動脈粥樣硬化候選基因GALNT3在血管內皮細胞損傷中的作用機制研究.pdf

1、第一部分、動脈粥樣硬化候選基因GALNT3在血管內皮細胞損傷中的作用機制研究
　　背景與目的:冠心病是由多種遺傳因素和環(huán)境因素相互作用所致的復雜疾病，也是導致全球人口死亡的首位原因。動脈粥樣硬化是冠心病發(fā)生的病理基礎，各種理化因素導致的內皮細胞損傷是動脈粥樣硬化發(fā)生的始動環(huán)節(jié)。多肽:N-乙酰氨基半乳糖轉移酶3(polypeptide N-acetylgalactosaminyltransferase3，GALNT3)基因編碼ppG

2、alNAc-T3，是ppGalNAc-Ts家族成員，催化蛋白質O-GalNAc糖基化，在細胞生長發(fā)育和疾病的發(fā)生發(fā)展過程中具有重要的生物學意義。目前還沒有關于GALNT3在動脈粥樣硬化發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮作用的報道。本研究在漢族人群中對GALNT3基因單核苷酸多態(tài)性與冠心病的關聯(lián)進行了研究。同時探討了GALNT3基因在內皮細胞損傷中的作用及其分子機制。
　　方法:
　　1.利用單個位點關聯(lián)分析和Gene-based關聯(lián)分析的方法，

3、在1，515例冠心病病例和5，019例對照樣本中對GALNT3基因所在區(qū)域的13個SNPs進行分析，相關統(tǒng)計分析使用SAS、PLINK和R等軟件完成。
　　2.應用real-time PCR方法在冠心病病例/對照（58例vs120例）的外周血單核細胞（peripheral blood mononuclear cells，PBMCs）樣本中，檢測GALNT3mRNA水平。
　　3.采用基因敲低表達和過表達的策略研究GALNT3

4、基因對人臍靜脈內皮細胞(HUVEC)增殖、凋亡以及基質金屬蛋白酶2(MMP-2)和基質金屬蛋白酶14(MMP-14)表達水平的影響。利用AnaeroPack-Anaero厭氧培養(yǎng)產(chǎn)氣袋建立內皮細胞缺氧培養(yǎng)模型，HUVECs缺氧條件下培養(yǎng)的同時過表達GALNT3基因，研究GALNT3基因對缺氧致內皮細胞損傷中的作用。采用MTT比色法測定細胞增殖活性，AnnexinⅤ-FITC/PI細胞凋亡檢測試劑盒檢測細胞凋亡，通過real-timePC

5、R和Western Blot檢測GALNT3及其靶基因的mRNA和蛋白水平。
　　結果:
　　1.在加性模型下，校正性別、年齡后，位點rs13427924和rs4621175（不存在連鎖不平衡，r2＜0.2）與冠心病達到潛在的關聯(lián)（P值分別為0.008和0.03）;Gene-based關聯(lián)分析結果顯示GALNT3基因與冠心病存在顯著關聯(lián)(P=0.011)。
　　2.冠心病病例/對照的PBMCs樣本中，冠心病組GALNT

6、3 mRNA水平下降為對照組的58.5％，有顯著的統(tǒng)計學差異（P＜0.001）。
　　3.缺氧誘導HUVECs損傷模型中，GALNT3基因表達水平顯著下降(P＜0.001)。HUVECs中敲低GALNT3基因表達后促進細胞的凋亡，使MMP-2和MMP-14在mRNA和蛋白的表達水平顯著升高(P＜0.05)。過表達GALNT3基因顯著抑制細胞凋亡，同時，MMP-2和MMP-14在mRNA和蛋白的表達水平顯著下降(P＜0.05);缺氧

7、培養(yǎng)條件下，過表達GALNT3基因抑制缺氧損傷引起的內皮細胞的凋亡，抑制缺氧條件下的MMP-2和MMP-14的表達。信號通路分析結果顯示:敲低GALNT3的表達時，磷酸化p38水平顯著升高;GALNT3基因過表達時抑制磷酸化p38蛋白水平，進一步研究發(fā)現(xiàn)GALNT3基因過表達時，抑制缺氧誘導的p38/MAPK信號通路的激活。
　　結論:本研究首次揭示了GALNT3基因在冠心病中的作用。遺傳關聯(lián)分析顯示GALNT3基因單核苷酸多態(tài)性

8、與冠心病相關。冠心病患者PBMCs中GALNT3基因的表達水平顯著下降。在血管內皮細胞中，下調的GALNT3基因通過調控p38/MAPK信號通路，促進HUVECs的凋亡，促進MMP-2和MMP-14在HUVECs中的表達水平，導致內皮細胞損傷和動脈粥樣硬化的發(fā)生。
　　第二部分、高血壓易感位點rs820430調控鹽敏感性基因SLC4A7表達的機制研究
　　背景與目的:原發(fā)性高血壓是一種由遺傳與環(huán)境因素共同作用導致的復雜疾病，

