学术报告厅

Association of the methylenetetrahydrofolate reductase, methionine synthase

reductase polymorphise and congenital heart disease


李 勇 王军波 郑丽萍北京大学医学部营养与食品卫生系,北京 100083

摘 要:目的 探讨510-亚甲基四氢叶酸还原酶及甲硫氨酸合酶还原酶基因多态性与先天性心脏病

congenital heart disease CHD之间的关系。方法 收集173个先心病核

心家庭及97个健康对照核心家庭,盐析法提取基因组DNA,用PCRRFLP方法确定MTHFR、

MTRR基因型。结果 按先心病发病类型分组后,与对照组相比,动脉导管未闭、房间隔缺损病人MTHFR

677TT基因型频率分别是42.9%和54.5%显著高于对照(23.3%)

OR值为2.47、3.95;动脉导管未闭病人的母亲与对照组母亲相比,TT基因型频率显著高于对照

组母亲,分别为24.5% 42.9%,OR值为2.31。对得到的先心病核心家庭进行传递失衡检验、

基于单体型的单体型相对危险度HHRR进行统计,发现MTHFR 677基因多态性不存在遗传失衡现象。

对102个核心家庭的MTRR66位基因多态性分析,不存在遗传失衡现象。结论 MTHFR 677TT

基因型是CHD尤其是动脉导管未闭、房间隔缺损发生的危险因素之一;母亲TT基因型是子代发生动脉导管未闭

的危险因素之一。

关键词:510亚甲基四氢叶酸还原酶MTHFR;甲硫氨酸合酶还原酶MTRR;先天性心脏病;核心家庭;单核甘酸基因多态性

Association of the methylenetetrahydrofolate reductase methionine synthase reductase polymorphism and congenital heart diseaseLI Yong Wang Junbo Zheng Liping Dept. of Nutrition and food Hygiene School of Public Health Peking university Beijing 100083 China
Abstract Objective To clarify the association between MTHFR,MTRR genetic polymorphism and phenotype of CHD. Methods There were 173 family triads of mother father and affected child in the case group and 97 nuclear families in the control group. Venous blood was collected from those subjects. MTHFRC677T and MTRR A66G genotypes of each sample were determined by PCRRFLP. Results MTHFR 677TT genotype frequencies of those who were patent ductus arteriosus patients and atrial septal defect patients42.9% 54.5%were higher than those of the control23.3% OR value 2.473.95. TT genotype frequency of mothers who had given birth to patent ductus arteriosus child was higher than that of the mothers in the controlOR2.31,95%CI:1.035.18. Analysis of the MTHFR genotypes of CHD nuclear family data with transmitted disequillibrium test TDT and Haplotype Based Haplotype Relative Risk statistical method both of which yielded nonsignificant indications that the parents transmitted more T allele of MTHFR to their CHD children P>0.05。No evidence supporting MTRR as a risk factor in the development of heart by analyzing 102 nuclear families with affected children. Conclusion The genotype of MTHFR 677TT was one of the risk factors for CHD especially in patent ductus arteriosus and atrial septal defect patients. With the present study we could not get the conclusion that MTRR A66G was the genetic risk factor for CHD.
Keywords methylenetetrahytdrofolate reductaseMTHFR Methionine synthase reductaseMTRR congenital heart diseaseCHD nuclear family  single nucleotide polymorphisms

