,在過去的10年中,包括Foki、Bsmi、Apai和Taqi在內的多個VDR基因位點與BMD之間的相關性已被廣泛研究[3]。有研究發現VDR的基因位點BsmI 中的bb基因型變異可被視為兒童骨質疏松癥發生的危險因素[13]。Zhang等[14]在一項臨床研究中表明VDR的基因位點ApaI的a等位基因能顯著降低白種絕經后婦女的骨質疏松風險,攜帶ApaI aa基因型的白種人絕經后女性股骨頸BMD普遍較高。Marozik等[15]在一項臨床隊列研究中發現VDR的基因位點Taqi和白種人骨密度降低發生風險相關。由于樣本量限制及種族差異,VDR基因多態性位點與臨床的相關性尚存在爭議。目前,已有相關薈萃分析對VDR上的基因位點Foki、Bsmi及Apai進行了報道,但Taqi作為VDR的一個重要SNP,尚無相關薈萃分析研究。本文從Taqi位點與BMD的關系著手,系統梳理近年來的文獻評價Taqi多態性與BMD是否具有一定的相關性,擬為Taqi位點對BMD的影響提供科學可靠的循證證據。

1 資料與方法

1.1 檢索策略

首先對于檢索策略而言,本文摒棄了傳統分別通過主題詞和關鍵詞檢索數據庫的方法,而是通過采用主題詞和關鍵詞結合的方式檢索數據庫,這樣既能保證全文的查全率,又提高了全文查準率,同時避免了誤檢率和漏檢率。隨后由兩位獨立的研究人員分別通過計算機檢索相關數據庫,所有文獻時間均截至2021年12月。檢索詞分為中文和英文兩個部分,其中檢索中文數據庫時采用“維生素D受體”“VDR”“基因多態性”“骨密度”等作為檢索關鍵詞。檢索英文數據庫時主要采用“VDR”“gene polymorphism” “SNP”“BMD”“single nucleotide polymorphim”“bone miner density”等作為檢索關鍵詞。

1.2 納入以及排除標準

文獻納入標準:(1)相關文獻類型:可通過計算機數據庫搜索到的且已發表的有關研究內容為VDR基因多態性與骨密度的關系;(2)相關文獻中研究對象為VDR的基因位點Taqi;(3)論文中實驗組和對照組分別為骨密度降低組和骨密度正常組,并且提供相關基因型的例數數據;(4)文中骨密度減低的臨床診斷需明確。文獻排除標準:(1)目前暫時無法通過有效手段獲得全文數據統計分析的文獻。(2)文獻內容為個案報道、綜述、動物實驗等。

1.3 文獻篩選

檢索得到57篇相關文獻,首先需要兩位研究員分別通過瀏覽文獻內容符合納入標準的文獻。對于有爭議的文獻,由第三位研究員參與判定,最終納入5項符合標準的文獻。

1.4 數據提取

所有被納入的研究數據最終由兩位研究員獨自根據納入和排除標準提取,如果出現意見不統一,則通過第三位研究員判斷。在研究VDR基因多態性與BMD降低風險之間的關聯時,同時還收集了以下數據:作者名單、發表年份、種族、樣本量以及每個基因多態性的等位基因和基因型。

1.5 質量評價

文章最終納入5項臨床研究[15-19]。其中有4項為病例對照研究[16-19],此外還有1項為隊列研究[15],對納入的5篇文獻質量評價選擇采用傳統常用的NOS量表進行評估?？傆嫗?分,其中評估得分大于或等于5分的研究為高質量。

1.6 統計學處理

采用計算機軟件 Review Manager 5.3計算95%置信區間(confidence interval,CI)以及優勢比(odds ratio,OR),用來評估VDR基因多態性與BMD之間是否具有相關性。在等位基因對比模型、雜合子模型、純合子模型和顯性模型下,通過OR和95%CI評估VDR基因多態性與BMD變化的關聯強度。采用I2檢驗來評判異質性,并且分析異質性的來源,并運用漏斗圖分析發表偏倚。

2 結果

2.1 檢索結果及納入研究結果

最終根據納入與排除標準,納入5項研究,包括1 787個研究對象。納入本研究的5篇文獻基本信息見表1。

表1 與骨密度降低風險相關研究的一般特征及NOS評分Table 1 General characteristics and NOS scores of studies associated with reduced risk of bone mineral density

2.2 納入研究的質量評價

通過NOS量表評價結果顯示,納入的5篇文獻有3項研究得7分,1項研究得6分,1項研究得5分,所納入的5項研究均為高質量研究。NOS量表評價結果見表1。

2.3 薈萃分析結果

Taqi基因多態性與骨密度的關系。針對VDR 基因位點Taqi基因多態性與BMD的關系,總共納入5項研究,共報道了1 787名研究對象(925個觀察對象,862個健康對照)的椎體BMD或者股骨頸BMD,薈萃分析結果顯示,VDR 基因位點Taqi各基因型之間的BMD總體比較在T vs. t模型差異有統計學意義(P<0.05)。t等位基因是骨密度降低發生的危險因素,t基因攜帶者的骨密度降低發生風險是T攜帶者的1.51倍(圖1A)。在tt vs. TT模型差異同樣具有統計學意義(P<0.05)。tt基因型是骨密度降低發生的危險因素,tt基因的骨密度降低發生風險是TT攜帶者的2.95倍(圖1B)。在Tt vs. TT模型差異同樣具有統計學意義(P<0.05)。Tt基因的骨密度降低發生風險是TT攜帶者的1.51倍(圖1C)。在Tt/tt vs. TT模型差異同樣具有統計學意義(P<0.05)。Tt/tt基因的骨密度降低發生風險是TT攜帶者的1.68倍(圖1 D)。在TT vs. Tt/tt模型差異同樣具有統計學意義(P<0.05)。TT基因的骨密度降低發生風險是Tt/tt攜帶者的0.81倍,即人群中基因型為TT的更不易發生骨密度降低(圖1E)?？偠灾?t基因是骨密度降低發生的危險因素,可以作為預測骨密度降低風險的發生風險的遺傳指標(表2)。

