认知功能与血糖的双变量全基因组关联分析

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目的:认知功能障碍与糖尿病是常见的共患病。遗传因素对二者的发生起到重要作用,且二者存在共同的病理生理改变和遗传机制。目前,国内外已有许多研究分别对认知功能和血糖的遗传度和遗传易感位点进行了探讨,但二者共同的遗传效应未得到充分的研究。因此,本研究拟采用双变量遗传分析的方法,探讨认知功能和血糖的遗传相关性,并利用双变量全基因组关联分析(GWAS)探寻二者共有的单核苷酸多态性(SNPs)位点、基因及通路。方法:研究对象为青岛市双生子登记系统的双生子,所有研究对象均知情同意。研究对象认知功能的评估采用蒙特利尔认知评估量表(Mo CA),根据标准程序使用自动生化分析仪检测受试者的血糖水平。双生子卵型的鉴定采用性别、ABO血型及微卫星DNA基因扫描与分型技术。采用Illumina公司的Infinium Omni2.5Exome-8v1.2芯片进行基因分型。采用IMPUTE2软件,基于连锁不平衡原理,参考人类基因组计划第三期参考模板(1000 Genomes Project Phase 3 reference panel)进行基因型插补。使用Mx软件构建双变量Cholesky分解模型来评估认知功能和血糖之间遗传和环境因素对表型相关性的影响。利用全基因组高效混合模型(Genome-wide efficient mixed model analysis,GEMMA)进行以SNPs为基础的研究并使用在线软件Locus Zoom绘制区域关联图。采用VEGAS2(Versatile Gene-based Association Study-2)软件进行以基因为基础的研究。使用PASCAL工具计算路径评分,进行通路富集分析。结果:本研究共纳入381对双生子,其中139对异卵双生子进行GWAS分析。研究对象的年龄中位数(四分位数间距)为50(12)岁,认知功能得分的中位数(四分位数间距)为22(6)分,血糖的中位数(四分位数间距)为5.10(1.21)mmol/L。在调整了年龄和性别之后,认知功能和血糖的遗传相关系数为-0.25(-0.37,-0.13)。将139对异卵双生子纳入GWAS研究中,结果如下:(1)在以SNPs为基础的研究中,插补前一共包含了1,339,805个SNPs位点,其中有6个SNPs位点超过显著性水平(P<5×10-8),46个SNPs位点超出建议关联水平(P<1×10-5),超出显著关联水平的6个位点均位于或邻近SPATS2L基因,依次是rs4516415、rs295134、rs10931893、rs159320、rs295114、rs1900706。区域关联分析显示染色体2q33.1区域与认知功能-血糖显著相关。插补后有47个SNPs位点超过显著性水平(P<5×10-8),323个SNPs位点超出建议关联水平(P<1×10-5),其中P值最小的是邻近SPATS2L基因的rs60106404(P=4.91×10-10)。(2)在以基因为基础的分析中,插补前后均未发现超出显著水平的基因,但P值小于建议关联水平(P<0.05)的基因分别有287和276个,186个基因在插补前后都达到建议关联水平,插补前后P值最小的前5位基因分别是SPATS2L、WDPCP、C2orf69、TLR6、SNRNP27和SPATS2L、TYW5、C2orf69、C2orf47、LANCL1。(3)在通路富集分析中,插补前后与认知功能-血糖相关的通路分别有706和726条(P<0.05),关联最显著的都是G1 PATHWAY,另外还有FGFR1 LIGAND BINDING AND ACTIVATION,ACTIVATED POINT MUTANTS OF FGFR2,SNARE INTERACTIONS IN VESICULAR TRANSPORT,SIGNALING BY NOTCH等通路,有603条通路在插补前后均有意义。结论:青岛市双生子人群中认知功能和血糖存在低度遗传相关性。我们发现了多个SNPs位点、基因以及通路与认知功能和血糖相关。我们的发现为探索认知功能和血糖共有的遗传机制提供了线索。
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