先天性心脏病(congenital heart disease,简称先心病,CHD)是婴幼儿心脏疾患中最常见的疾病。除少数先心病是由单基因突变和染色体畸变引起外,大多数先心病是由遗传因素和环境因素相互作用引起的多基因遗传病。妇女在怀孕前后补充多族维生素尤其是叶酸可以有效的预防神经管畸形的发生,还可显著的降低先心病的发生率。而大多数生有神经管畸形患儿的孕妇其体内叶酸并未缺乏,认为叶酸代谢的异常是神经管畸形发生的主要原因。
同型半胱氨酸homocysteine,Hcy是甲硫氨酸代谢中产生的一种含硫醇的氨基酸,其代谢处于再甲基化作用和转硫化作用这两个代谢途径的交叉点。MTHFR是参与Hcy代谢的关键酶之一,催化510亚甲基四氢叶酸还原为5甲基四氢叶酸,后者是体内主要的甲基供体,参与核酸合成的一碳单位转移。MTHFR基因第677位核苷酸具有多态性并对酶活性有影响,酶活力实验证明677TT型MTHFR平均活力约为CC型的30%,而CT型约为CC型的65%。该酶的缺陷可导致5甲基四氢叶酸合成减少,使Hcy不能甲基化为蛋氨酸而造成堆积。目前对MTHFR与先心病的病例对照研究结果表明,母亲、子代的MTHFR677C→T突变与先心病的发生有统计学关联。
MTRR是维持依赖于VitB12的蛋氨酸合酶活性状态的黄素蛋白,该酶涉及蛋氨酸合酶、VitB12的代谢,即同型半胱氨酸甲基化的代谢,可能导致同型半胱氨酸的蓄积。MTRR66A→G,导致异亮氨酸(I)改变为蛋氨酸(M)。MTRR 66AA 基因型可中度升高同型半胱氨酸水平,且此作用独立于血清叶酸、VitB12、VitB6水平;与66GG纯合子相比,携带66AA基因型的人患心血管疾病的可能性要升高4%。MTRR这一多态性位点增加了NTDs发生的危险性。
本研究目的旨在利用核心家庭资料探讨MTHFR和MTRR两种基因多态性与先心病的关系。

1 研究方法

1.1 研究对象
先心病病人年龄为20岁以下者,父母年龄为23~59岁,均来自辽宁省的各个市县。父母均是子代的亲生父母,即“生物学父母”,剔除养父母和继父母。
先心病患儿的确定:有典型的临床表现,经心脏超声或手术确诊,由心血管专科医生进行判断,以明确先心病。对照组子代同样是经过X线、心脏超声检查确定无先心病及其他畸形的健康人并与病例年龄相近且处于同一地区。研究中排除在怀孕前后患有糖尿病、苯丙酮尿症及孕早期服用致畸药物和接触过放射线的母亲。两组母亲怀孕前3个月上呼吸道感染发生率、异常孕产育史、接触农药史在统计学上无差异。
1.2 资料收集
对所有参与现场流行病学调查的人员进行统一培训。由负责医生填写登记表,登记表包括父母、子代的姓名、年龄、民族等一般情况及母亲的异常孕产育史、孕期患病、服药、接触射线、农药等可导致因素。护士按照登记表,采集静脉血2ml并制备成抗凝血,保存于-70℃冰箱中。
1.3 基因型检测
用盐析法提取血液中的DNA,聚合酶链反应-限制性酶切片段长度多态(PCRRFLP)方法检测基因型。
扩增包括677位点的MTHFR基因所用的引物为5’TGA AGG AGA AGG TGT CTG CGG GA3’(sense),5’AGG ACG GTG CGG TGA GAG TG3’antisense。PCR反应条件参考文献11将PCR产物用限制性内切酶Hinf I于37℃消化4小时以上,酶切产物在12%聚丙烯酰胺凝胶上电泳(150V将凝胶浸入0.5μgml的 EB水溶液10min进行染色。
扩增包括66位点的MTRR基因所用引物为5’GCA AAG GCC ATC GCA GAA GAC AT3’sense,5’GTG AAG ATC TGC AGA AAA TCC ATG TA3’anti sense,PCR反应条件同MTHFRC677T,用Nde I 酶切,酶切产物在20%聚丙烯酰胺凝胶上电泳(60V),EB溶液染色。
1.4 统计分析
用SPSS 11.0和Epi 2000软件进行统计分析。分析内容为:比较两组各类先心病病人、其父亲、母亲MTHFR677TT基因型频率;核心家庭基因型组合基本统计,计算传递失衡指数(TDT)及基于单体型的单体型危险度(HHRR)。