圖1 VDR位點Taqi基因多態性與BMD降低發生風險的相關性的敏感性分析。A:t vs. T,B:tt vs. TT,C:Tt vs. TT,D:Tt/tt vs. TT,E:TT vs. Tt/tt。Fig.1 Sensitivity analysis of the association between VDR Taqi gene polymorphism and reduced risk of BMD A:t vs. T,B:tt vs. TT,C:Tt vs. TT,D:Tt/tt vs. TT,E:TT vs. Tt/tt.

表2 VDR Taqi多態性及骨密度降低易感性的遺傳模型結果

2.4 敏感性分析

本研究最后進行了敏感性分析,逐一剔除納入的文獻,各模型合并效應量未發生明顯改變,結果也顯示數據并未受到影響,表明研究所納入文獻的穩定性基本良好。

2.5 發表偏倚

對VDR Taqi位點與BMD的相關性中顯性模型的結果繪制漏斗圖(圖2),可以觀察到所得圖形結構大致對稱,存在較小的偏倚可能。

圖2 VDR Taqi位點基因多態性與BMD降低發生風險的相關性的漏斗分析圖A:t vs. T,B:tt vs. TT,C:Tt vs. TT,D:Tt/tt vs. TT,E:TT vs. Tt/tt。Fig.2 Funnel analysis of the association between VDR Taqi locus polymorphism and reduced risk of BMD A: t vs T, B: tt vs TT, C: Tt vs TT, D: Tt/tt vs TT, E: TT vs Tt/tt.

3 討論

骨質疏松癥一直是許多中老年女性關心的一項主要健康障礙問題,其臨床特征是因骨量減少進而導致骨內部結構惡化和骨密度降低,容易過早導致脆性骨折發生[20],并且骨質疏松也是類風濕關節炎、炎癥性腸病[6]等的常見臨床并發癥。骨質減少和骨質疏松的風險具有相似的病理序列,由大量內分泌分子和遺傳標志物調節,包括雌激素受體(ESR)、VDR和亞甲基四氫葉酸還原酶[3]。盡管有多項研究考察了VDR SNPs與不同人群(如絕經前和絕經后婦女)BMD之間的關系,但樣本量小,參與者的異質性和地域差異都會影響關聯分析結果。因此,由于統計效率低,小樣本研究很難得出可靠的結論。為了彌補受試者的不足,薈萃分析是一種很有前途的選擇。

本研究對VDR基因位點Taqi多態性與人體BMD間的動態關系問題進行了薈萃分析,結果顯示人體VDR基因位點Taqi多態性與骨密度降低的發生風險相關,此外由于納入的文獻采用DXA測定骨密度,因此進一步推斷Taqi多態性與椎體以及股骨頸的BMD相關,有望可為臨床提供更精準的BMD風險評估參考。已有研究表明TaqI位于VDR基因的第9號外顯子,且已被證明會影響mRNA的穩定性,導致蛋白質水平的變化[21-22]。研究同時發現t等位基因是骨密度降低發生的一個危險因素,等位基因t攜帶者尤其是純合子tt的人群骨密度降低發生風險是TT純合子的1.53倍,考慮到異質性,通過將納入的文獻逐一剔除后,發現研究的整體的異質性及最終實驗結果并未因此而發生改變,表明本研究的研究結果相對比較可靠。盡管Taqi位點等位基因T突變為t為同義突變,不能影響到VDR的表達水平。但很多研究發現VDR的基因多態性能夠影響伊班膦酸鹽、雷洛昔芬等抗骨質疏松藥物的療效,VDR多態性可能改變BMD影響機體對鈣的攝入以及對鈣和維生素D補充劑和激素替代治療的響應[23]。因此筆者推測,Taqi的等位基因t可能通過影響機體對維生素、鈣及激素的代謝參與BMD的調節功能,具體機制需要后續研究進一步闡述。本研究內容不可避免也存在一定程度的局限性:①納入的VDR基因位點Taqi的相關文獻研究信息不夠完整充足,這些都可能間接影響本文最后得出的統計效應模型;②由于只納入了公開發表的相關文獻,可能導致存在一定范圍的統計偏差風險。

總之,本研究為人群VDR上的位點 Taqi多態性與BMD之間的關聯提供了一定可信的證據。通過研究表明,Taqi的t等位基因與BMD降低有關。由于本研究樣本量相對不足,導致研究結果應被謹慎對待。隨著臨床研究越來越多以及文獻質量的提升,相信可以在未來進一步明確兩者之間的關聯,這就需要更大樣本、更多中心,以及更嚴格合理的實驗設計思路。