9、具有高度的遺傳異質性。近年來，應用全基因組關聯(lián)研究(genome-wide association study，GWAS)發(fā)現(xiàn)了多個與血壓或原發(fā)性高血壓相關的位點或區(qū)域。本課題組前期采用GWAS結合meta分析，發(fā)現(xiàn)了鄰近SLC4A7基因的rs820430位點與中國漢族人群的高血壓風險相關，但它通過何種途徑或方式調節(jié)高血壓風險及相關因素仍然未知。本論文對rs820430位點調控SLC4A7基因表達的分子機制進行了初步研究。大量流行病學研

10、究表明飲食中鈉的含量直接影響血壓的變化，本研究同時對包括SLC4A7基因在內的SLC4家族中5個鈉離子偶聯(lián)的碳酸氫根轉運載體(Na-coupled bicarbonate transports，NCBTs)基因常見變異與血壓對膳食鈉鹽的反應性的關聯(lián)進行了分析。
　　方法:
　　1.利用TaqMan探針法檢測274例健康個體rs820430位點的基因型，實時定量PCR(real-time PCR)檢測其外周血單個核細胞(PBM

11、Cs)樣本中SLC4A7基因mRNA水平，分析rs820430基因型與SLC4A7基因表達的關系;
　　2.應用雙熒光素酶報告基因系統(tǒng)檢測rs820430等位基因特異性的轉錄增強活性，利用電泳遷移率變更實驗(EMSA)、電泳超遷移率變更分析(supershift-EMSA)和染色質免疫沉淀(ChIP)技術分別在體外和細胞內篩選、鑒定等位基因特異性結合的轉錄因子;
　　3.利用來自“鹽敏感性研究遺傳流行病學協(xié)作網(wǎng)絡”(Gene

12、tic EpidemiologyNetwork of Salt Sensitivity，GenSalt)的共1906例研究對象。研究對象接受3天基線調查、7天低鹽膳食和7天高鹽膳食的膳食干預。5個NCBTs基因及其上下游5kb區(qū)域共76個SNPs納入分析。使用混合效應模型，在加性模型、顯性模型、共顯性模型和隱性模型下分析SNP的基因型與低鹽和高鹽膳食干預下血壓反應性的關聯(lián)，對陽性關聯(lián)的位點，計算膳食干預后血壓反應的平均效應及95％可信區(qū)

13、間。相關統(tǒng)計分析使用SAS和Hapoview軟件完成。
　　結果:
　　1.高血壓易感位點rs820430不同基因型影響SLC4A7基因的表達水平。與rs820430常見等位基因C的純合子(CC)個體相比，少見等位基因T純合子(TT)個體的SLC4A7 mRNA水平顯著升高(P=0.047);
　　2.報告基因實驗結果表明，rs820430具有等位基因特異性的轉錄增強子活性，T等位基因的轉錄活性是C等位基因的1.3倍;

14、EMSA結果顯示rs820430的T等位基因與核蛋白的結合能力強于C; supershift-EMSA鑒定出轉錄因子cFOS與rs820430位點的T等位基因特異結合;ChIP實驗在細胞內水平證明cFOS與rs820430位點的T等位基因結合;
　　3.低鹽膳食干預階段，在加性模型下，SLC4A4基因的rs4254735位點與舒張壓(DBP)的低鹽反應性相關，如與rs4254735 GG純合子個體相比，攜帶A等位基因的個體DBP（

15、-2.91 mmHg vs-0.40 mmHg，P=5.05×10-4）下降更加明顯;在共顯性和隱性模型下，SLC4A7基因的rs13077400位點與收縮壓(SBP)的低鹽反應性相關，如在隱性模型下，與rs13077400 GG純合子個體相比，攜帶A等位基因的個體SBP（-5.50 mmHg vs-0.57 mmHg，P=1.15×10-6）下降更加明顯。在高鹽膳食干預階段，在加性模型、顯性模型和共顯性模型下，SLC4A4基因的rs1

16、0022637位點與SBP、DBP和平均動脈壓(MAP)對高鹽干預的反應性相關，隨著rs10022637位點少見等位基因C的增加，血壓對高鹽干預的反應性下降，例如加性模型下，在rs10022637位點TT，CT和CC三種基因型個體血壓的變化效應分別為SBP（4.62 mmHg vs5.94 mmHg vs6.00 mmHg，P=-1.14×10-4）;DBP(1.72 mmHg vs3.22 mmHg vs3.94 mmHg,P=2.2

17、6×10-5)和MAP(2.69 mmHg vs4.13 mmHg vs4.61 mmHg，P=2.07×10-6)，上述關聯(lián)關系在經(jīng)過Bonferroni多重校正之后仍有統(tǒng)計學意義。
　　結論:
　　本研究對前期高血壓GWAS發(fā)現(xiàn)的高血壓易感位點rs820430的生物學功能進行了初步研究，明確rs820430不同基因型影響SLC4A7基因的表達水平。rs820430位點具有等位基因特異性轉錄增強子活性，風險等位基因T特異性