2 研究结果

2.1.1 HardyWeinberg遗传平衡检验
根据HardyWeinberg定律,比较对照组父母、子代MTHFR 677位点各基因型的实得数与预期数,经卡方检验,父母和子代的MTHFR 677位点基因型构成均符合遗传平衡定律,表明本研究对照的位点多态性已达到遗传平衡,具群体代表性。
2.1.2 按先心病类型分层进行分析
由于不同类型的先心病其发病原因可能会有所不同,此研究按心脏畸形发生部位将先心病进行分类。其它类型先心病样本例数较少,未列入表中进行统计。动脉导管未闭病人的母亲MTHFR 677TT基因型频率明显高于对照,其余类型先心病人母亲MTHFR 677TT基因型频率与对照组相比,差异无显著性(P>0.05)。动脉导管未闭、房间隔缺损病人MTHFR 677TT基因型频率明显高于对照,P<0.05。
2.1.3 分别控制母亲、子代基因型,TT基因型与先心病的关系
分别将CHD的母亲基因型按TT与非TT基因型分组,将CHD患者与假对照即把父母未传递给CHD患儿的一对等位基因作为假对照的基因型按配对资料整理,或子代基因型按TT与非TT基因型分组,将CHD患者的母亲与对照按非匹配病例对照研究资料整理,并进行卡方检验。统计结果显示,P>0.05,差异无显著性。这说明即使控制母亲或子代基因型,消除母亲(或子代自身)基因型对先心病发生的影响,也未发现TT基因型与子代先心病的发生有关联。
2.1.4 母亲、子代均是TT基因型的危险性
由表2可知,病例组母亲子代同时是TT基因型组合18.8%的构成高于对照组(12.9%),但差异没有显著性(P>0.05)。
2.1.5 先心病病人与假对照基因型构成比较
以CHD病人基因型为病例基因型,未遗传给CHD病人的一对等位基因为对照(假对照)的基因型,进行11配对的病例对照研究。由表3可知,基因型构成比差异无显著性(P>0.05)。说明先心病人的TT基因型构成并不高于正常人。
2.1.6 TDT计算
以父母传递给CHD病人的染色体等位基因为病例,未遗传给CHD病人的一对等位基因为对照进行11配对的病例对照研究,计算传递失衡指数(TDT),见表4。





在这种检验方法中,其统计量TDT只考察基因型为杂合子的父母纯合突变型和正常纯合子父母的资料记入到“a、d”,为无效信息。
还有一种比较在核心家庭内传递和未传递等位基因频率的方法是对TDT方法的改进。利用父母的基因型组合为CT×CT,TT×CT,CT×TT的资料,即父亲和母亲每人至少有一个T等位基因,以使子代的基因型可能为TT。此次收集到的属于这两种基因型组合的家庭,共有106个,基因型为杂合子的父母总数为156人,T等位基因传递给子代的次数为75(48.8%),C等位基因传递次数81次(51.2%),χ2=0.23,P>0.05。
2.1.7 HHRR统计
上述两种方法只用了父母基因型为杂合子数据,对资料有某种程度的浪费,为了充分利用基因信息,在这类研究中,除了计算TDT外,同时对配对资料按照成组比较的病例对照研究方法进行整理,进行Mc Nemar检验,其χ2值与上述“传递失衡系数”相对应,称为“基于单体型的单体型相对危险度”统计量HHRR。由表5得,HHRR(χ2)=1.01,P=0.31>0.05 OR=0.86,95%CI=0.63~1.17。



2.2 MTRRA66G基因多态性与CHD的关系
2.2.1 对102份CHD核心家庭进行MTRR A66G基因多态性与CHD的关系研究,将  核心家庭父、母、子代MTRR基因型组合统计,见表6。
2.2.2 计算传递失衡指数TDT
从表6计算出,102份核心家庭中,MTRR基因型为杂合子的父母共有97人,G等位基因传递给子代的次数为52(53.6%),A等位基因传递次数45次(46.4%),
2.2.3 HHRR统计
对MTRR基因型按照成组比较的病例对照研究方法进行整理,进行χ2 检验,计算统计量HHRR,即χ2 值。父母传递给子代的G等位基因67次,A等位基因137次,未传递给子代的G等位基因60次,A为144次。统计结果为,HHRR(χ2 )=0.56,P>0.05,说明父母并没有将A等位基因过多的传递给先心病的患儿。

3 讨论

先心病的种类十分繁杂,病变形态或简单或复杂,所在的部位也多种多样,故引起各种类先心病发生的病因有可能不一样。因此,在样本例数足够的情况下,应该对每一亚类先心病的病因分别分析。本研究是按畸形部位来进行分类,包括室间隔缺损、房间隔缺损、动脉导管未闭、法乐四联征等。
按上述几类CHD进行分组,各类先心病患儿父亲的MTHFR 677位基因型构成及TT基因型频率与对照组的父亲基因型构成、TT基因型频率相比,差异均没有显著性(P>0.05)。
动脉导管未闭病人的母亲TT基因型频率显著高于对照组,P=0.039,OR值为2.3195%CI=1.03~5.18。
本研究发现动脉导管未闭、房间隔缺损病人MTHFR 677TT基因型频率显著高于对照组子代的MTHFR677TT基因型频率,OR值分别为2.47(95%CI=1.02~6.00)3.9595%CI=1.38~11.44,P<0.05;其余类型先心病人MTHFR 677TT基因型频率与对照无显著性差别(P>0.05)。Junker等8对MTHFR 677位基因多态性与先心病发生之间的关系作了研究,认为MTHFR 677TT基因型与先天性心脏结构畸形的发生显著相关,特别是肺动脉狭窄、左心发育不良综合症、主动脉缩窄,但此研究中,这3类先心病病人个数分别为3、6、16,样本例数相对较少。Wenstrom7的研究显示先心病的发生与羊水中同型半胱氨酸浓度升高、母亲MTHFR677C→T有关。而刘虹等人对先心病病人母亲与对照母亲的MTHFR 677TT基因型频率(病例30%,对照15%)及T等位基因频率(病例56%,对照53%)进行比较,发现两组差异无显著性12。结合本研究结果,MTHFR677C→T基因多态性是否与先心病的发生有关还有待于进一步研究。
以父母为对照的病例对照研究本质上是一种配对研究这种方法的实质是以患儿的两个等位基因作为“病例”以父母未传给胎儿的两个等位基因作为“对照”最大的优点是不必为病例寻找具有相同遗传背景的对照而可以克服遗传因素的种族差异的混杂作用而这种差异是遗传流行病学研究中非常重要的混杂因子之一。这种方法已越来越多地用于疾病候选基因的研究,它还能提供非统计学方面的优势,如更好协作、降低总的费用。
MTHFR 677TT基因型的母亲同型半胱氨酸会升高,后者通过胎盘发挥胚胎发育毒性13,MTHFR 677TT基因型的胎儿体内甲基供体减少同型半胱氨酸蓄积,阻碍其组织器官的发育。在分析子代基因型与先心病关系时,母亲的基因型可造成混淆;同理,在分析母亲基因型与先心病关系时,子代的基因型也可造成混淆。本研究分别控制母亲或子代基因型,分析子代或母亲基因型与先心病的关系,P值均大于0.05,差异无显著性。本次对先心病核心家庭所进行的TDT统计和HHRR统计,双侧检验P值均大于0.05。这一结果说明,在先心病核心家庭中MTHFR677位不存在突变基因(T)的遗传失衡现象,也就是说,不会由于父母将较大比例的突变基因T传给胎儿,使胎儿罹患先心病的可能性增高。
关于MTRR 66位基因多态性与先心病的关系,虽然AA基因型与血中的Hcy升高有关,可能会影响心脏发育,但通过此次研究,在先心病核心家庭中未发现A等位基因的传递失衡现象。

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